原油碼頭泄漏事故風(fēng)險分析

高建豐蔡雅雯（1.浙江海洋學(xué)院，浙江舟山316000；2.浙江省石油天然氣儲運(yùn)技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，浙江舟山316000）

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原油碼頭泄漏事故風(fēng)險分析

高建豐蔡雅雯
（1.浙江海洋學(xué)院，浙江舟山316000；2.浙江省石油天然氣儲運(yùn)技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，浙江舟山316000）

摘要：本文以舟山港口為例，分析舟山港地理位置，航道狀況。結(jié)合PHAST軟件，建立物理數(shù)學(xué)模型，對碼頭原油輸送泄漏及爆炸事故進(jìn)行了數(shù)值模擬，并對早期泄漏和晚期爆炸模擬分別進(jìn)行了分析，提出了事故的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：舟山港口原油碼頭泄漏及爆炸事故PHAST軟件模擬

根據(jù)習(xí)總書記2015年5月視察舟山時提出的“把我國石油儲備搞上去”的重要指示，以及國務(wù)院提出的關(guān)于依托黃金水道推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的指導(dǎo)意見，舟山依托區(qū)位優(yōu)勢、深水港口、物流條件等各種優(yōu)勢因素，正在積極籌備江海聯(lián)運(yùn)，建設(shè)石油倉儲基礎(chǔ)設(shè)施、發(fā)展石化倉儲產(chǎn)業(yè)，努力創(chuàng)建國際級的石油倉儲基地。隨著石油庫的儲運(yùn)需求量增加，碼頭原油收發(fā)量也隨之變大。一旦發(fā)生原油管道油氣泄漏，極易引發(fā)爆炸事故，如2013年青島的11·23黃濰輸油管線爆炸事故，帶來災(zāi)難性的人員生命傷亡及大量的財產(chǎn)損失和嚴(yán)重的生態(tài)破壞。

1原油碼頭泄漏事故風(fēng)險分析

1.1舟山原油碼頭運(yùn)輸現(xiàn)狀

舟山擁有大量優(yōu)良深水岸線資源，是石油中轉(zhuǎn)倉儲的天然良港。最近幾年相繼建成中化岙山油品中轉(zhuǎn)基地，中石化冊子油庫及碼頭工程、國儲一期等項(xiàng)目。2015年，舟山港原油及成品油吞吐量達(dá)到6000多萬噸，有效地支持了本地經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。隨著中化、中石化等大型石化企業(yè)及其他企業(yè)的投資建設(shè)，舟山新區(qū)目前已配套3座30萬噸原油碼頭，在建2座30萬噸原油碼頭，待批4座30萬噸原油碼頭，以及一批成品油碼頭，可停泊2萬-45萬噸載重噸原油船舶。配套甬滬寧原油管道和若干條成品油管道。

1.2原油油船泄漏及火災(zāi)爆炸事故的危害

原油屬于甲B類易燃物質(zhì)，含有較多的單體飽和烴，另外還有芳香烴，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，相對分子質(zhì)量相同的化合物也有很多異構(gòu)體，原油的泄漏將會導(dǎo)致大氣污染并且浪費(fèi)資源。另外，泄漏導(dǎo)致的油氣大量聚集也會給油船帶來巨大安全隱患。油輪在裝卸過程中，大量的原油油氣從油艙的排氣管或艙口直接排入大氣，這些油氣與空氣混合導(dǎo)致油蒸氣濃度迅速上升，很容易達(dá)到爆炸極限，一旦遇到火源就有可能產(chǎn)生著火或爆炸。

2基于PHAST軟件的原油碼頭泄漏事故風(fēng)險評價模擬

PHAST軟件是挪威船級社（DNV）專門開發(fā)的一款用于石油化工和天然氣領(lǐng)域危險分析和安全計算的軟件，已經(jīng)有超過20年的使用歷史。本文主要借助PHAST軟件進(jìn)行仿真模擬，一般情況下，輸入當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件與氣象條件，再依次給每個模型輸入基礎(chǔ)參數(shù)、頻率、時間、安全距離等，建立事故模型后進(jìn)行計算，便可以由圖像分析得出一系列結(jié)果，由這些結(jié)果分析危險源對周邊社會人員，環(huán)境的影響與破壞。

2.1輸入?yún)?shù)

這里以舟山原油碼頭為模擬地點(diǎn)，氣候條件采用5/ D類別，如下圖1：

圖1輸入?yún)?shù)

在原油中環(huán)狀環(huán)烷烴類都是以四元碳環(huán)，五元碳環(huán)和六元碳環(huán)為主的化合物參數(shù)，本文選用正丁烷(N-BU?TANE)作為仿真模擬的物料，其他參數(shù)如下表2：

表2輸入的參數(shù)

2.2仿真圖示例

2.2.1早期泄漏

圖2云團(tuán)足跡

圖3最大濃度足跡

2.2.2運(yùn)行結(jié)果分析

圖2和圖3分別表示外界風(fēng)速為5m/s時的云團(tuán)足跡和最大濃度足跡，紅色和綠色線段分別表示隨時間泄漏時，濃度為7500ppm和濃度為15000ppm的泄漏擴(kuò)散曲線，通過仿真模擬圖與上表數(shù)據(jù)分析，早起的泄漏濃度擴(kuò)散最遠(yuǎn)可以達(dá)到50m。

2.2.3噴射火焰及晚期爆炸

圖4噴射火焰強(qiáng)度半徑

圖5噴射火焰輻射與距離

圖6晚期爆炸最壞情況半徑

2.2.4運(yùn)行結(jié)果分析

圖4，圖5表示120mm孔徑泄漏失效，原油射出遇火源或者高溫物體發(fā)生噴射火，噴射火的危害主要在熱輻射，而人體可接受的熱輻射通量又極小，因此噴射火會對人身安全造成巨大威脅。其中，模擬圖中的紅線，綠線和藍(lán)線分別表示火球熱輻射通量為4 kw/㎡，12.5kw/㎡，37.5kw/㎡的噴射火焰強(qiáng)度半徑，最大半徑可達(dá)20m。

圖6表示晚期爆炸最壞情況半徑?；鹎蛴捎驼魵馀c空氣的混合氣燃燒形成，具有爆炸特征，爆炸波影響范圍比其他事故更廣，4 kw/㎡的熱輻射傷害范圍達(dá)近90m。所以碼頭周圍的工作人員都有受到傷害的可能。

3原油泄漏事故預(yù)防及處理措施

針對仿真結(jié)果，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料，提出以下幾點(diǎn)預(yù)防及處理措施：

3.1從嚴(yán)管理，加強(qiáng)設(shè)備檢查力度

依靠原油碼頭的各種警示牌和禁令來管理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更重要的是要嚴(yán)格要求作業(yè)人員養(yǎng)成良好的安全生產(chǎn)習(xí)慣。工作過程中做到有章可循，才能在應(yīng)對危機(jī)事故時做到有備無患。另外，定期對設(shè)備進(jìn)行檢查維修保養(yǎng)也必不可少。

3.2加強(qiáng)對原油碼頭的油氣濃度監(jiān)控管理

碼頭應(yīng)該安裝油氣濃度監(jiān)測報警設(shè)備，一旦原油泄漏空氣中濃度超出規(guī)定范圍，設(shè)備便自動連接中央監(jiān)控系統(tǒng)報警，提醒作業(yè)人員采取應(yīng)急措施。

3.3安裝油氣回收裝置

通過對油船油氣揮發(fā)過程及油氣危害的描述，以及目前國內(nèi)油船現(xiàn)狀和設(shè)置油氣回收設(shè)施必要性的分析，結(jié)果表明應(yīng)該從建立相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、改造油船和碼頭設(shè)施入手，減少和避免油氣對健康、環(huán)境、安全帶來的影響。原油碼頭有機(jī)蒸氣回收對于減少石化企業(yè)的廢氣排放、加強(qiáng)能源回收利用和保護(hù)沿海生態(tài)環(huán)境具有重要意義。一方面減少了能源的浪費(fèi)，另一方面降低了含硫廢氣處理成本，加強(qiáng)了環(huán)境保護(hù)。實(shí)施油氣回收裝置后必然能產(chǎn)生良好的社會效益。

3.4定時清洗油輪

另外，由于本文研究的是原油運(yùn)輸，原油含有硫化氫。油輪在連續(xù)裝運(yùn)幾次原油之后，內(nèi)壁容易產(chǎn)生硫化物垢層。在溫度足夠高時，硫化鐵自燃能起點(diǎn)火源作用。因此，要注意對油輪的定時清洗，以防發(fā)生爆炸事故。

DOI編碼：10.13646/j.cnki.42-1395/u.2016.01.010

中圖分類號：U698.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006－7973（2016）01－0039－02