基于ALOHA的液氨储罐泄漏扩散仿真分析

摘 要：利用ALOHA软件模拟不同泄漏孔径、泄漏高度下液氨储罐泄漏的警戒范围。研究结果表明，警戒范围随着泄漏孔径的增大而增大，后趋于稳定；泄漏位置越高，警戒范围越小。基于仿真结果分析，能快速的划分液氨储罐泄漏的警戒范围为事故的预防和救援提供新思路。

关键词：ALOHA；液氨储罐泄漏；影响因素；扩散距离

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.008

0 引言

液氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。但液氨本身具有挥发性、腐蚀性、毒害性、爆炸性，一旦发生泄漏事故易引起大量的人员伤亡或财产损失[1]。例如，2013年8月31日，上海宝山丰翔路一工业园区内的上海翁牌冷藏实业公司冷库，发生液氨泄漏事故，造成15人死亡，30多人受伤，6人危重[2]。有毒气体的泄漏后造成伤害的范围受到多种因素的影响[3]，如何考虑各因素对泄漏范围的影响，从而快速合理的划分出警戒范围，为事故预防和救援提供有效的方法具有重要的意义。

1 案例假设

假设一个高2.5m，直徑1m，充装系数为80%的立式圆柱体液氨储罐发生泄漏，泄漏孔径为0.03m，泄漏发生时风速2.6m/s，风向为东南风，温度为26oC，湿度为75%，云层厚度为5.0，大气稳定度为C，周围地势平坦。

试验中，ALOHA引用AEGLS（敏感性暴露指导水平）提供的三级数据，：致命伤害（AEGL-3）、严重伤害（AEGL-2）、轻度伤害（AEGL-1）[4]。这里ALOHA取在60min时的临界值，即AEGLS（60 min）。

2 液氨储罐泄漏模拟

2.1 泄漏孔径

保持液氨储罐的其他基本数据不变，改变泄漏孔径的大小，取孔径直径为0.5cm至3.0cm，记录60min内相对应的AEGL-1，AEGL-2，AEGL-3浓度区域距离泄漏源的最远距离，模拟结果如图1。

由图1可以看出扩散距离随着泄漏孔径的增大而增加，当孔径的大小到一定值时，泄漏的扩散距离维持在一个稳定值。

2.2 泄漏位置

保持液氨储罐的其他基本数据不变，改变泄漏孔径距离储罐底部的高低，取泄漏位置0到2.5，记录60min内相对应的AEGL-1，AEGL-2，AEGL-3浓度区域距离泄漏源的最远距离，模拟结果如图2。

由图2可以看出，随着泄漏高度的增加，最远扩散距离在不断的减小，根据流体力学的相关知识也可得出。当泄漏高度增加时，在泄漏过程中液氨受到的压力会随之减小，泄漏速度会变慢，它的扩散能力就会减弱，导致扩散距离缩短。

3 结论

（1）以一特定条件下发生液氨储罐泄漏事故为例，运用ALOHA软件，改变其中某一因素值，分析在液氨储罐泄漏之后，改变的因素是否会对氨气沿地表扩散造成影响，从中找出液氨泄漏的扩散规律，并确定在某一条件下液氨的警戒范围。

（2）根据仿真分析知，当泄漏孔径增大时，蒸气云的扩散距离也随之增大，当泄漏孔径到一定值时，扩散距离趋于稳定。当发现有裂缝的时候应立即采取相应的堵漏措施，防止孔隙变大；当泄漏孔的位置距离罐体底部的位置上移时，泄漏的扩散距离随之减小，这是因为泄漏压力随着高度的增加而减小，当处于气相环境中时，扩散距离迅速缩减，所以当发生泄漏时可以尽量使泄漏口朝上放置。

（3）在对这些影响因素泄漏扩散的规律的研究，在发生液氨储罐泄漏事故时，安全人员可以针对内外因情况的不同隔离出警戒范围，快速安全的疏散人员。

参考文献：

[1]TAN W，DU H，LIU L，et al. Experimental and numerical study of ammonia leakage and dispersion in a food factory[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2017（47）：129-139.

[2]闫怀林，朱国庆，张媛媛.氨气泄漏扩散事故应急疏散救援方案研究[J].消防科学与技术，2016，35（09）：1298-1300.

[3]潘旭海，蒋军成.重（特）大泄漏事故统计分析及事故模式研究[J].化学工业与工程，2002（03）：248-252+264.

[4]田水承，周可柔.基于ALOHA的氯乙烯储罐泄漏事故模拟研究[J].西安科技大学学报，2018，38（02）：187-192+201.

作者简介：吴洁（1993-），女，福建宁德人，硕士研究生，研究方向：安全科学与工程。