朱家鑫，田宏，賈圣孔，王成龍

LPG儲罐泄漏應(yīng)急處理的安全防護(hù)間距研究

朱家鑫，田宏，賈圣孔，王成龍

（沈陽航空航天大學(xué) 安全工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110136）

為了研究LPG儲罐泄漏危害范圍的變化規(guī)律，以一典型LPG壓力儲罐為例，針對LPG泄漏事故后果類型，結(jié)合危害范圍的模擬方法，借助ALOHA軟件，對LPG儲罐泄漏事故及泄漏可能導(dǎo)致的火災(zāi)爆炸事故的危害范圍進(jìn)行了模擬，確定了LPG儲罐泄漏擴(kuò)散危害范圍，從而確定應(yīng)急救援時的安全間距。研究結(jié)果為現(xiàn)場指揮員制定決策提供量化依據(jù)，為現(xiàn)場應(yīng)急救援隊(duì)提供決策依據(jù)，同時也可為應(yīng)急預(yù)案的制定提供科學(xué)依據(jù)。

液化石油氣；事件樹；安全間距；后果模擬

液化石油氣（LPG）儲罐發(fā)生泄漏后，氣化后的LPG會沿著地面隨風(fēng)擴(kuò)散，遇點(diǎn)火源會發(fā)生回燃，由于救援措施不當(dāng)極易造成人員傷亡，國內(nèi)外典型的LPG事故統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 國內(nèi)外典型LPG事故

為提高LPG儲運(yùn)以及應(yīng)急救援的安全性，國內(nèi)外對LPG泄漏事故以及其影響范圍進(jìn)行了一些研究。SCHNECIDER[1]對LPG火焰所產(chǎn)生的熱通量的影響因素作了詳細(xì)分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)提出對于不同類型及不同規(guī)模應(yīng)采用不同的計(jì)算及參考數(shù)；DHURANDHER[2]對裝有LPG的壓力容器失效導(dǎo)致的BLEVE，提出了熱輻射危害影響評價的半經(jīng)驗(yàn)公式。SALAMONOWICZ[3]介紹了液化石油氣的BLEVE爆炸的理論，描述了導(dǎo)致爆炸的機(jī)制及其物理結(jié)果。李向欣[4]等借助ALOHA軟件，對常溫壓力儲存和低溫常壓儲存條件下LPG儲罐泄漏場景進(jìn)行模擬分析。張燕良[5]等通過模擬LPG儲罐泄漏后的不同事故場景，對LPG泄漏從點(diǎn)火源控制和人員安全管理方面提出防范措施。

本文通過某LPG球罐的泄漏導(dǎo)致的火災(zāi)爆炸事故后果進(jìn)行了模擬分析，研究了不同事故場景下的事故影響范圍，對于確定應(yīng)急救援的安全防護(hù)距離以及對應(yīng)急救援預(yù)案制定等具有重要的意義。

1 LPG儲罐泄漏事故風(fēng)險(xiǎn)辨識

LPG儲罐是壓力容器，LPG泄漏導(dǎo)致的后果和影響范圍與泄漏模式、擴(kuò)散條件和點(diǎn)燃方式等有關(guān)。用事件樹對LPG儲罐泄漏的事故場景分析如圖1 所示[6]。

圖1 LPG儲罐泄漏的事故場景分析

2 LPG儲罐泄漏事故風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 參數(shù)模擬

某LPG罐區(qū)發(fā)生泄漏事故參數(shù)如表2所示。由于罐體發(fā)生結(jié)構(gòu)破裂，致使LPG連續(xù)泄漏，泄漏孔徑考慮了小孔、中孔和大孔等情況。

從LPG儲罐泄漏的事故場景分析可知，LPG泄漏的事故后果主要有4個：池火、閃火、噴射火、和BLEVE。本文以ALOHA軟件對LPG儲罐泄漏后的3種情況（擴(kuò)散場景、噴射火場景和蒸氣云爆炸場景）進(jìn)行模擬分析，罐區(qū)環(huán)境參數(shù)如表3所示。

表2 LPG儲罐參數(shù)

表3 LPG儲罐基本模擬參數(shù)

2.2 ALOHA事故后果模擬

根據(jù)事件樹分析的LPG泄漏的模式，對擴(kuò)散、噴射火和蒸氣云爆炸3種事故場景進(jìn)行模擬分析。泄漏場景主要分析LPG擴(kuò)散的范圍及毒害區(qū)域。噴射火場景主要分析泄漏后LPG儲罐發(fā)生噴射火燃燒造成的熱輻射區(qū)域。蒸氣云爆炸場景主要是模擬分析泄漏后發(fā)生爆炸的爆炸沖擊波區(qū)域圖。圖2是ALOHA模擬的大孔泄漏擴(kuò)散的區(qū)域圖。圖3是大孔泄漏的噴射火燃燒熱輻射區(qū)域圖。圖4是蒸氣云爆炸的沖擊波區(qū)域圖。其他孔徑的影響區(qū)域圖形類似，僅在表4中列出了影響范圍數(shù)據(jù)。

圖2 LPG泄漏擴(kuò)散區(qū)域圖

圖3 噴射火熱輻射區(qū)域圖

圖4 蒸氣云爆炸沖擊波區(qū)域圖

表4 人員傷害程度與安全間距

通過ALOHA分析的結(jié)果得到3種事故場景的影響范圍，如表4所示。結(jié)合實(shí)際的場景和人員疏散需要的時間，以泄漏6 min進(jìn)行分析。

3 安全間距

基于噴射火、蒸氣云爆炸的模擬研究，對LPG罐區(qū)內(nèi)噴射火和蒸氣云爆炸的事故場景進(jìn)行安全間距研究，結(jié)合《化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評價導(dǎo)則》（AQ/T3046—2013）[6]對暴露于LPG火災(zāi)熱輻射危害下人員安全間距標(biāo)準(zhǔn)的研究，確定合理的應(yīng)急救援的安全間距。

擴(kuò)散事故場景下，由表4可知，質(zhì)量濃度為5 000、17 000、33 000 mg·m-3對應(yīng)的大孔泄漏的最大安全間距分別為762、435、307 ｍ。小孔泄漏的最大濃小于33 000 mg·m-3。

噴射火事故場景下，由表4可知，熱輻射強(qiáng)度為4、12.5、37.5 kW·ｍ-2對應(yīng)的大孔泄漏的最大安全間距分別為216、138、97 ｍ。

蒸氣云爆炸事故場景下，由表4可知，沖擊波超壓分為6.89、24 kPa對應(yīng)最大安全間距分別為555、312 ｍ。

根研究消防隊(duì)員穿著滅火防化服最高可承受的熱輻射通量為 17.8 kW·ｍ-2，因此根據(jù)熱輻射破壞準(zhǔn)則，將12.5 kW·ｍ-2作為消防救援臨界安全距 離[8]。根據(jù)本文噴射火和蒸氣云爆炸狀況下危險(xiǎn)區(qū)域研究計(jì)算結(jié)果，確定消防應(yīng)急救援人員的最佳安全距離為87 m和312 m。

應(yīng)急救援人員應(yīng)根據(jù)掌握的事故資料并結(jié)合液化氣站內(nèi)風(fēng)向、風(fēng)速、地形地貌以及周圍環(huán)境等因地施策，立即做好警戒，在距離泄漏中心800 m范圍內(nèi)全面戒嚴(yán)，聽從有關(guān)部門統(tǒng)一指揮，疏散危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的人員，采取措施消除罐區(qū)內(nèi)所有火種。

4 結(jié) 論

本文用事件樹和ALOHA進(jìn)行模擬分析與計(jì)算，得到了LPG泄漏產(chǎn)生的危害種類、后果。影響范圍由泄漏模式、擴(kuò)散條件和點(diǎn)燃方式等決定。噴射火是最為常見泄漏模式，泄漏孔徑越大，危害越大。擴(kuò)散模型的影響范圍比其他模型的都大。蒸氣云爆炸模型的致死距離比其他模型更遠(yuǎn)，傷害更大。

根據(jù)LPG儲罐泄漏的模擬數(shù)據(jù)，得到LPG儲罐泄漏后的安全間距，為LPG罐區(qū)安全管理人員提供可根據(jù)的計(jì)算數(shù)據(jù)、模擬結(jié)果，更有效、有針對性地對罐區(qū)進(jìn)行安全管理工作，降低管區(qū)整體危 險(xiǎn)性。

［1］SCHNEIDER V,HOFMANN J.An advanced engineering approach to fire simulation and consequence evaluation[J].,1993:499-510.

［2］DHURANDHER B K,KUMAR R,DHIMAN A.Impact assessment of thermal radiation hazard from lpg fireball[J].,2015,11:499-506.

［3］SALAMONOWICZ Z, MAJDER-?OPATKA M.Emergency scenarios during accidents involving LPG. BLEVE explosion mechanism[J].,2013,30(2):31-39．

［4］李向欣，張浩．不同儲存條件下LPG儲罐泄漏事故危害范圍的對比分析[J].安全，2019，40（3）：30-34．

［5］張燕良，魏傳深，李寧．LPG儲罐泄漏后果模擬及預(yù)防措施研究[J].山東化工，2018，47（16）：192-193．

［6］AQ/T 3046—2013，化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評價導(dǎo)則[S]．

［7］李倩，王強(qiáng)．基于多米諾效應(yīng)的LPG球罐區(qū)定量風(fēng)險(xiǎn)評價研究[J].北京勞動保障職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，9（3）：48-52.

［8］高云峰．液化石油氣儲罐區(qū)火災(zāi)狀況下危險(xiǎn)區(qū)域研究[D].濟(jì)南：山東建筑大學(xué)，2017.

［9］顏偉文．液化石油氣儲罐爆炸危險(xiǎn)評價方法及應(yīng)用研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2005

［10］孫東亮，蔣軍成，張明廣．基于隨機(jī)抽樣推測法的LPG儲槽2次爆炸事故的模型研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2010，36（1）：22-25.

［11］劉春秀．某石化企業(yè)LPG球罐區(qū)泄漏擴(kuò)散及燃燒事故的數(shù)值模擬[D].南寧：廣西大學(xué)，2016

［12］尤益林，董國柱．液化石油氣儲罐泄漏爆炸原因及處置措施[J].遼寧化工，2009，38（9）：688-690.

［13］王道遠(yuǎn)．液化石油氣的儲存與卸車工藝[J].遼寧化工，2020，49（7）：820-822.

Research on the Safety Distance in Emergency Treatment for LPG Storage Tank Leakage

,,,

（School of Safety Engineering, Shenyang Aerospace University, Shenyang Liaoning 110136, China）

In order to study the hazardous range and degree of the impact for LPG storage tank leakage, a LPG storage tank was taken as an example, according to the types of LPG leakage accident, combined with the simulation method of hazardous range, with the help of ALOHA software, the hazardous range of LPG storage tank leakage accident and fire and explosion accident caused by leakage was simulated, and the hazardous range of LPG storage tank leakage diffusion was determined, so the safety distance of emergency rescue was determined. The research results can be used to assess the risk in emergency plans.

LPG; Event tree; Safety distance; Consequence simulation

2021-11-08

朱家鑫（1996-），男，遼寧省沈陽市人，在讀研究生，研究方向：風(fēng)險(xiǎn)分析與控制。

田宏，男，沈陽航空航天大學(xué)教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：風(fēng)險(xiǎn)分析與控制研究。

TE88

A

1004-0935（2022）06-0851-03