液化石油气储罐区火灾危险性评价

●丛龙海，孙 宁

(齐齐哈尔市消防支队，黑龙江齐齐哈尔 161100)

目前，石油化工企业向大型化发展，为保证正常的生产周转需要，所设罐组的总容量、单罐容量越来越大。如某石油化工企业共有近50个液化石油气罐，最小的单罐容量1 000m3，最大的容量5万m3。液化石油气罐储存的石油液化气的主要成分为丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等。如此巨大的液化石油气罐区，一旦发生火灾爆炸事故，后果将不堪设想。因此，对石油液化气罐区的危险性进行分析评价十分必要。

1 液化石油气的火灾危险性分析

液化石油气的火灾危险性主要有:(1)易爆炸。液化石油气的爆炸下限低，只要泄漏出少量的气体，就会与空气形成爆炸性混合气体，遇火源即能引起着火爆炸。(2)易燃烧。液化石油气属一级可燃气体，比煤气、汽油等物质更易燃。其燃烧热值大于22 000kcal·m－3，火焰温度高达2 120℃，着火热辐射很强，极易引燃、引爆周围的易燃易爆物质，使火势扩大。(3)易膨胀。液化石油气受热膨胀系数极大。储存在容器内的液化石油气，温度每升高1℃，体积膨胀约0.3% ～0.4%，气压增大约0.2% ～0.3%。(4)易气化。液化石油气在常温常压下为气态，它是在低温或高压条件下被压缩成液态。储存在耐压容器中，1L液体可气化为250～350L气体。由于它比空气重，因而不易扩散，能长时间飘浮在地面或流向洼处积聚。因此一旦发生液体泄漏，极易酿成大面积火灾或爆炸事故。(5)易产生静电。液化石油气含有液体固体颗粒，与管口、喷嘴产生强烈摩擦后能产生静电。实验表明，静电电压在350～450V时，所产生的放电火花就能引起可燃气体燃烧或爆炸。

2 液化石油气罐区的火灾爆炸类型

2.1 蒸气云爆炸

蒸气云爆炸是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。蒸气云爆炸的发生有一定的条件，包括一定量的液化石油气泄漏，并与周围空气预混、延迟点火、局限化的空间等有关。蒸气云爆炸具有以下特点:一般是由火灾发展成的爆燃，而不是爆轰;一般是由于存储温度高于常压沸点而造成大量泄漏的结果;是一种面源爆炸模型。蒸气云爆炸的破坏作用有爆炸冲击波、爆炸火球热辐射对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。

2.2 沸腾液体扩展蒸气爆炸

沸腾液体扩展蒸气爆炸，是指液化气储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。沸腾液体扩展蒸气爆炸发生后，主要危害是爆炸产生的火球热辐射。同时，爆炸产生的碎片和冲击波超压也有一定的危害。

3 液化石油气罐区危险性评价

3.1 蒸气云爆炸定量评价

蒸气云爆炸定量评价主要通过计算TNT当量、伤害－破坏半径、死亡区半径、重伤区半径、轻伤区半径、财产损失等参数来实现，具体计算公式如下:

式中，WTNT——蒸气云的TNT当量，g;

A——蒸气云的TNT当量系数，取值4%;

Wf——蒸气云中燃料的总质量，g;

Qf——燃料的燃烧热，MJ·kg－1;

α——地面爆炸系数，取1.8;

QTNT——TNT 的爆热，4.12 ～4.69MJ·kg－1;

R——伤害－破坏半径，m;

E ——爆炸能量，J;

2018年1月，比亚迪华为联合打造的全球首条无人驾驶云轨正式开通。该“云轨”项目的无人驾驶系统已经达到无人驾驶四个等级中的最高等级——全自动无人驾驶(UTO)，可实现全自动运行，并且还具有安全追踪间隔最小、断电无人驾驶、自动诊断、休眠唤醒、客流实时监测、人脸识别等多项功能。

N——效率因子，一般取10%;

Cs——经验常数，取决于损害等级;

R0.5——死亡区半径，m。0.5 表示人员死亡的概率;

Rdx——伤害半径，m。x=0.5 为重伤区半径，x=0.01为轻伤区半径;

P0——环境压力，Pa;

Rc——财产损失区半径，m;

K ——常量，取4.6。

3.2 沸腾液体扩展蒸气爆炸定量评价

式中，R——火球半径，m;

W——火球中消耗的可燃物质量，g。单罐储存取罐容量的50%，双罐储存取罐容量的70%，多罐储存取罐容量的90%;

t——火球持续时间，s;

q0——火球表面的辐射通量，kW·m－2;

r——伤害半径，m;

q——财产烧毁热通量，kW·m－2。

4 模拟评价实例分析

某罐区基本参数为:6个储罐，存储液化石油气量共为130t，储罐每个容量为60m3。防火堤所围面积为500m2，石油液化气燃烧热为 46.5MJ·kg－1，存储压力为 0.4MPa。分别计算这两组危险性评价的数据，(1)蒸气云爆炸:WTNT=51.63 × 103kg;R =352.05m;R0.5=59.23m;Rd0.5=150.33m;Rd0.01=240.06m;Rc=170.86m。由以上数据得出，在发生蒸气云爆炸后扑救人员离气云中心的最小距离为240.06m。(2)沸腾液体扩展蒸气爆炸:R=141.6m;t=22.5s;q0=19.2kW·m－2;q(死)=19.86kW·m－2;q(损)=28.31kW·m－2;r重=149.2m;r轻=308.83m。由以上数据可以得到，q0＜q(死)＜q(损)，因此在扩展蒸气云爆炸时，在火球半径范围以外不会造成人员死亡和周围财产和设备的破坏;由伤害半径的数据可以得出，救援人员离火球中心的最小安全距离为308.83m。综合以上两组数据，利用对比择优的方法，可以选择出最佳的预防对策及灭火疏散方案。

5 结语

对液化石油气危险性的评价方法有很多种，本文采用定量评价方法重点对罐区火灾爆炸事故的危险性进行评价，根据罐区已知的参数，计算在发生爆炸时，相应周围人员伤亡半径、财产损失半径及一些爆炸时的指数，旨在用具体的数据来显示当前液化石油罐区危险程度，有针对性的制定预防对策，对于指导液化石油气罐区的总体布局、安全设计、危险性评价、安全管理及事故预防均有一定参考价值。

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