嵐山港原油儲罐基于PHAST的事故后果模擬分析

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.026

嵐山港原油儲罐基于PHAST的事故后果模擬分析

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.026

以嵐山港50000m3原油儲罐為例，運用PHAST模擬軟件對嵐山港實際情景進行事故后果模擬分析。選用原油儲罐泄漏模型對池火災(zāi)、噴射火、閃燃以及爆炸事故進行事故后果模擬，得出事故傷害范圍并確定其死亡半徑、重傷半徑、輕傷半徑等參數(shù)。依據(jù)PHAST模擬結(jié)果結(jié)合安全生產(chǎn)法律、法規(guī)為安全管理者及決策者提供合理可行的意見及建議。

嵐山港是江北最大的液化品集散基地，其危險化學(xué)品碼頭在業(yè)務(wù)規(guī)模不斷擴大的同時，對儲罐區(qū)安全管理及風(fēng)險控制提出了更高的要求，特別是在石大科技“7·16”安全事故發(fā)生后，給整個嵐山區(qū)域內(nèi)的危化品企業(yè)帶來了巨大的沖擊，使企業(yè)意識到安全是危化品行業(yè)不可逾越的紅線。

火災(zāi)、爆炸、毒物泄漏擴散事故是安全生產(chǎn)事故中較為常見的事故類型，PHAST模擬軟件內(nèi)嵌4種計算模型分別為：泄放和擴散、燃燒、爆炸和毒氣擴散中毒，可進行定量安全評價及事故后果模擬從而有效的防止事故的發(fā)生，避免人員傷亡及經(jīng)濟損失。可為企業(yè)安全管理、安全評價、制定應(yīng)急救援預(yù)案提供合理的理論支持。

嵐山港儲罐危險性分析

大型原油儲罐一般采用外浮頂罐型式，儲存容量超大。在使用過程中，由于管道焊縫處焊接產(chǎn)生裂紋、管道與法蘭的閥門連接處密封失效、原油儲罐受外力作用產(chǎn)生裂紋就會造成原油油品的泄漏，泄漏出的原油遇到點火源可能發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。容易造成人員傷亡及經(jīng)濟損失。

本文風(fēng)險點選取為50000m3外浮頂原油儲罐，罐壁內(nèi)徑60m，罐壁高度19.32m，操作壓力為常壓，操作溫度為80℃，罐區(qū)存儲的介質(zhì)為原油，原油具有易燃易爆性，其火災(zāi)事故危險特性見表1。

表1　原油的危險性特點

PHAST模擬軟件介紹

PHAST是挪威船級社研發(fā)的SAFETI中的一個計算事故影響后果的軟件模塊，其模擬原理是通過輸入物質(zhì)參數(shù)、工藝參數(shù)、環(huán)境實際參數(shù)等，應(yīng)用計算機對既定的事故模型進行影響范圍及危害程度的計算，形成模擬分析圖和詳細的模擬結(jié)果報告。本文采用PHAST模擬軟件來計算泄漏引起池火災(zāi)、爆炸、噴射火、閃火事故的影響范圍，為人們合理設(shè)置安全防火間距提供參考。

對儲罐區(qū)進行事故后果模擬分析

常壓原油儲罐典型泄漏場景包括：（1）從儲罐的上側(cè)小孔泄漏6.35mm（1/4 in），中孔泄漏25.4mm（1 in）及大孔泄漏101.6mm（4 in）；（2）儲罐底內(nèi)中孔泄漏25.4mm（1 in）及大孔泄漏101.6mm（4 in）；（3）罐壁或罐底破裂，并假設(shè)罐底破裂可以造成泄放介質(zhì)順暢地流到儲罐周圍的地面上。

根據(jù)嵐山港實際布局及泄漏場景結(jié)合PHAST模擬軟件，對泄漏造成的池火災(zāi)及爆炸進行事故后果模擬分析。研究對象為嵐山港的原油儲罐區(qū)一座裝填系數(shù)為0.8 容積為50000m3的原油儲罐。

（1）參數(shù)設(shè)置。以嵐山港一座50000m3原油儲罐為例，池火災(zāi)事故后果模擬評價參數(shù)值如表2所示。

表2　池火災(zāi)事故后果模擬評價參數(shù)值

（2）泄漏事故后果模擬。以下將研究原油泄漏后，對原油儲罐區(qū)可能發(fā)生的事故后果進行模型預(yù)測。

（3）應(yīng)用PHAST計算機模擬軟件，可得出模擬分析圖和詳細的模擬結(jié)果報告，通過分析模擬結(jié)果，得出如下的分析數(shù)據(jù)見表3。

表3　泄漏事故預(yù)測結(jié)果

由原油儲罐泄漏擴散模型得出以下分析結(jié)果：原油泄漏后遇到點火源，形成池火災(zāi)事故，以泄漏點為圓心半徑63m內(nèi)的圓形區(qū)域為致死區(qū)域、以泄漏點為圓心半徑在63m至77m內(nèi)的環(huán)形區(qū)域為重傷區(qū)域、以泄漏點為圓心半徑在77m至100m內(nèi)的環(huán)形區(qū)域為輕傷區(qū)域、距離泄漏點100m以上為安全區(qū)域，但依然要采取相應(yīng)的安全應(yīng)急措施。

應(yīng)急救援措施

針對原油儲罐的典型泄漏事故后果模擬的結(jié)果，建議廠區(qū)預(yù)先對泄漏風(fēng)險進行嚴格控制。通過控制原油儲罐的泄漏及點火源兩個要素防止事故的發(fā)生，同時嚴格控制原油儲罐與周圍設(shè)備的距離，防止二次事故及連帶風(fēng)險影響。

（1）儲罐與周圍設(shè)備設(shè)施保持足夠的安全距離。儲罐與周圍設(shè)備設(shè)施必須保持足夠的安全距離，嚴格按照國家法律、法規(guī)的要求設(shè)置，并結(jié)合安全評價及事故后果模擬的結(jié)果進保持足夠的安全距離。

（2）嚴格控制儲罐或管線原油泄漏。應(yīng)加強對薄弱環(huán)節(jié)的管理，通過原油儲罐泄漏原因的分析，加強對風(fēng)險的管控，定期安排對罐底、罐壁及管道腐蝕檢測，對預(yù)計投入使用的儲罐進行安全檢測之后投入使用。

（3）嚴格控制點火源。在儲罐區(qū)嚴格控制火源，禁止攜帶火種進入儲罐區(qū)，現(xiàn)場的動火作業(yè)必須有動火作業(yè)許可證，在動火作業(yè)的同時要采用可燃氣體探測器進行濃度的監(jiān)測并做好現(xiàn)場保護措施。

圖1　原油泄漏引起池火災(zāi)的傷害半徑模型

圖2　原油泄漏引起噴射火的傷害半徑模型

圖3　原油泄漏引起閃火的傷害半徑模型

圖4　原油泄漏引起爆炸的傷害半徑模型

結(jié)語

本文結(jié)合嵐山港原油儲罐區(qū)實際情況應(yīng)用PHAST模擬軟件對50000m3原油儲罐進行泄漏事故后果模擬分析，從而得出儲罐區(qū)發(fā)生泄漏后可能造成的事故后果，通過對池火災(zāi)、爆炸、噴射火、閃燃事故模型進行模擬分析得出儲罐區(qū)危險性及危險程度，從而為危化品的生產(chǎn)、儲存和運輸制定安全措施及應(yīng)急預(yù)案。

（4）制定應(yīng)急救援預(yù)案。一旦發(fā)生泄漏事故，及時采取安全有效的應(yīng)急救援措施，阻止事故進一步擴大；安排定期檢測、維護保養(yǎng)消防系統(tǒng)、探測系統(tǒng)保證其及時性、有效性，對事故起到應(yīng)急保障作用。