LPG儲罐BLEVE事故后果分析

史雨竹, 孟宇強

(沈陽化工大學 環境與安全工程學院，遼寧 沈陽 110142)

隨著我國石油化工行業日漸成熟，LPG需求量也呈增長態勢,其規模也越來越大。儲罐區作為行業化工原料及產品的集散地，其安全性關系到整個工廠的生產安全。因此對于罐區的日常安全管控尤為重要，從根源防止事故發生。在諸多是事故中沸騰液體擴展蒸汽爆炸(BLEVE)發生頻率較高，事故后果嚴重。通過對BLEVE事故原因進行時間跨度近四十年的分析,統計結果如圖1所示。

圖1 BLEVE主要事故成因統計圖

由圖1所示，儲罐發生BLEVE事故主要來源于罐體的腐蝕失效，造成泄漏事故進而引發火災爆炸。

本文首先對LPG儲罐區進行風險分析,對于LPG儲罐發生BLEVE事故后果進行定量分析,并提出相應安全管理措施。

1 LPG儲罐危險性分析

LPG儲罐屬于壓力容器，又因為液化石油氣易燃易爆，其儲存容器的生產制造有著很高標準，當設計環節，制造材料選取等環節出現問題，極容易在使用過程發生泄露事故。另外，當儲罐的安全附件失效，如安全閥破裂，會造成儲罐超裝或超壓、另外人為操作失誤、LPG槽車運輸不當都會造成泄露事故。泄露事故進而由會引發火災爆炸事故。具體事故類型見表1。

表1 LPG儲罐泄漏事故分析

2 LPG儲罐BLEVE事故后果定量分析

2.1 BLEVE事故

圖2 LPG儲罐泄漏成災路徑示意圖

BLEVE是過熱液體整體沸騰迅速膨脹引發的物理性爆炸。其具有極大的破壞性，常常伴隨著毀壞容器，造成帶有碎片的沖擊波。高速拋射的碎片對周圍設施造成嚴重傷害，甚至引發二次傷害。介質在儲罐破裂失效時，瞬間釋放。遇到點火源會產生火球引發沖擊波和熱輻射傷害。當介質瞬間點燃，會擴散成可燃氣云，引發蒸汽云爆炸。圖2為當一個LPG儲罐失效后可能引發的一系列事故，在這些事故類型中，BLEVE造成的危害最為嚴重。

2.2 定量計算

熱輻射計算[4-5]；

1)由BLEVE事故造成的火球半徑由式(1)計算；

R=2.9W1/3

(1)

式中：R-火球半徑,m；

W-可燃物的質量,kg；當LPG儲罐的數量為一、二、大于二時,W分別取容積的50%、70%、90%。

2)火球持續時間；

t=0.45W1/3

(2)

3)可接受熱輻射通量；

(3)

式中：q0-火球表面熱輻射通量,W/m2；柱形罐取值270kW/m2,球形罐取值200kW/m2；4)傷亡半徑；

BLEVE的主要傷害來源于火球的熱輻射,由火災持續時間、熱通量結果以及公式(3)來計算死亡、重傷和輕傷半徑。

死亡、重傷、輕傷熱通量q1、q2、q3分別由式(4)、(5)、(6)表示：

(4)

(5)

(6)

3 實例計算

某儲罐區設有2個異丁烯儲罐(5200t)、3個丁烷儲罐(2200t)和4個丙烷儲罐(1500t)。對異丁烯、丁烷和丙烷儲罐進行BLEVE事故后果計算如下。

(1)異丁烯儲罐事故后果計算

1)計算火球直徑R；

異丁烯儲罐數量為2,W取儲罐容積的70%。

R=2.9×(5200×103×0.7)1/3=446.10(m)

火球直徑計算結果為446.10m。

2)計算火球持續時間t；

t=0.45×(5200×103×0.7)1/3=69(s)

3)死亡、重傷、輕傷三種熱通量的計算；

4)根據熱通量計算對應死亡、重傷、輕傷半徑；

r1=1681m。

r2=1827m。

r3=2766m。

(2)按照上述過程,再對丁烷和丙烷儲罐進行沸騰蒸汽擴展為蒸汽云爆炸事故后果定量分析，統計結果如表2所示。

表2 儲罐重大事故后果分析

4 安全措施

防止LPG事故發生要加強行政管理、優化工藝和設備、嚴格操作等方面入手。一旦發生泄漏，要采取有效措施制止泄露，防止發生爆炸。如果發射泄漏起火事故，要積極應對，采取合理措施，避免發生BLEVE。

(1)對于儲罐區，罐區操作人員要經過專業培訓。具有應急處置能力。工作場所要制定嚴格的管控方案，對于生產、儲存、使用LPG的場所設置泄露檢測報警裝置。儲罐安全附件，如安全閥、液位計等要分周期及時檢測。在生產、儲存區域要設置安全警示標志。傳送過程中，鋼瓶和容器必須接地和跨接。運送液化石油氣的槽車必須按照規定停運，且做好定期檢查工作。

(2)對于預防BLEVE事故，要加強管理，操作人員遵守操作規程。要嚴格管控液化石油氣的儲存量，防止容器內介質壓力超壓發生事故。避免儲罐受太陽直接輻射，防止容器產生裂縫、開口或使液化石油氣泄露。對于容器的耐壓強度要定期安排人員檢測防止容器失效發生泄漏事故進而導致火災爆炸。定期檢查安全附件。防止由于腐蝕等原因造成器壁變薄。對裝載液化石油氣的車輛的運輸與停放進行嚴格管理。(3)根據罐區實際情況，建立應急管理體系，針對不同風險項目制定相應應急預案。做好安全培訓工作，提高員工的安全素質。

5 結論

(1)對LPG儲罐區進行危險性分析，介紹了LPG可能發生的事故類型。介紹了BLEVE事故發生的主要原因以及事故后果的定量計算方法。

(2)分別對異丁烯、丁烷和丙烷儲罐進行BLEVE事故定量計算。根據計算結果可知液化烴儲罐發生BLEVE時會對企業造成嚴重損害，對人的生命財產具有極大威脅。應做好日常的安全管控，做到本質安全。