汽油输送管道泄漏事故疏散半径研究

王国强，王立波

（1.必维（天津）安全技术有限公司，天津300202；2.中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司，鄂尔多斯017000）

1 概述

某厂有8.4km 的汽油输送管道，途经第三方施工区、地质灾害地段，近年来周边200m 范围内社会环境变化较大，对管道的日常维护和安全管理提出了新的挑战。

当汽油输送管道发生泄漏时，泄漏油气可能在一定条件下引发火灾甚至爆炸事故，此时首要任务就是疏散周边可能受影响的人员。本文就汽油输送管道泄漏事故在不同自然条件和泄漏孔径下的潜在影响范围、人员疏散范围进行了模拟核算，提出建议疏散半径。

2 模拟软件和伤害准则

2.1 模拟软件简介

本文采用国际领先的流程工业事故后果分析软件—Phast 进行模拟计算。该软件具有30 多年来在全球工业界不断得到论证和验证的综合模型及强大的数据库，采取模块化设置，可模拟多种事件场景，其计算结果被广泛认可，具有行业权威地位。

此次模拟核算中用到PHAST 分析软件中泄漏、扩散、燃烧、毒气等模块。通过泄漏模块模拟计算油气泄漏到环境中的流速等参数，在泄漏模块计算数据基础上通过扩散模块可计算出确定气象条件下云团传播情况，燃烧模块用热辐射与冲击波超压表示可燃性后果，毒气致死情况与气体浓度变化通过毒气模型来模拟计算。

2.2 伤害准则

汽油输送管道泄漏后通常以爆炸和燃烧的方式对人员造成大规模伤害[1]，本文以爆炸冲击波作为爆炸伤害准则，以热辐射量作为燃烧伤害准则。爆炸冲击波伤害准则通常用超压准则、压力-冲量准则、冲量准则来表示，结合其适用范围和表述方式等，本文采用超压准则来定量计算爆炸冲击波对人员造成的死亡区、重伤区、轻伤区的分布半径[2]。

本文参照《化工企业定量风险评价导则》（AQ/T3046-2013）第10.4.2 条关于蒸汽云爆炸超压影响区域的描述，制定模拟计算的冲击波超压准则，见表1。

表1 人员伤害冲击波超压标准设定值

依据《化工企业定量风险评估导则》第10.3条“热辐射危害”和表“H.2 不同热辐射强度造成的伤害和损坏”描述，制定热辐射伤害准则。

依上述准则，将热辐射对人体的伤害，通过轻伤半径、重伤半径、死亡半径来直接表示，见表2。

表2 热辐射人体伤害阈值设定

3 定量模拟核算设定基础数据

汽油属于甲类易燃液体[3]，危险特性如表3。

表3 汽油的危险特性

假定原油输送管道顶部破裂，泄漏点位于地面+0.2m 处。

参照《化工企业定量风险评价导则》对泄漏孔径的定义，本文将泄漏孔径分为小孔（5mm）、中孔（25mm）、大孔（100mm）和管道破裂（＞100mm）4 类。依据气象统计数据，模拟计算当地常年平均风速（4.5m/s）及不同风速（2.1m/s、7.0m/s）下最坏事故工况。

汽油输送管道管径为 DN325， 长度为8.395km，组分为100%的汽油，最大流量按设计流量1144m3/h，压力参照设计压力1.6MPa，温度为20℃。

4 定量模拟核算

4.1 扩散半径模拟计算[4]

汽油输送管道在持续泄漏期间，由于环境风速等因素的影响，爆炸极限范围内的油气覆盖区域会达到一个动态稳定状态，在模拟计算时，选取可燃气体爆炸上限（UEL）、爆炸下限的1/2（50%LEL）、爆炸下限（LEL）3 个参数为评估指标。图1为发生小孔泄漏时风速4.5m/s 条件下的可燃气体扩散影响范围模拟图，表4 为汽油输送管道泄漏油气浓度扩散分析汇总表。

图1 4.5m/s 风速下小孔（5mm）泄漏扩散的影响范围模拟图

表4 汽油输送管道油气泄漏扩散分析汇总表

4.2 热辐射伤害半径模拟计算

汽油输送管道在泄漏期间，如遇点火源极易发生火灾。本文模拟了不同孔径不同风速下的喷射火热辐射情景。表5 为汽油输送管道发生泄漏时的喷射火辐射强度分析汇总表。

4.3 爆炸半径模拟计算

汽油输送管发生泄漏后，泄漏油气扩散覆盖范围区域在达到爆炸范围时，易发生燃爆。表6 对不同风速不同孔径泄漏量下的爆炸超压半径进行了分析汇总。

表5 汽油输送管道喷射火辐射强度分析汇总表

表6 汽油输送管道爆炸超压分析汇总表

5 结论

5.1 同等气象和孔径泄漏条件下，根据表4～表6的数据对比可知，可燃气体扩散、火灾热辐射、爆炸冲击波三者的影响半径以爆炸事故造成的影响范围最大。

5.2 风速对汽油输送管道泄漏可燃气体扩散、火灾热辐射、爆炸冲击波影响范围有着一定的影响，但规律不同；一般情况下，随着泄漏孔径的增大可燃气体扩散、火灾热辐射、爆炸冲击波影响半径同时增大，且泄漏孔径对后果影响半径的影响幅度较风速因素更大。

5.3 参照汽油输送管线在不同泄漏孔径、风速条件下，最大的爆炸冲击波轻伤半径，考虑安全系数后，给出汽油输送管道泄漏的建议疏散半径，见表7。

表7 汽油输送管道泄漏建议疏散半径