嵐山港原油儲罐基于PHAST的事故后果模擬分析

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.026

嵐山港原油儲罐基于PHAST的事故后果模擬分析

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.026

以嵐山港50000m3原油儲罐為例，運用PHAST模擬軟件對嵐山港實際情景進行事故后果模擬分析。選用原油儲罐泄漏模型對池火災、噴射火、閃燃以及爆炸事故進行事故后果模擬，得出事故傷害范圍并確定其死亡半徑、重傷半徑、輕傷半徑等參數。依據PHAST模擬結果結合安全生產法律、法規為安全管理者及決策者提供合理可行的意見及建議。

嵐山港是江北最大的液化品集散基地，其危險化學品碼頭在業務規模不斷擴大的同時，對儲罐區安全管理及風險控制提出了更高的要求，特別是在石大科技“7·16”安全事故發生后，給整個嵐山區域內的危化品企業帶來了巨大的沖擊，使企業意識到安全是危化品行業不可逾越的紅線。

火災、爆炸、毒物泄漏擴散事故是安全生產事故中較為常見的事故類型，PHAST模擬軟件內嵌4種計算模型分別為：泄放和擴散、燃燒、爆炸和毒氣擴散中毒，可進行定量安全評價及事故后果模擬從而有效的防止事故的發生，避免人員傷亡及經濟損失。可為企業安全管理、安全評價、制定應急救援預案提供合理的理論支持。

嵐山港儲罐危險性分析

大型原油儲罐一般采用外浮頂罐型式，儲存容量超大。在使用過程中，由于管道焊縫處焊接產生裂紋、管道與法蘭的閥門連接處密封失效、原油儲罐受外力作用產生裂紋就會造成原油油品的泄漏，泄漏出的原油遇到點火源可能發生火災或爆炸事故。容易造成人員傷亡及經濟損失。

本文風險點選取為50000m3外浮頂原油儲罐，罐壁內徑60m，罐壁高度19.32m，操作壓力為常壓，操作溫度為80℃，罐區存儲的介質為原油，原油具有易燃易爆性，其火災事故危險特性見表1。

表1　原油的危險性特點

PHAST模擬軟件介紹

PHAST是挪威船級社研發的SAFETI中的一個計算事故影響后果的軟件模塊，其模擬原理是通過輸入物質參數、工藝參數、環境實際參數等，應用計算機對既定的事故模型進行影響范圍及危害程度的計算，形成模擬分析圖和詳細的模擬結果報告。本文采用PHAST模擬軟件來計算泄漏引起池火災、爆炸、噴射火、閃火事故的影響范圍，為人們合理設置安全防火間距提供參考。

對儲罐區進行事故后果模擬分析

常壓原油儲罐典型泄漏場景包括：（1）從儲罐的上側小孔泄漏6.35mm（1/4 in），中孔泄漏25.4mm（1 in）及大孔泄漏101.6mm（4 in）；（2）儲罐底內中孔泄漏25.4mm（1 in）及大孔泄漏101.6mm（4 in）；（3）罐壁或罐底破裂，并假設罐底破裂可以造成泄放介質順暢地流到儲罐周圍的地面上。

根據嵐山港實際布局及泄漏場景結合PHAST模擬軟件，對泄漏造成的池火災及爆炸進行事故后果模擬分析。研究對象為嵐山港的原油儲罐區一座裝填系數為0.8 容積為50000m3的原油儲罐。

（1）參數設置。以嵐山港一座50000m3原油儲罐為例，池火災事故后果模擬評價參數值如表2所示。

表2　池火災事故后果模擬評價參數值

（2）泄漏事故后果模擬。以下將研究原油泄漏后，對原油儲罐區可能發生的事故后果進行模型預測。

（3）應用PHAST計算機模擬軟件，可得出模擬分析圖和詳細的模擬結果報告，通過分析模擬結果，得出如下的分析數據見表3。

表3　泄漏事故預測結果

由原油儲罐泄漏擴散模型得出以下分析結果：原油泄漏后遇到點火源，形成池火災事故，以泄漏點為圓心半徑63m內的圓形區域為致死區域、以泄漏點為圓心半徑在63m至77m內的環形區域為重傷區域、以泄漏點為圓心半徑在77m至100m內的環形區域為輕傷區域、距離泄漏點100m以上為安全區域，但依然要采取相應的安全應急措施。

應急救援措施

針對原油儲罐的典型泄漏事故后果模擬的結果，建議廠區預先對泄漏風險進行嚴格控制。通過控制原油儲罐的泄漏及點火源兩個要素防止事故的發生，同時嚴格控制原油儲罐與周圍設備的距離，防止二次事故及連帶風險影響。

（1）儲罐與周圍設備設施保持足夠的安全距離。儲罐與周圍設備設施必須保持足夠的安全距離，嚴格按照國家法律、法規的要求設置，并結合安全評價及事故后果模擬的結果進保持足夠的安全距離。

（2）嚴格控制儲罐或管線原油泄漏。應加強對薄弱環節的管理，通過原油儲罐泄漏原因的分析，加強對風險的管控，定期安排對罐底、罐壁及管道腐蝕檢測，對預計投入使用的儲罐進行安全檢測之后投入使用。

（3）嚴格控制點火源。在儲罐區嚴格控制火源，禁止攜帶火種進入儲罐區，現場的動火作業必須有動火作業許可證，在動火作業的同時要采用可燃氣體探測器進行濃度的監測并做好現場保護措施。

圖1　原油泄漏引起池火災的傷害半徑模型

圖2　原油泄漏引起噴射火的傷害半徑模型

圖3　原油泄漏引起閃火的傷害半徑模型

圖4　原油泄漏引起爆炸的傷害半徑模型

結語

本文結合嵐山港原油儲罐區實際情況應用PHAST模擬軟件對50000m3原油儲罐進行泄漏事故后果模擬分析，從而得出儲罐區發生泄漏后可能造成的事故后果，通過對池火災、爆炸、噴射火、閃燃事故模型進行模擬分析得出儲罐區危險性及危險程度，從而為危化品的生產、儲存和運輸制定安全措施及應急預案。

（4）制定應急救援預案。一旦發生泄漏事故，及時采取安全有效的應急救援措施，阻止事故進一步擴大；安排定期檢測、維護保養消防系統、探測系統保證其及時性、有效性，對事故起到應急保障作用。