LPG储罐BLEVE事故后果分析

2020-11-27史雨竹孟宇强

山东化工 2020年21期

史雨竹, 孟宇强

(沈阳化工大学环境与安全工程学院，辽宁沈阳 110142)

随着我国石油化工行业日渐成熟，LPG需求量也呈增长态势,其规模也越来越大。储罐区作为行业化工原料及产品的集散地，其安全性关系到整个工厂的生产安全。因此对于罐区的日常安全管控尤为重要，从根源防止事故发生。在诸多是事故中沸腾液体扩展蒸汽爆炸(BLEVE)发生频率较高，事故后果严重。通过对BLEVE事故原因进行时间跨度近四十年的分析,统计结果如图1所示。

图1 BLEVE主要事故成因统计图

由图1所示，储罐发生BLEVE事故主要来源于罐体的腐蚀失效，造成泄漏事故进而引发火灾爆炸。

本文首先对LPG储罐区进行风险分析,对于LPG储罐发生BLEVE事故后果进行定量分析,并提出相应安全管理措施。

1 LPG储罐危险性分析

LPG储罐属于压力容器，又因为液化石油气易燃易爆，其储存容器的生产制造有着很高标准，当设计环节，制造材料选取等环节出现问题，极容易在使用过程发生泄露事故。另外，当储罐的安全附件失效，如安全阀破裂，会造成储罐超装或超压、另外人为操作失误、LPG槽车运输不当都会造成泄露事故。泄露事故进而由会引发火灾爆炸事故。具体事故类型见表1。

表1 LPG储罐泄漏事故分析

2 LPG储罐BLEVE事故后果定量分析

2.1 BLEVE事故

图2 LPG储罐泄漏成灾路径示意图

BLEVE是过热液体整体沸腾迅速膨胀引发的物理性爆炸。其具有极大的破坏性，常常伴随着毁坏容器，造成带有碎片的冲击波。高速抛射的碎片对周围设施造成严重伤害，甚至引发二次伤害。介质在储罐破裂失效时，瞬间释放。遇到点火源会产生火球引发冲击波和热辐射伤害。当介质瞬间点燃，会扩散成可燃气云，引发蒸汽云爆炸。图2为当一个LPG储罐失效后可能引发的一系列事故，在这些事故类型中，BLEVE造成的危害最为严重。

2.2 定量计算

热辐射计算[4-5]；

1)由BLEVE事故造成的火球半径由式(1)计算；

R=2.9W1/3

(1)

式中：R-火球半径,m；

W-可燃物的质量,kg；当LPG储罐的数量为一、二、大于二时,W分别取容积的50%、70%、90%。

2)火球持续时间；

t=0.45W1/3

(2)

3)可接受热辐射通量；

(3)

式中：q0-火球表面热辐射通量,W/m2；柱形罐取值270kW/m2,球形罐取值200kW/m2；4)伤亡半径；

BLEVE的主要伤害来源于火球的热辐射,由火灾持续时间、热通量结果以及公式(3)来计算死亡、重伤和轻伤半径。

死亡、重伤、轻伤热通量q1、q2、q3分别由式(4)、(5)、(6)表示：

(4)

(5)

(6)

3 实例计算

某储罐区设有2个异丁烯储罐(5200t)、3个丁烷储罐(2200t)和4个丙烷储罐(1500t)。对异丁烯、丁烷和丙烷储罐进行BLEVE事故后果计算如下。

(1)异丁烯储罐事故后果计算

1)计算火球直径R；

异丁烯储罐数量为2,W取储罐容积的70%。

R=2.9×(5200×103×0.7)1/3=446.10(m)

火球直径计算结果为446.10m。

2)计算火球持续时间t；

t=0.45×(5200×103×0.7)1/3=69(s)

3)死亡、重伤、轻伤三种热通量的计算；

4)根据热通量计算对应死亡、重伤、轻伤半径；

r1=1681m。

r2=1827m。

r3=2766m。

(2)按照上述过程,再对丁烷和丙烷储罐进行沸腾蒸汽扩展为蒸汽云爆炸事故后果定量分析，统计结果如表2所示。

表2 储罐重大事故后果分析

4 安全措施

防止LPG事故发生要加强行政管理、优化工艺和设备、严格操作等方面入手。一旦发生泄漏，要采取有效措施制止泄露，防止发生爆炸。如果发射泄漏起火事故，要积极应对，采取合理措施，避免发生BLEVE。

(1)对于储罐区，罐区操作人员要经过专业培训。具有应急处置能力。工作场所要制定严格的管控方案，对于生产、储存、使用LPG的场所设置泄露检测报警装置。储罐安全附件，如安全阀、液位计等要分周期及时检测。在生产、储存区域要设置安全警示标志。传送过程中，钢瓶和容器必须接地和跨接。运送液化石油气的槽车必须按照规定停运，且做好定期检查工作。

(2)对于预防BLEVE事故，要加强管理，操作人员遵守操作规程。要严格管控液化石油气的储存量，防止容器内介质压力超压发生事故。避免储罐受太阳直接辐射，防止容器产生裂缝、开口或使液化石油气泄露。对于容器的耐压强度要定期安排人员检测防止容器失效发生泄漏事故进而导致火灾爆炸。定期检查安全附件。防止由于腐蚀等原因造成器壁变薄。对装载液化石油气的车辆的运输与停放进行严格管理。(3)根据罐区实际情况，建立应急管理体系，针对不同风险项目制定相应应急预案。做好安全培训工作，提高员工的安全素质。