基于PHAST的化工園區液氨泄漏后果模擬研究

向 楨

（云南煤礦安全技術中心，云南 昆明 650205）

氨屬于一類化工原料。通常情況下，會把氣態氨通過加壓亦或冷卻的方式轉變成液態，其目的是為了更好運輸與存儲。氨通常被用作 “冷凍劑”。液態的氨具有腐蝕功能，其毒性強、易揮發、易燃易爆。用來存儲液態氨的容器壓力非常高，若發生泄漏，其擴散的速度會非常快，其具有極速氣化特點。該特點會使其擴散的速度與范圍變快，容易被內部相關工作者吸入，對其造成傷害。對于存有液氨的工業園區應當怎樣分析事故的后果，對于其預防事故的發生有極大的幫助。目前，國內外均有較多分析方法以及相關分析軟件，比如：美國相關公司的 “火災、爆炸危害指數評價法”，日本所發布的 “化工安全評估六階段法”等。我國在對相關安全系統理論進行引進之后，于吸收、轉化過程中最終得到相應的安全檢查表、故障類型、影響識別以及事故樹分析等。PHAST屬于一類功能較多的風險評估計算軟件，能夠對泄漏事故所造成的影響程度及范圍進行計算分析，最終獲得相應圖表，并在對人員及相關資產的了解下計算員工死亡率以及資產的虧損情況。評估的結果能夠通過數值亦或圖片呈現出來，所呈現的結果便是事故規模及個體、集體風險值，根據所得數值，還能進一步分析出會發生事件，并對事件進行分層，這樣有助于制定預防風險的辦法。鑒于此，文章采用PHAST軟件來模擬并定量評價化工園區內液氨泄漏的后果，對液氨泄漏后的安全范圍進行確定，讓現場的所有工作者均能夠實現自救，并將事故進一步控制住，確保工作者的人生安全，降低企業財產的損失。

1 PHAST的簡介

DNV在多年安全管理以及技術評估中不斷累積，最終研發出定量風險分析的相關軟件，即SATETITM系列的軟件。該系列軟件主要運用于石化行業。PHASTRISK軟件屬于定量風險分析類軟件，其是當前一類產品中比較完整的軟件。PHASTRISK也包含了PHAST，其主要運用于陸地油氣化工領域，對量化風險進行評估。其可通過大量運算來對風險類別進行排序，降低較少的人力及物力資源所面臨的高風險［1］。該軟已被廣泛應用，主要表現為：廠區的選址、設計以及平面布置；對應急救援制定計劃；確保其和法律法規具有一致性；具備較高的安全意識；對量化風險實行評估。PHAST軟件包含了四個不同部分，即：泄漏、擴散、風險及燃燒、中毒的后果。將事故發生的泄漏管道、方式、時間以及環境相關因素等進行輸入，便能夠得出液氨的泄漏及爆炸情況，最終得出受影響的范圍以及危險程度，這樣便于化工園區相關人員對事故現場進行控制并及時處理，降低人力、財力的損失［2］。

2 模擬參數的設計以及相關依據

1）以某化工園區為例，其相關參數的設計如下：

介質：氨。輸送的管道直徑：1m。泄漏方式：水平泄漏。泄漏時長：1h。風速：2.7m／s。質量：158.3t。儲存的溫度：2.2℃。儲存的壓力：0.23MPa。

2）氨濃度以及熱輻射判斷依據，如表1（火災熱輻射影響效應）所示。

表1 火災熱輻射影響效應

3 模擬的結果以及相應數據分析

3.1 對氣體擴散之后的中毒情況進行分析

在氣體發生泄漏之后，在順風距離為0～280m的范圍之內，人體發生中毒的概率達到5.7～10，最高的中毒概率范圍是20～40m。若處于泄漏點的順風距離處14～214m，此時的中毒劑量以及死亡概率均會到達最大值，若在該范圍內，人員的死亡率高達100%［3］。當最高值過后，中毒概率便會隨距離的加大而降低，直至500m之后，中毒的概率便會回到安全范圍之內，因此，發生泄漏后，相關人員應當立即逃離到500m的范圍之外，確保自己的生命安全。如果泄漏發生擴散，現場工作者應當從順風向兩邊逃跑，盡量避開中毒以及死亡概率較大的區域，實現自救［4］。

3.2 對噴射火所涉及的范圍進行分析

以某化工園區為例，其發生液氨泄漏之后，噴射火所產生的熱輻射值緊隨順風向的變化而變化。此時氣象條件屬于常溫，根據熱輻射值變化可，其會因為距離的增加相關數值快速加大，達到最大值之后，會在一段時間內保持穩定狀態，之后，熱輻射相關數值與距離形成反比例關系，即：距離增大，數值減小［5］。整個泄漏的過程內，于0～15m范圍內，熱輻射值處于快速增加的狀態，于15～235m范圍內，處于穩定狀態，當距離達到最大值時，輻射值高達4km／m2，此時，輻射半徑達到270m，當輻射值達到12.5km／m2時，半徑達到320m。發生火災的地方，320m范圍之內不可放置木材等相關設備，并且，人不能在該范圍內超過10s，若發生火災處半徑在270m之內，對于設備并無任何影響，但是，人依然不能在該環境下超過20s［6］。

3.3 對早期爆炸影響進行分析

若處于爆炸點的1300m距離之外，則屬于安全范圍，若在1300m范圍之內，便屬于危險范圍。早期爆炸的影響范圍具體分析：若超壓為2.068kPa，爆炸距離為1300m，對人體的損害程度屬于安全，對建筑基本不會有破壞；若超壓在2.068～13.79kPa范圍內，且爆炸半徑于1300～330m范圍內，會對人體造成輕傷，并損壞部分建筑物；若超壓為13.79kPa，爆炸點半徑為330m，同樣會是現場人員受輕傷，同時損壞部分建筑；若超壓在13.79～20.68kPa范圍內，爆炸半徑于330～280m范圍內，對現場工作者會造成輕傷，但是對建筑物會有非常明顯的損壞；若超壓為20.68kPa，爆炸點半徑為280m，現場施工人員同樣是輕傷，而建筑物會有極其明顯的損壞。由此可得，應當對施工現場的相關建筑物進行保護，并制定相應的應急措施對現場進行急救，確保人員的安全，讓其不受威脅［7］。

4 結語

綜上所述，第一，若液氨發生泄漏并擴散，相關工作者應當立即朝順風向兩邊緊急散開，遠離中毒及死亡概率比較高的區域，做好自救。第二，若泄漏達到響應程度便會發生火災，其輻射區域通常以著火點作為中心，以圓形方式對外擴散，此次結果的模擬，最大的半徑為320m，若超出該范圍，便屬于安全范圍。第三，泄漏后發生爆炸，在爆炸點1300m之外便是安全范圍，1300～330m范圍內是易燃易爆范圍，應當將該范圍內的所有易燃易爆物品通通排除，以此確保相關工作者生命安全以及現場財產安全。第四，使用PHAST軟件來進行液氨泄漏后果模擬，應當重視對相關參數的設計。實際使用時，應當與實際情況和相關經驗相結合，對數據及結果反復比較，確保模擬實驗的結果真實有效，且和實際情況相一致。PHAST軟件對于液氨泄漏后果的模擬效果極佳，可形象、準確地將事故影響程度和范圍模擬出，為液氨泄漏現場救援以及災害的預防提供理論支撐。