基于ALOHA软件的液氨储罐的事故后果分析

摘""""" 要： 通过ALOHA 软件对某企业的液氨泄漏过程进行仿真模拟研究，通过设定液氨泄漏的场景，在ALOHA中设置相应的氨泄漏参数和环境参数，得到该场景条件下的液氨泄漏、蒸气云燃烧、爆炸、喷射火、BLEVE事故的受威胁区域。结果表明：ALOHA 软件可以较好地实现特定场景下危险化学品泄漏事故的仿真模拟，为事故的应急疏散和救援提供辅助决策。

关" 键" 词：液氨泄漏；ALOHA 软件；仿真模拟；事故后果分析

中图分类号：TQ086"""""" 文献标识码： A"" """"文章编号： 1004-0935（2023）08-1204-04

根据最新的《危险化学品目录》^[1]分类，液态氨被列为第二类危险化学品，属于压缩气体和液化气体。在工业上，为了便于储存，将氨转化成液氨储存在储罐或其他耐压设备中。由于某些原因导致容器中的液氨发生泄漏，造成火灾、爆炸、中毒事故，严重危及人身安全和企业发展，同时必定会对生态环境也造成严重的危害。近年来， 越来越多危化品泄漏扩散事故模拟软件被开发应用于工艺中。它们可以通过模拟危险化学品储罐发生泄漏后存储物质在空间的扩散路径，进而计算出事故后产生的影响范围和损害程度。这些软件采用不同的模型，各有利弊，其中ALOHA软件是一种事故后果模拟软件，主要模拟的是危险化学品的泄漏。ALOHA软件^[2-3]最早是美国国家海洋局和大气局事故应急响应的辅助工具，后经逐步完善提升被应用于风险评估和学术研究等方面。这些模型包括原理模型、有毒气体扩散模型、蒸气云爆炸模型、热辐射模"" 型^[4]等，根据模拟结果图分析出危险区域的""""" 范围^[5-7]。

本文以辽宁省沈阳市的某能源化工厂液氨储罐为研究对象，在特定的事故场景下，应用ALOHA软件对液氨储罐连续泄漏进行事故后果分析。

1" 事故情景分析

1.1" 液氨的主要性质及用途

液氨的主要性质及用途如表1所示^[8-9]。每年国内外化工行业因液氨引起的事故频发，因此对人员和环境造成了十分恶劣的影响。

1.2" 可能发生的事故分析

液氨储罐发生连续泄漏^[10-11]。由于储罐内压力大，若泄漏出的液氨被立即点燃则会产生喷射火，在不考虑发生液池时，泄漏没有被立即点燃，则扩散到空气中形成气云，气云被延迟点燃会产生闪火和蒸气云爆炸，气云没有被延迟点燃会在大气中持续扩散，造成氨中毒事件。

1.3" 情景设置

辽宁省沈阳市的某能源化工厂内有一个20 m³液氨储罐，储罐底部有一个直径为35 mm的圆型泄漏口，由泄漏口造成连续泄漏事故，事故发生时当地天气情况良好，无雷雨、沙尘等恶劣的气象条件，事故发生时温度为15 ℃，湿度为25%，操作压力为常压（101.3 kPa），风速2.5 m·s^-1，风向为西南风。以下是对有毒蒸气云扩散威胁范围、蒸气云爆炸、闪火、喷射火、BLEVE事故的模拟结果。

2" 事故后果仿真模拟

2.1 "有毒蒸气云仿真模拟

液体氨储罐泄漏后产生有毒蒸气云，使用ALOHA软件模拟这类事故，可以得到蒸气云扩散的有毒区域，如图1所示。

由图1可知，当液氨储罐泄漏后，以储罐为原点，在下风向3.8 miles （即6 115.507 m）以外的区域范围，此区域为安全区域；当氨气体积分数大于等于30 ppm（30×10^-6）即 AEGL-1水平时，在此浓度下暴露60 min，对人体不会造成不良影响，如图1中黄色区域所示，即下风向1.7～3.8miles" （2 735.885～6 115.507 m）的范围内；当体积分数大于等于160 ppm（160×10^-6），即 AEGL-2水平时，在此浓度下暴露60 min，可能会带来不良影响，但是不会造成不可逆的伤害，如图1中橙色区域所示，即下风向0.55～1.7 miles（885.139～2 735.885m）的范围内；但是当体积分数大于等于1 100 ppm （1 100×10^-6），即 AEGL-3水平时，在此浓度下暴露60 min，则可能对生命安全造成威胁，产生致命的伤害，图1中红色区域所示，下风向 0.55 miles（885.139 m）范围内。

2.2 "蒸气云爆炸事故

液氨泄漏后经过一定时间后如果被明火或其他火源点燃，会产生蒸气云爆炸，其模拟后果如图2所示。

由图2可知，储罐发生蒸气云爆炸的范围与图中的黄色区域相同。根据设定条件，可得出该液氨储罐泄漏产生的冲击压力，即所波及到的最远距离约为72 yards（65.837 m），若处于此范围内会有玻璃破碎的危险，会导致人受伤，因此，在泄漏源下风向的最远疏散距离至少应设置为66 m。

2.3 "闪火事故

液氨储罐泄漏后发生闪火事故，发生闪火后果的模拟结果如图3所示。

2.4 "喷射火

液氨储罐泄漏后发生喷射火事故，模拟结果如图4所示。

由图4可知，红色区域表示的是对周围环境和居民存在致命伤害的区域，近似为半径15 yards（即13.716 m）所构成的圆形区域，暴露在此范围内60 s会产生致命的伤害。橙色区域表示的是在此区域下暴露60 s会有产生二级烧伤的危险，危害范围在近似以15 yards（即13.716 m）以外，25 yards（即" 22.860 m）以内所构成的环形区域内。黄色区域表示的是暴露在此区域内60 s会产生疼痛伤害，危害范围在近似以25 yards（即22.860 m）以外，42 yards（即38.405 m）以内所构成的环形区域内。危害范围在近似以15y ards（即13.716m）以外，25 yards（即22.860 m）以内所构成的环形区域内。

2.5" 沸腾液体扩展蒸气爆炸

氨储罐泄漏后发生火球事故，模拟结果如图5所示。从图5可知液氨储罐泄漏发生沸腾液体扩展蒸气爆炸的范围。

图5中红色区域表示的是暴露在此范围内60 s会对周围居民及工作人员产生致命伤害，危害范围在以泄漏源为中心，半径200 yards（即182.880 m）所构成的圆形区域内。橙色区域表示的是暴露在此范围内60 s会有二级烧伤的危险，危害范围在200 yards（即182.880 m）以外，290 yards（即265.176 m）以内所构成的环形区域内。黄色区域表示的是暴露在此范围内60 s，会产生疼痛伤害，危害范围在290 yards（即265.176 m）以外至"""" 455 yards（即416.052 m）以内构成的环形区域内。由以上分析，根据设定条件，液氨储罐发生泄漏可能产生5种事故，其中喷射火的危害范围最小，氨中毒的危害范围最大。将ALOHA软件模拟得到的结果与设定场景中的数据对比发现，该液氨储罐发生泄漏都不会对附近的居民及建筑产生严重的危害。但如果储罐泄漏后扩散到空气中没有相关人员及时进行处理，则会使周围居民发生氨中毒事件。无论该储罐泄漏产生何种事故^[12-13]都会对厂区内部产生极大的危险。如果发生事故则可能造成无法挽回的伤害和损失，因此，在实际事故救援中应采取有效便捷的应急处理^[14]，防止事故进一步扩大，尽可能做到无伤亡、无重大损失。

3 "结 论

通过上述的实例分析可知，ALOHA 软件可以 根据特定背景条件下危险化学品泄漏事故的危害程 度进行仿真模拟，得到该危险化学品的泄漏、蒸气云爆炸、闪火、喷射火、BLEVE事故范围和影响区域的模拟结果。

通过改变不同的参数设置得到不同的仿真模拟结果，当事故发生之后可以通过调整相关参数，得到事故可能的影响范围，为事故的人群疏散和应急救援决策的制定提供技术指导，最大可能地降低事故造成的人员伤亡数量和经济损失。

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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