基于ALOHA軟件的液氨儲罐的事故后果分析

摘""""" 要： 通過ALOHA 軟件對某企業的液氨泄漏過程進行仿真模擬研究，通過設定液氨泄漏的場景，在ALOHA中設置相應的氨泄漏參數和環境參數，得到該場景條件下的液氨泄漏、蒸氣云燃燒、爆炸、噴射火、BLEVE事故的受威脅區域。結果表明：ALOHA 軟件可以較好地實現特定場景下危險化學品泄漏事故的仿真模擬，為事故的應急疏散和救援提供輔助決策。

關" 鍵" 詞：液氨泄漏；ALOHA 軟件；仿真模擬；事故后果分析

中圖分類號：TQ086"""""" 文獻標識碼： A"" """"文章編號： 1004-0935（2023）08-1204-04

根據最新的《危險化學品目錄》^[1]分類，液態氨被列為第二類危險化學品，屬于壓縮氣體和液化氣體。在工業上，為了便于儲存，將氨轉化成液氨儲存在儲罐或其他耐壓設備中。由于某些原因導致容器中的液氨發生泄漏，造成火災、爆炸、中毒事故，嚴重危及人身安全和企業發展，同時必定會對生態環境也造成嚴重的危害。近年來， 越來越多危化品泄漏擴散事故模擬軟件被開發應用于工藝中。它們可以通過模擬危險化學品儲罐發生泄漏后存儲物質在空間的擴散路徑，進而計算出事故后產生的影響范圍和損害程度。這些軟件采用不同的模型，各有利弊，其中ALOHA軟件是一種事故后果模擬軟件，主要模擬的是危險化學品的泄漏。ALOHA軟件^[2-3]最早是美國國家海洋局和大氣局事故應急響應的輔助工具，后經逐步完善提升被應用于風險評估和學術研究等方面。這些模型包括原理模型、有毒氣體擴散模型、蒸氣云爆炸模型、熱輻射模"" 型^[4]等，根據模擬結果圖分析出危險區域的""""" 范圍^[5-7]。

本文以遼寧省沈陽市的某能源化工廠液氨儲罐為研究對象，在特定的事故場景下，應用ALOHA軟件對液氨儲罐連續泄漏進行事故后果分析。

1" 事故情景分析

1.1" 液氨的主要性質及用途

液氨的主要性質及用途如表1所示^[8-9]。每年國內外化工行業因液氨引起的事故頻發，因此對人員和環境造成了十分惡劣的影響。

1.2" 可能發生的事故分析

液氨儲罐發生連續泄漏^[10-11]。由于儲罐內壓力大，若泄漏出的液氨被立即點燃則會產生噴射火，在不考慮發生液池時，泄漏沒有被立即點燃，則擴散到空氣中形成氣云，氣云被延遲點燃會產生閃火和蒸氣云爆炸，氣云沒有被延遲點燃會在大氣中持續擴散，造成氨中毒事件。

1.3" 情景設置

遼寧省沈陽市的某能源化工廠內有一個20 m³液氨儲罐，儲罐底部有一個直徑為35 mm的圓型泄漏口，由泄漏口造成連續泄漏事故，事故發生時當地天氣情況良好，無雷雨、沙塵等惡劣的氣象條件，事故發生時溫度為15 ℃，濕度為25%，操作壓力為常壓（101.3 kPa），風速2.5 m·s^-1，風向為西南風。以下是對有毒蒸氣云擴散威脅范圍、蒸氣云爆炸、閃火、噴射火、BLEVE事故的模擬結果。

2" 事故后果仿真模擬

2.1 "有毒蒸氣云仿真模擬

液體氨儲罐泄漏后產生有毒蒸氣云，使用ALOHA軟件模擬這類事故，可以得到蒸氣云擴散的有毒區域，如圖1所示。

由圖1可知，當液氨儲罐泄漏后，以儲罐為原點，在下風向3.8 miles （即6 115.507 m）以外的區域范圍，此區域為安全區域；當氨氣體積分數大于等于30 ppm（30×10^-6）即 AEGL-1水平時，在此濃度下暴露60 min，對人體不會造成不良影響，如圖1中黃色區域所示，即下風向1.7～3.8miles" （2 735.885～6 115.507 m）的范圍內；當體積分數大于等于160 ppm（160×10^-6），即 AEGL-2水平時，在此濃度下暴露60 min，可能會帶來不良影響，但是不會造成不可逆的傷害，如圖1中橙色區域所示，即下風向0.55～1.7 miles（885.139～2 735.885m）的范圍內；但是當體積分數大于等于1 100 ppm （1 100×10^-6），即 AEGL-3水平時，在此濃度下暴露60 min，則可能對生命安全造成威脅，產生致命的傷害，圖1中紅色區域所示，下風向 0.55 miles（885.139 m）范圍內。

2.2 "蒸氣云爆炸事故

液氨泄漏后經過一定時間后如果被明火或其他火源點燃，會產生蒸氣云爆炸，其模擬后果如圖2所示。

由圖2可知，儲罐發生蒸氣云爆炸的范圍與圖中的黃色區域相同。根據設定條件，可得出該液氨儲罐泄漏產生的沖擊壓力，即所波及到的最遠距離約為72 yards（65.837 m），若處于此范圍內會有玻璃破碎的危險，會導致人受傷，因此，在泄漏源下風向的最遠疏散距離至少應設置為66 m。

2.3 "閃火事故

液氨儲罐泄漏后發生閃火事故，發生閃火后果的模擬結果如圖3所示。

2.4 "噴射火

液氨儲罐泄漏后發生噴射火事故，模擬結果如圖4所示。

由圖4可知，紅色區域表示的是對周圍環境和居民存在致命傷害的區域，近似為半徑15 yards（即13.716 m）所構成的圓形區域，暴露在此范圍內60 s會產生致命的傷害。橙色區域表示的是在此區域下暴露60 s會有產生二級燒傷的危險，危害范圍在近似以15 yards（即13.716 m）以外，25 yards（即" 22.860 m）以內所構成的環形區域內。黃色區域表示的是暴露在此區域內60 s會產生疼痛傷害，危害范圍在近似以25 yards（即22.860 m）以外，42 yards（即38.405 m）以內所構成的環形區域內。危害范圍在近似以15y ards（即13.716m）以外，25 yards（即22.860 m）以內所構成的環形區域內。

2.5" 沸騰液體擴展蒸氣爆炸

氨儲罐泄漏后發生火球事故，模擬結果如圖5所示。從圖5可知液氨儲罐泄漏發生沸騰液體擴展蒸氣爆炸的范圍。

圖5中紅色區域表示的是暴露在此范圍內60 s會對周圍居民及工作人員產生致命傷害，危害范圍在以泄漏源為中心，半徑200 yards（即182.880 m）所構成的圓形區域內。橙色區域表示的是暴露在此范圍內60 s會有二級燒傷的危險，危害范圍在200 yards（即182.880 m）以外，290 yards（即265.176 m）以內所構成的環形區域內。黃色區域表示的是暴露在此范圍內60 s，會產生疼痛傷害，危害范圍在290 yards（即265.176 m）以外至"""" 455 yards（即416.052 m）以內構成的環形區域內。由以上分析，根據設定條件，液氨儲罐發生泄漏可能產生5種事故，其中噴射火的危害范圍最小，氨中毒的危害范圍最大。將ALOHA軟件模擬得到的結果與設定場景中的數據對比發現，該液氨儲罐發生泄漏都不會對附近的居民及建筑產生嚴重的危害。但如果儲罐泄漏后擴散到空氣中沒有相關人員及時進行處理，則會使周圍居民發生氨中毒事件。無論該儲罐泄漏產生何種事故^[12-13]都會對廠區內部產生極大的危險。如果發生事故則可能造成無法挽回的傷害和損失，因此，在實際事故救援中應采取有效便捷的應急處理^[14]，防止事故進一步擴大，盡可能做到無傷亡、無重大損失。

3 "結 論

通過上述的實例分析可知，ALOHA 軟件可以 根據特定背景條件下危險化學品泄漏事故的危害程 度進行仿真模擬，得到該危險化學品的泄漏、蒸氣云爆炸、閃火、噴射火、BLEVE事故范圍和影響區域的模擬結果。

通過改變不同的參數設置得到不同的仿真模擬結果，當事故發生之后可以通過調整相關參數，得到事故可能的影響范圍，為事故的人群疏散和應急救援決策的制定提供技術指導，最大可能地降低事故造成的人員傷亡數量和經濟損失。

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Analysis and Evaluation of Liquid Ammonia Storage Tank

Accident Consequence Based on ALOHA Software

PAN Zhen-xiang， ZHANG Zhi-peng

（Mining Management of PetroChina Jilin Oilfield Company， Songyuan Jilin 138000， China）

Abstract：" ALOHA software was used to simulate the liquid ammonia leakage process of an enterprise. By setting the scene of liquid ammonia leakage， and setting the corresponding liquid ammonia leakage parameters and environmental parameters in ALOHA， the change law of the threatened area of liquid ammonia leakage accident under this scenario was obtained. The results showed that ALOHA software could better realize the simulation of hazardous chemicals leakage accident in specific scenarios， and provide auxiliary decision-making for emergency evacuation and rescue.

Key words： Liquid ammonia leakage; ALOHA software; Analogue simulation; Emergency evacuation