基于ALOHA的液氨儲罐泄漏擴散仿真分析

摘 要：利用ALOHA軟件模擬不同泄漏孔徑、泄漏高度下液氨儲罐泄漏的警戒范圍。研究結果表明，警戒范圍隨著泄漏孔徑的增大而增大，后趨于穩定；泄漏位置越高，警戒范圍越小。基于仿真結果分析，能快速的劃分液氨儲罐泄漏的警戒范圍為事故的預防和救援提供新思路。

關鍵詞：ALOHA；液氨儲罐泄漏；影響因素；擴散距離

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

0 引言

液氨作為一種重要的化工原料，應用廣泛。但液氨本身具有揮發性、腐蝕性、毒害性、爆炸性，一旦發生泄漏事故易引起大量的人員傷亡或財產損失[1]。例如，2013年8月31日，上海寶山豐翔路一工業園區內的上海翁牌冷藏實業公司冷庫，發生液氨泄漏事故，造成15人死亡，30多人受傷，6人危重[2]。有毒氣體的泄漏后造成傷害的范圍受到多種因素的影響[3]，如何考慮各因素對泄漏范圍的影響，從而快速合理的劃分出警戒范圍，為事故預防和救援提供有效的方法具有重要的意義。

1 案例假設

假設一個高2.5m，直徑1m，充裝系數為80%的立式圓柱體液氨儲罐發生泄漏，泄漏孔徑為0.03m，泄漏發生時風速2.6m/s，風向為東南風，溫度為26oC，濕度為75%，云層厚度為5.0，大氣穩定度為C，周圍地勢平坦。

試驗中，ALOHA引用AEGLS（敏感性暴露指導水平）提供的三級數據，：致命傷害（AEGL-3）、嚴重傷害（AEGL-2）、輕度傷害（AEGL-1）[4]。這里ALOHA取在60min時的臨界值，即AEGLS（60 min）。

2 液氨儲罐泄漏模擬

2.1 泄漏孔徑

保持液氨儲罐的其他基本數據不變，改變泄漏孔徑的大小，取孔徑直徑為0.5cm至3.0cm，記錄60min內相對應的AEGL-1，AEGL-2，AEGL-3濃度區域距離泄漏源的最遠距離，模擬結果如圖1。

由圖1可以看出擴散距離隨著泄漏孔徑的增大而增加，當孔徑的大小到一定值時，泄漏的擴散距離維持在一個穩定值。

2.2 泄漏位置

保持液氨儲罐的其他基本數據不變，改變泄漏孔徑距離儲罐底部的高低，取泄漏位置0到2.5，記錄60min內相對應的AEGL-1，AEGL-2，AEGL-3濃度區域距離泄漏源的最遠距離，模擬結果如圖2。

由圖2可以看出，隨著泄漏高度的增加，最遠擴散距離在不斷的減小，根據流體力學的相關知識也可得出。當泄漏高度增加時，在泄漏過程中液氨受到的壓力會隨之減小，泄漏速度會變慢，它的擴散能力就會減弱，導致擴散距離縮短。

3 結論

（1）以一特定條件下發生液氨儲罐泄漏事故為例，運用ALOHA軟件，改變其中某一因素值，分析在液氨儲罐泄漏之后，改變的因素是否會對氨氣沿地表擴散造成影響，從中找出液氨泄漏的擴散規律，并確定在某一條件下液氨的警戒范圍。

（2）根據仿真分析知，當泄漏孔徑增大時，蒸氣云的擴散距離也隨之增大，當泄漏孔徑到一定值時，擴散距離趨于穩定。當發現有裂縫的時候應立即采取相應的堵漏措施，防止孔隙變大；當泄漏孔的位置距離罐體底部的位置上移時，泄漏的擴散距離隨之減小，這是因為泄漏壓力隨著高度的增加而減小，當處于氣相環境中時，擴散距離迅速縮減，所以當發生泄漏時可以盡量使泄漏口朝上放置。

（3）在對這些影響因素泄漏擴散的規律的研究，在發生液氨儲罐泄漏事故時，安全人員可以針對內外因情況的不同隔離出警戒范圍，快速安全的疏散人員。

參考文獻：

[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]閆懷林，朱國慶，張媛媛.氨氣泄漏擴散事故應急疏散救援方案研究[J].消防科學與技術，2016，35（09）：1298-1300.

[3]潘旭海，蔣軍成.重（特）大泄漏事故統計分析及事故模式研究[J].化學工業與工程，2002（03）：248-252+264.

[4]田水承，周可柔.基于ALOHA的氯乙烯儲罐泄漏事故模擬研究[J].西安科技大學學報，2018，38（02）：187-192+201.

作者簡介：吳潔（1993-），女，福建寧德人，碩士研究生，研究方向：安全科學與工程。