PHAST軟件對液化天然氣泄漏擴散的預防效果

趙昆淇

摘要 隨著社會經濟的發展，液化天然氣在現代生活中的應用越來越廣泛，為了能夠持續、正常地供應天然氣的使用需求，許多城市都建造了大型液化天然氣儲氣罐。液化天然氣始終屬于易燃易爆炸的危險物品，一旦發生儲氣罐泄露，就極有可能發生毀滅性的火災爆炸事件。PHAST軟件由挪威的DNV公司研制，能夠對液化天然氣儲蓄站的泄露擴散和火災爆炸情況進行定量的計算和定性影響的分析，從而提前做出風險防范準備措施，提高液化天然氣儲備站的安全管理水平，為提高泄露擴散的預防效果提供依據。

【關鍵詞】PHAST軟件 液化天然氣 泄露擴散預防效果

天然氣站作為天然氣儲存和輸出的重要組成部分，在保障天然氣的持續供應和安全平穩的功能上發揮著重要作用。其分布站點多、覆蓋面廣、環境較偏僻、站點內設備具有高危性、工作管理人員結構復雜，一旦發生泄露擴散事故都有可能造成難以估計的后果。本文對天然氣泄露擴散的危險性進行分析，利用PHAST軟件對可能引起的蒸氣云爆炸、閃火、噴火等事故進行模擬，通過對事故的頻率和后果進行計算得出結果并對結果進行詳細的分析，最后得出相應的結論從而采取正確的預防措施。

1 液化天然氣場的有害事故分析和分類

1.1 天然氣站場情況概述

某天然氣站其能夠承受的最大天然氣處理能力為9329xl04Nm3/d，進行天然氣運輸時需要氣質在線分析，運輸量計量，天然氣的過濾、聚結和增壓，待天然氣完全冷卻之后再往下游進行輸送。

某天然氣所使用的工藝設施及系統為：在線氣質分析設備，計量設備，過濾、聚結設備，增壓設備，清管器發送設備，緊急截斷系統，自用氣處理撬，壓縮空氣系統，放空、排污系統等。上游來氣需要先進行總計量，計量完畢之后還需要進行氣體氣質的在線分析，然后將天然氣通過匯氣管輸送至過濾分離器進行分離處理，分離處理完畢再將天然氣輸送至離心式壓縮機組進行增壓處理。

1.2 危險性分析

西氣東輸中的二線工程氣源主要來自中亞的土庫曼斯坦、哈薩克斯坦以及國內的塔里木田，由于上述氣田的主要成分為甲烷，導致空氣中的天然氣體積分數達到一定程度，極易引發燃燒或爆炸現象發生。這是因為生產過程中不可避免的會逸散出些許天然氣，當空氣中逸散的天然氣達到爆炸極限的濃度時遇到明火就會發生爆炸;未達到爆炸極限遇到明火就會燃燒。兩種結果都會造成巨大的損失和危害。

1.3 事故模擬分析

導致天然氣站點泄漏事故發生的原因總結為：站點內的管道發生破裂、站場的設備運行發生故障等。

2 PHAST軟件模擬-算

2.1 PHAST軟件介紹

挪威的DNV公司研制出了PHAST軟件，該軟件能夠對液化天然氣儲蓄站的泄露擴散和火災爆炸情況進行定量的計算和定性影響的分析。將事故發生頻率及事故發生過程進行總結，再結合泄露介質的具體特性、溫度、風速、火源位置等條件，計算出事故的火災熱輻射范圍及爆炸沖擊波范圍。

2.2 參數設置

在PHAST軟件中輸入下列數據，對天然氣的泄露擴散進行模擬：平均氣溫8.0℃，當地風速分別為1.5m/s和2.lm/s，地形平坦，氣量為9277xl04Nm3/d，管道運行壓力7.OMPa，占地面積42171m2，進站溫度20℃，進站計算物質設定為甲烷。

2.3 事故模型建立

站場存在因高壓、腐蝕、破裂造成的天然氣泄露的危險，隨時可能引發火災和爆炸等災害。在建立事故模型時考慮天然氣泄露和破裂兩種情況，輸入設定參數后利用PHAST軟件計算出特定條件下的事故后果。

2.4 計算結果

通過對泄露和破裂事故的頻率計算，將各項參數輸入PHAST軟件得出的站場事故后果計算結果如表1所示。

3 事故后果分析

（1）分析結果：該站場工藝裝置區發生泄漏事故的頻率較高。原因分析：場內設備、管線集中分布于工藝裝置區，導致各閥門、接頭等皆成為易泄露部位。

（2）分析結果：該站場在熱輻射影響下造成的事故后果較嚴重，噴火、火球及爆炸的影響范圍廣。

4 結論

（1）用PHAST軟件模擬天然氣泄露擴散的影響進行計算能夠對擴散的面積進行定量描述，且準確度較高、直觀性良好。

（2）平坦地區，孔徑越大、風速越大擴散的面積會不斷增大，其中孔徑的大小對擴散的面積影響更為明顯。

（3）通過設置不同的數據情況對液化天然氣的擴散面積和濃度進行計算，為研究不同指標和不同因素對泄露擴散造成的危害進行了有效評估，為消除和預防其造成的危害提供了幫助。

參考文獻

[1]朱伯齡，李孝春.PHAST軟件對液化天然氣泄漏擴散的研究[J].計算機與應用化學，2009，26 （11）：1418-1422.

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