●叢龍海，孫 寧

(齊齊哈爾市消防支隊(duì)，黑龍江齊齊哈爾 161100)

目前，石油化工企業(yè)向大型化發(fā)展，為保證正常的生產(chǎn)周轉(zhuǎn)需要，所設(shè)罐組的總?cè)萘?、單罐容量越來越大。如某石油化工企業(yè)共有近50個(gè)液化石油氣罐，最小的單罐容量1 000m3，最大的容量5萬m3。液化石油氣罐儲(chǔ)存的石油液化氣的主要成分為丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等。如此巨大的液化石油氣罐區(qū)，一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，后果將不堪設(shè)想。因此，對(duì)石油液化氣罐區(qū)的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)十分必要。

1 液化石油氣的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

液化石油氣的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要有:(1)易爆炸。液化石油氣的爆炸下限低，只要泄漏出少量的氣體，就會(huì)與空氣形成爆炸性混合氣體，遇火源即能引起著火爆炸。(2)易燃燒。液化石油氣屬一級(jí)可燃?xì)怏w，比煤氣、汽油等物質(zhì)更易燃。其燃燒熱值大于22 000kcal·m－3，火焰溫度高達(dá)2 120℃，著火熱輻射很強(qiáng)，極易引燃、引爆周圍的易燃易爆物質(zhì)，使火勢(shì)擴(kuò)大。(3)易膨脹。液化石油氣受熱膨脹系數(shù)極大。儲(chǔ)存在容器內(nèi)的液化石油氣，溫度每升高1℃，體積膨脹約0.3% ～0.4%，氣壓增大約0.2% ～0.3%。(4)易氣化。液化石油氣在常溫常壓下為氣態(tài)，它是在低溫或高壓條件下被壓縮成液態(tài)。儲(chǔ)存在耐壓容器中，1L液體可氣化為250～350L氣體。由于它比空氣重，因而不易擴(kuò)散，能長(zhǎng)時(shí)間飄浮在地面或流向洼處積聚。因此一旦發(fā)生液體泄漏，極易釀成大面積火災(zāi)或爆炸事故。(5)易產(chǎn)生靜電。液化石油氣含有液體固體顆粒，與管口、噴嘴產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦后能產(chǎn)生靜電。實(shí)驗(yàn)表明，靜電電壓在350～450V時(shí)，所產(chǎn)生的放電火花就能引起可燃?xì)怏w燃燒或爆炸。

2 液化石油氣罐區(qū)的火災(zāi)爆炸類型

2.1 蒸氣云爆炸

蒸氣云爆炸是指可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣的云狀混合物在開闊地上空遇到點(diǎn)火源引發(fā)的爆炸。蒸氣云爆炸的發(fā)生有一定的條件，包括一定量的液化石油氣泄漏，并與周圍空氣預(yù)混、延遲點(diǎn)火、局限化的空間等有關(guān)。蒸氣云爆炸具有以下特點(diǎn):一般是由火災(zāi)發(fā)展成的爆燃，而不是爆轟;一般是由于存儲(chǔ)溫度高于常壓沸點(diǎn)而造成大量泄漏的結(jié)果;是一種面源爆炸模型。蒸氣云爆炸的破壞作用有爆炸沖擊波、爆炸火球熱輻射對(duì)周圍人員、建筑物、儲(chǔ)罐等設(shè)備的傷害、破壞。

2.2 沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸

沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸，是指液化氣儲(chǔ)罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，壓力平衡破壞，急劇氣化，并隨即被火焰點(diǎn)燃而產(chǎn)生的爆炸。沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸發(fā)生后，主要危害是爆炸產(chǎn)生的火球熱輻射。同時(shí)，爆炸產(chǎn)生的碎片和沖擊波超壓也有一定的危害。

3 液化石油氣罐區(qū)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

3.1 蒸氣云爆炸定量評(píng)價(jià)

蒸氣云爆炸定量評(píng)價(jià)主要通過計(jì)算TNT當(dāng)量、傷害－破壞半徑、死亡區(qū)半徑、重傷區(qū)半徑、輕傷區(qū)半徑、財(cái)產(chǎn)損失等參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，具體計(jì)算公式如下:

式中，WTNT——蒸氣云的TNT當(dāng)量，g;

A——蒸氣云的TNT當(dāng)量系數(shù)，取值4%;

Wf——蒸氣云中燃料的總質(zhì)量，g;

Qf——燃料的燃燒熱，MJ·kg－1;

α——地面爆炸系數(shù)，取1.8;

QTNT——TNT 的爆熱，4.12 ～4.69MJ·kg－1;

R——傷害－破壞半徑，m;

E ——爆炸能量，J;

2018年1月，比亞迪華為聯(lián)合打造的全球首條無人駕駛云軌正式開通。該“云軌”項(xiàng)目的無人駕駛系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到無人駕駛四個(gè)等級(jí)中的最高等級(jí)——全自動(dòng)無人駕駛(UTO)，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，并且還具有安全追蹤間隔最小、斷電無人駕駛、自動(dòng)診斷、休眠喚醒、客流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、人臉識(shí)別等多項(xiàng)功能。

N——效率因子，一般取10%;

Cs——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，取決于損害等級(jí);

R0.5——死亡區(qū)半徑，m。0.5 表示人員死亡的概率;

Rdx——傷害半徑，m。x=0.5 為重傷區(qū)半徑，x=0.01為輕傷區(qū)半徑;

P0——環(huán)境壓力，Pa;

Rc——財(cái)產(chǎn)損失區(qū)半徑，m;

K ——常量，取4.6。

3.2 沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸定量評(píng)價(jià)

式中，R——火球半徑，m;

W——火球中消耗的可燃物質(zhì)量，g。單罐儲(chǔ)存取罐容量的50%，雙罐儲(chǔ)存取罐容量的70%，多罐儲(chǔ)存取罐容量的90%;

t——火球持續(xù)時(shí)間，s;

q0——火球表面的輻射通量，kW·m－2;

r——傷害半徑，m;

q——財(cái)產(chǎn)燒毀熱通量，kW·m－2。

4 模擬評(píng)價(jià)實(shí)例分析

某罐區(qū)基本參數(shù)為:6個(gè)儲(chǔ)罐，存儲(chǔ)液化石油氣量共為130t，儲(chǔ)罐每個(gè)容量為60m3。防火堤所圍面積為500m2，石油液化氣燃燒熱為 46.5MJ·kg－1，存儲(chǔ)壓力為 0.4MPa。分別計(jì)算這兩組危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)，(1)蒸氣云爆炸:WTNT=51.63 × 103kg;R =352.05m;R0.5=59.23m;Rd0.5=150.33m;Rd0.01=240.06m;Rc=170.86m。由以上數(shù)據(jù)得出，在發(fā)生蒸氣云爆炸后撲救人員離氣云中心的最小距離為240.06m。(2)沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸:R=141.6m;t=22.5s;q0=19.2kW·m－2;q(死)=19.86kW·m－2;q(損)=28.31kW·m－2;r重=149.2m;r輕=308.83m。由以上數(shù)據(jù)可以得到，q0＜q(死)＜q(損)，因此在擴(kuò)展蒸氣云爆炸時(shí)，在火球半徑范圍以外不會(huì)造成人員死亡和周圍財(cái)產(chǎn)和設(shè)備的破壞;由傷害半徑的數(shù)據(jù)可以得出，救援人員離火球中心的最小安全距離為308.83m。綜合以上兩組數(shù)據(jù)，利用對(duì)比擇優(yōu)的方法，可以選擇出最佳的預(yù)防對(duì)策及滅火疏散方案。

5 結(jié)語

對(duì)液化石油氣危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)方法有很多種，本文采用定量評(píng)價(jià)方法重點(diǎn)對(duì)罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)罐區(qū)已知的參數(shù)，計(jì)算在發(fā)生爆炸時(shí)，相應(yīng)周圍人員傷亡半徑、財(cái)產(chǎn)損失半徑及一些爆炸時(shí)的指數(shù)，旨在用具體的數(shù)據(jù)來顯示當(dāng)前液化石油罐區(qū)危險(xiǎn)程度，有針對(duì)性的制定預(yù)防對(duì)策，對(duì)于指導(dǎo)液化石油氣罐區(qū)的總體布局、安全設(shè)計(jì)、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、安全管理及事故預(yù)防均有一定參考價(jià)值。

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