LPG儲罐泄漏應急處理的安全防護間距研究

朱家鑫，田宏，賈圣孔，王成龍

LPG儲罐泄漏應急處理的安全防護間距研究

朱家鑫，田宏，賈圣孔，王成龍

（沈陽航空航天大學 安全工程學院，遼寧 沈陽 110136）

為了研究LPG儲罐泄漏危害范圍的變化規律，以一典型LPG壓力儲罐為例，針對LPG泄漏事故后果類型，結合危害范圍的模擬方法，借助ALOHA軟件，對LPG儲罐泄漏事故及泄漏可能導致的火災爆炸事故的危害范圍進行了模擬，確定了LPG儲罐泄漏擴散危害范圍，從而確定應急救援時的安全間距。研究結果為現場指揮員制定決策提供量化依據，為現場應急救援隊提供決策依據，同時也可為應急預案的制定提供科學依據。

液化石油氣；事件樹；安全間距；后果模擬

液化石油氣（LPG）儲罐發生泄漏后，氣化后的LPG會沿著地面隨風擴散，遇點火源會發生回燃，由于救援措施不當極易造成人員傷亡，國內外典型的LPG事故統計如表1所示。

表1 國內外典型LPG事故

為提高LPG儲運以及應急救援的安全性，國內外對LPG泄漏事故以及其影響范圍進行了一些研究。SCHNECIDER[1]對LPG火焰所產生的熱通量的影響因素作了詳細分析，結合實驗提出對于不同類型及不同規模應采用不同的計算及參考數；DHURANDHER[2]對裝有LPG的壓力容器失效導致的BLEVE，提出了熱輻射危害影響評價的半經驗公式。SALAMONOWICZ[3]介紹了液化石油氣的BLEVE爆炸的理論，描述了導致爆炸的機制及其物理結果。李向欣[4]等借助ALOHA軟件，對常溫壓力儲存和低溫常壓儲存條件下LPG儲罐泄漏場景進行模擬分析。張燕良[5]等通過模擬LPG儲罐泄漏后的不同事故場景，對LPG泄漏從點火源控制和人員安全管理方面提出防范措施。

本文通過某LPG球罐的泄漏導致的火災爆炸事故后果進行了模擬分析，研究了不同事故場景下的事故影響范圍，對于確定應急救援的安全防護距離以及對應急救援預案制定等具有重要的意義。

1 LPG儲罐泄漏事故風險辨識

LPG儲罐是壓力容器，LPG泄漏導致的后果和影響范圍與泄漏模式、擴散條件和點燃方式等有關。用事件樹對LPG儲罐泄漏的事故場景分析如圖1 所示[6]。

圖1 LPG儲罐泄漏的事故場景分析

2 LPG儲罐泄漏事故風險分析

2.1 參數模擬

某LPG罐區發生泄漏事故參數如表2所示。由于罐體發生結構破裂，致使LPG連續泄漏，泄漏孔徑考慮了小孔、中孔和大孔等情況。

從LPG儲罐泄漏的事故場景分析可知，LPG泄漏的事故后果主要有4個：池火、閃火、噴射火、和BLEVE。本文以ALOHA軟件對LPG儲罐泄漏后的3種情況（擴散場景、噴射火場景和蒸氣云爆炸場景）進行模擬分析，罐區環境參數如表3所示。

表2 LPG儲罐參數

表3 LPG儲罐基本模擬參數

2.2 ALOHA事故后果模擬

根據事件樹分析的LPG泄漏的模式，對擴散、噴射火和蒸氣云爆炸3種事故場景進行模擬分析。泄漏場景主要分析LPG擴散的范圍及毒害區域。噴射火場景主要分析泄漏后LPG儲罐發生噴射火燃燒造成的熱輻射區域。蒸氣云爆炸場景主要是模擬分析泄漏后發生爆炸的爆炸沖擊波區域圖。圖2是ALOHA模擬的大孔泄漏擴散的區域圖。圖3是大孔泄漏的噴射火燃燒熱輻射區域圖。圖4是蒸氣云爆炸的沖擊波區域圖。其他孔徑的影響區域圖形類似，僅在表4中列出了影響范圍數據。

圖2 LPG泄漏擴散區域圖

圖3 噴射火熱輻射區域圖

圖4 蒸氣云爆炸沖擊波區域圖

表4 人員傷害程度與安全間距

通過ALOHA分析的結果得到3種事故場景的影響范圍，如表4所示。結合實際的場景和人員疏散需要的時間，以泄漏6 min進行分析。

3 安全間距

基于噴射火、蒸氣云爆炸的模擬研究，對LPG罐區內噴射火和蒸氣云爆炸的事故場景進行安全間距研究，結合《化工企業定量風險評價導則》（AQ/T3046—2013）[6]對暴露于LPG火災熱輻射危害下人員安全間距標準的研究，確定合理的應急救援的安全間距。

擴散事故場景下，由表4可知，質量濃度為5 000、17 000、33 000 mg·m-3對應的大孔泄漏的最大安全間距分別為762、435、307 ｍ。小孔泄漏的最大濃小于33 000 mg·m-3。

噴射火事故場景下，由表4可知，熱輻射強度為4、12.5、37.5 kW·ｍ-2對應的大孔泄漏的最大安全間距分別為216、138、97 ｍ。

蒸氣云爆炸事故場景下，由表4可知，沖擊波超壓分為6.89、24 kPa對應最大安全間距分別為555、312 ｍ。

根研究消防隊員穿著滅火防化服最高可承受的熱輻射通量為 17.8 kW·ｍ-2，因此根據熱輻射破壞準則，將12.5 kW·ｍ-2作為消防救援臨界安全距 離[8]。根據本文噴射火和蒸氣云爆炸狀況下危險區域研究計算結果，確定消防應急救援人員的最佳安全距離為87 m和312 m。

應急救援人員應根據掌握的事故資料并結合液化氣站內風向、風速、地形地貌以及周圍環境等因地施策，立即做好警戒，在距離泄漏中心800 m范圍內全面戒嚴，聽從有關部門統一指揮，疏散危險區域內的人員，采取措施消除罐區內所有火種。

4 結 論

本文用事件樹和ALOHA進行模擬分析與計算，得到了LPG泄漏產生的危害種類、后果。影響范圍由泄漏模式、擴散條件和點燃方式等決定。噴射火是最為常見泄漏模式，泄漏孔徑越大，危害越大。擴散模型的影響范圍比其他模型的都大。蒸氣云爆炸模型的致死距離比其他模型更遠，傷害更大。

根據LPG儲罐泄漏的模擬數據，得到LPG儲罐泄漏后的安全間距，為LPG罐區安全管理人員提供可根據的計算數據、模擬結果，更有效、有針對性地對罐區進行安全管理工作，降低管區整體危 險性。

［1］SCHNEIDER V,HOFMANN J.An advanced engineering approach to fire simulation and consequence evaluation[J].,1993:499-510.

［2］DHURANDHER B K,KUMAR R,DHIMAN A.Impact assessment of thermal radiation hazard from lpg fireball[J].,2015,11:499-506.

［3］SALAMONOWICZ Z, MAJDER-?OPATKA M.Emergency scenarios during accidents involving LPG. BLEVE explosion mechanism[J].,2013,30(2):31-39．

［4］李向欣，張浩．不同儲存條件下LPG儲罐泄漏事故危害范圍的對比分析[J].安全，2019，40（3）：30-34．

［5］張燕良，魏傳深，李寧．LPG儲罐泄漏后果模擬及預防措施研究[J].山東化工，2018，47（16）：192-193．

［6］AQ/T 3046—2013，化工企業定量風險評價導則[S]．

［7］李倩，王強．基于多米諾效應的LPG球罐區定量風險評價研究[J].北京勞動保障職業學院學報，2015，9（3）：48-52.

［8］高云峰．液化石油氣儲罐區火災狀況下危險區域研究[D].濟南：山東建筑大學，2017.

［9］顏偉文．液化石油氣儲罐爆炸危險評價方法及應用研究[D].廣州：華南理工大學，2005

［10］孫東亮，蔣軍成，張明廣．基于隨機抽樣推測法的LPG儲槽2次爆炸事故的模型研究[J].工業安全與環保，2010，36（1）：22-25.

［11］劉春秀．某石化企業LPG球罐區泄漏擴散及燃燒事故的數值模擬[D].南寧：廣西大學，2016

［12］尤益林，董國柱．液化石油氣儲罐泄漏爆炸原因及處置措施[J].遼寧化工，2009，38（9）：688-690.

［13］王道遠．液化石油氣的儲存與卸車工藝[J].遼寧化工，2020，49（7）：820-822.

Research on the Safety Distance in Emergency Treatment for LPG Storage Tank Leakage

,,,

（School of Safety Engineering, Shenyang Aerospace University, Shenyang Liaoning 110136, China）

In order to study the hazardous range and degree of the impact for LPG storage tank leakage, a LPG storage tank was taken as an example, according to the types of LPG leakage accident, combined with the simulation method of hazardous range, with the help of ALOHA software, the hazardous range of LPG storage tank leakage accident and fire and explosion accident caused by leakage was simulated, and the hazardous range of LPG storage tank leakage diffusion was determined, so the safety distance of emergency rescue was determined. The research results can be used to assess the risk in emergency plans.

LPG; Event tree; Safety distance; Consequence simulation

2021-11-08

朱家鑫（1996-），男，遼寧省沈陽市人，在讀研究生，研究方向：風險分析與控制。

田宏，男，沈陽航空航天大學教授，碩士生導師，研究方向：風險分析與控制研究。

TE88

A

1004-0935（2022）06-0851-03