DNV Phast 對車載LNG氣瓶火災爆炸范圍計算分析

楊志國,彭 貴

(新疆維吾爾自治區安全科學技術研究院，新疆 烏魯木齊市 830000)

天然氣的主要成分是烷烴中的輕組分，主要由甲烷組成，其中甲烷占到天然氣成分的82%～98%，液化天然氣既具有天然氣易燃易爆的特點，又具有低溫液體所特有的低溫特性引起的安全問題。

新疆地域遼闊，疆內貨物運輸主要依托公路和鐵路，其中依托公路運輸的卡車目前大部分依靠液化天然氣作為燃料，汽車液化氣瓶一旦泄漏發生火災爆炸對公路造成可能造成安全風險。因此開展汽車LNG氣瓶泄漏火災爆炸計算分析對于風險防范具有重要的意義。

目前火災爆炸分析計算模型包括池火災模型、噴射火計算模型、液體沸騰擴展為蒸汽爆炸模型(BLEVE)、蒸汽云爆炸模型等。目前可以實現以上計算模型的軟件包括：南京安全評價風險分析軟件，中國安科院開發的QRA重大危險源區域定量風險分析評價軟件V2.0，挪威船級社開發的DNV Phast軟件。本次計算模擬選用DNV Phast軟件。

1 DNV Phast軟件介紹

DNV Phast是挪威船級社開發專門用于石油化工及天然氣領域危險性分析和安全計算軟件。DNV Phast是用于設計和操作各個階段的過程安全管理的最全面的過程危害分析軟件系統。

DNV Phast軟件建立了危化品物料信息數據庫。該數據中包括國內常見的甲類危化品數據信息，例如：甲烷、乙烯、烷烴等。

危化品儲罐信息(包括：儲罐大小、壓力、溫度等)、氣象信息(包括：氣溫、風速等)，需要用戶采集相關基礎數據后錄入到軟件中。

危化品儲罐周邊的環境依托電子地圖錄入到軟件中。電子地圖可以是CAD城市規劃圖、衛星云圖、ArcGIS圖元等。

2 車載液化天然氣泄漏火災爆炸計算實例

2.1 參數的選擇

車載用LNG氣瓶容量主要有兩種450L和375L。車載LNG氣瓶是雙層罐，瓶內液化天然氣的溫度在-120℃左右，壓力為1.6MPa。本次計算選取450L氣瓶作為模擬示例。450L液化天然氣約158kg左右。

圖1 危化品儲罐參數錄入窗口

圖2 氣象信息選擇窗口

2.2 區域選擇

本次模擬區域選擇在昌吉回族自治州108團國道，該道路液化天然氣卡車來往頻率較高，且道路兩邊存在大量商鋪和居民住宅區，沿路房屋均在4層以上。該區域常住人口及流動人口約5000人。

2.3 模擬結果

發生爆炸時，爆破能量在向外釋放時以沖擊波、碎片和容器殘余變形能量3種形式表現出來，其中空氣沖擊波占絕大部分，是爆炸的主要危害因素。沖擊波的傷害和破壞作用在多數情況下都是由超壓所引起的，表1列出了爆炸超壓對人體和建筑物的危害。

表1 爆炸超壓對人的傷害

若車載液化氣氣瓶在該路段發生爆炸。通過DNV Phast軟件模擬計算后得出結果如圖3、圖4、圖5所示。輕傷半徑在220米左右。重傷半徑在60米左右，死亡半徑在45米左右。根據圖3可以發現，爆炸傷害范圍已經覆蓋到道路兩邊，沿路建筑物玻璃發生破裂。

圖3 車載LNG氣瓶爆炸模擬衛星影像圖

圖4 車載LNG氣瓶爆炸模擬(壓力-距離)曲線

圖5 車載LNG氣瓶爆炸范圍模擬區域

3 結論

正常情況下車載LNG氣瓶設有安全閥、壓力表且氣瓶為雙層材質，安全在可控范圍內，車載LNG氣瓶掛在卡車外側。但危險化學品是客觀存在的，且氣瓶懸掛在外側，若遇到非正常情況造成車載LNG氣瓶泄漏且發生爆炸(例如：其他車輛沖撞、外界飛濺碎片打擊等)，造成的火災爆炸傷害范圍區域可覆蓋到道路兩邊居民區及商鋪。