化工園區LPG蒸氣云泄漏擴散影響因素數值模擬

摘" 要：液化石油氣（Liquified Petroleum Gas，LPG）泄漏、擴散過程中受制于諸多因素影響，但不同因素對LPG泄漏、擴散形成的蒸氣云體積和范圍的敏感程度尚不明確。以多種配比的丙烷/丁烷組成的LPG氣云為研究對象，應用FLACS軟件對氣云組成、泄漏條件、障礙物及環境等4類因素對某化工園區LPG蒸氣云泄漏、擴散特性的影響進行仿真模擬。結果表明：丙烷和丁烷組成的LPG混合氣中，丙烷占比越高，爆炸極限越大，混合氣泄漏會引起該化工園區更大的潛在事故風險；Q9max則與泄漏速率呈線性增長關系，泄漏速率從24 kg/s增加至48 kg/s時，二者Q9max相差94 795 m3，增幅達到113.59%；Q9max隨泄漏源數量的增加而上升，在三源泄漏情景下，泄漏事故最佳應急處置時間在3.3 min內；當存在障礙物時Q9max增長了368.9%，是無障礙物時的4.68倍，遠遠大于無障礙物狀態；大氣穩定度對Q9max影響較小，但環境風速及環境溫度影響較大，Q9max隨著環境風速增大而降低，隨環境溫度升高而上升。4類因素敏感程度從高到低依次是障礙物因素＞泄漏條件因素＞環境因素＞氣云組成因素。模擬結果對該園區開展風險事故防范具有指導意義。

關鍵詞：液化石油氣；仿真模擬；泄漏擴散；氣云組成；影響因素；敏感程度

王秋紅，余承鳳，汪雪繁，等.

化工園區LPG蒸氣云泄漏擴散影響

因素數值模擬

［J］.西安科技大學學報，2024，44（4）：627-638.

WANG Qiuhong，YU Chengfeng，WANG Xuefan，et al.

Numerical simulation of factors influencing the diffusion of

LPG vapor cloud leakage in a chemical park

［J］.Journal of Xi’an University of Science and Technology，2024，44（4）：627-638.

收稿日期：2024-02-09

基金項目：

國家自然科學基金項目（52374233）；國家重點研發計劃項目（2021YFB4000900）

通信作者：

王秋紅，女，陜西西安人，教授，博士生導師，E-mail：wangqh@xust.edu.cn

中圖分類號：X 932

文獻標志碼：A

文章編號：1672-9315（2024）04-0627

-12

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2024.0402開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Numerical simulation of factors influencing the diffusion of

LPG vapor cloud leakage in a chemical park

WANG Qiuhong1，YU Chengfeng1，WANG Xuefan1，DONG Guoqiang2，ZHANG Mingguang3

（1.College of Safety Science and Engineering，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China;

2.Institute for Hygiene of Ordnance Industry，Xi’an 710065，China;

3.College of Safety Science and Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing 210009，China）

Abstract：

Liquefied petroleum gas（LPG）leakage and diffusion are affected by many factors，but the sensitivity of different factors to LPG leakage and dispersion is not clear.The study focused on LPG gas clouds composed of multiple ratios of propane/butane，and applied FLACS software to simulate the effects of four factors：gas cloud composition，leakage conditions，obstacles，and environmental factors on the leakage and diffusion characteristics of LPG vapor clouds in a chemical park.The results show that the higher the proportion of propane in the LPG mixture composed of propane and butane，the higher the explosion limit，and the mixture leakage will cause a greater potential risk of accidents in the chemical park;Q9max is linearly related to the leakage rate，

and when the leakage rate increases from 24 kg/s to 48 kg/s，

the difference in Q9max between the two is 94 795 m3，with an increase of 113.59%;Q9max increases with the increase of the number of leakage sources，and in the three-source leakage scenario，the optimal emergency response time for the leakage accident is within 3.3 min;When Q9max

increases by 368.9%，which is 4.68 times that of no obstacles，

and is much larger than that of the non-obstructed state

;the atmospheric stability has less influence on Q9max，but ambient wind speed and ambient temperature have a larger effect：Q9max decreases with the increase of ambient wind speed and increases with the increase of ambient temperature.The four categories of factors are，in descending order of sensitivity，obstaclegt;leakage conditionsgt;environmental conditionsgt;gas cloud composition.The simulation results are of guiding significance for the prevention of risky accidents in the park.

Key words：LPG;simulation;leakage diffusion;gas cloud composition;influencing factors;sensitivity

0" 引" 言

液化石油氣（Liquified Petroleum Gas，簡稱LPG）通常以加壓下的形式完全冷藏儲存于壓力容器中，其主要成分為丁烷和丙烷，是一種節能、清潔的燃料。由于其具有易存儲、運輸便利和高熱值等優勢，廣泛被應用于民用和工業領域，市場前景較廣闊［1-2］。但是LPG的臨界壓力較大且作為重大易燃危險物質，其燃燒爆炸危險性極高，高壓低溫下儲存的LPG儲罐在長期使用過程中有可能因腐蝕、應力破壞、外部撞擊等原因發生泄漏，泄漏后氣體體積瞬間增大250～300倍，并與大氣混合形成可燃性蒸氣云，遇火源后，易導致大型燃爆事故。

考慮到大尺度試驗受制于經濟、設備和安全性等因素，國內外研究傾向于結合計算機仿真技術開展定性定量風險研究，依據預測出的事故后果提出相應的安全防范措施和科學指導建議。國內外學者對大空間LPG“泄漏-擴散”演化規律方面的研究較為豐富，其中多種氣體的泄漏、擴散模型已被建立，如輕氣擴散模型［3］、唯象模型（BM模型）［4］、箱模型、相似模型等工程模型［5］、淺層模型［6-7］以及CFD模型等重氣模型等，并在多種場景中進行試驗驗證。GexCon公司及相關研究人員針對FLACS在開放、障礙和封閉空間中的重氣、惰性氣體和浮升氣體泄漏、擴散過程進行模擬，對比試驗數據得到仿真結果的可靠性［8-12］；SCHLEDER等將實際測試開敞空間中CO2氣體泄漏40 s所形成的氣云變化與FLACS模擬結果進行了對比，驗證了其所用氣體擴散模型的有效性［13］；CEN、YANG等建立類似試驗平臺來驗證其建立的CFD模型的準確性，CFD模型再現的模擬結果與試驗結果吻合良好［14-15］；聶士明等利用 FLUENT 軟件對氣體泄漏的試驗進行數值模擬，與試驗結果對比，誤差在12%以內［16］；MOEN等發現涉及復雜幾何模型和氣體泄漏時，對比Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε 3種湍流模型，Realizable k-ε 模型能得到更準確的結果［17］。以上研究說明CFD技術可以用于重構或者預測氣體泄漏、爆炸等事故后果，對于大尺度氣體泄漏的后果模擬和定量定性分析具有一定的現實意義。

在研究氣體泄漏的影響因素方面，王志寰等使用FLACS軟件分析了大型LNG接收站泄漏事故的災害效應，這對場區的安全設計和安全管理有借鑒意義［18］；

FIATES等分別使用OpenFOAM、CFX、FLACS軟件模擬H2、CO2等氣體擴散，對比模擬數據發現FLACS軟件得到的模擬結果更為準確［19］；

HANNA等利用FLACS軟件模擬了2例氯云擴散的真實事故，發現CFD模型比廣泛使用的簡單稠密氣體模型更好地解釋了流動和擴散的細節［20］；SHI等通過試驗和數值仿真對比研究重氣泄漏、擴散的流動特性，得出重氣泄漏、擴散過程可分為氣體濃度上升、重力沉降和氣體被動擴散3個階段，每個階段的流動特征不同［21］；李輝以純丙烷代替LPG，以LPG球形儲罐為例，分析得到LPG發生事故后的典型重氣擴散規律及影響范圍［22］；孫秉才等以純丙烷代替LPG，研究風速溫度、風速、相對濕度等因素對泄漏擴散的影響規律，得出影響程度依次是風速＞溫度＞相對濕度［23］；劉春秀等以LPG主要成分為100%丙烷的球罐罐區為研究對象，得出風速及泄漏量對氣云擴散方向、濃度分布都會產生影響［24］；馮博等以大于90%的丙烷作為LPG主要成分，分析爆炸極限確定LPG泄漏后的危險區域［25］；尚融雪等將LPG成分進行簡化成65%丙烷和35%正丁烷，通過對障礙物以及城鎮地形條件等因素對LPG泄漏擴散場的影響規律進行分析，得出障礙物寬度越大會使得LPG的擴散加劇［26］；俞志東等以單個儲罐為研究對象，分析環境因素、泄漏孔徑及泄漏時間等對泄漏的影響，并提出相應的安全防范措施［27］；孫寶平等將LPG成分定義為60%丙烷和40%丁烷，對比分析泄漏口方向、溫度等因素對泄漏事故后果的影響［28］，發現溫度的升高使擴散距離變遠、閃火影響區域擴大，泄漏口水平方向比垂直向下和向上的擴散距離更遠。

目前對大型開敞空間中爆炸數值模擬的研究多是將單一丙烷或單一配比的丙烷/丁烷雙組份氣體作為LPG的成分，但對多種配比的丙烷/丁烷組成的LPG與其他因素耦合用于定量分析LPG儲罐泄漏氣云擴散特性的研究較少。因此以丙烷和丁烷為主要成分的LPG為研究對象，運用FLACS軟件研究氣云組成、泄漏條件（泄漏速率、泄漏源數量及泄漏時間）、障礙物形式、環境條件（大氣穩定度、環境風、環境溫度因素）等復雜條件因素對某一化工園區LPG泄漏、擴散形成的蒸氣云體積和范圍的影響規律，模擬結果對該園區依據影響規律提前進行事故預防及開展事故應急救援決策具有重要意義。

1" 參數設置

在FLACS軟件中建立化工園區模擬區域中建筑物的幾何模型，如圖1所示。

從圖1可以看出，化工園區按功能性可劃分為7個區域，包括復雜油氣管網區域、輔助處理平臺、大型儲罐區（球罐區，臥罐區和立式儲罐區）、裝卸區、三廢處理區、生活區和輔助存儲區等其他區域。場景的模擬區域網格范圍在X、Y、Z軸上的范圍為（-1 500～2 000，-1 600～1 800，0～150）m，總體積為幾何模型的2.5倍。氣體泄漏、擴散模擬核心區域（以泄漏源為中心，輻射半徑75 m）的單元格總數量為380 192個，網格劃分如圖2所示。

根據模擬場景，應用PLANE WAVE邊界條件；泄漏擴散持續時間設置為

900 s；溫度和壓力為標準狀況，湍流強度取0.1，湍流長度尺度取泄漏孔直徑的0.1倍，地表粗糙度取0.01 m。

對于氣體泄漏擴散模擬，選擇監測FMOLE（燃料摩爾分數）、FUEL（燃料質量分數）、ER（Equivalence Ratios，當量比）和VVEC（速度矢量）作為代表氣體泄漏、擴散的三維輸出數據。將基于聲速的Courant-Friedrich-Levy（CFLC）數和基于流體流速的Courant-Friedrich-Levy（CFLV）數分別設置為20和2。

另外，Q9是用來定量評價氣體泄漏、擴散事故后果的重要參數，即非均勻真實氣云等效縮放的均勻氣云體積，其綜合考慮了可燃氣體的火焰燃燒速度和在空氣中恒壓燃燒產生的體積膨脹等因素，能夠克服氣云不規則特點，如下式

Q9=∑V×SL×E/（SL×E）stoich

（1）

式中" V為爆炸極限范圍內的氣云體積，m3；SL為層流燃燒速度，m/s；E為在空氣中恒壓燃燒所產生的體積膨脹，下標stoich為SL和E在化學當量比濃度下的最大值。

2" 多因素對LPG蒸氣云泄漏擴散特性的影響

2.1" 氣體組成因素

LPG是石油和天然氣加壓下形成的混合物，其主要成分是丙烷和丁烷，通常還伴有少量丙烯等其他烴類成分。在美國和加拿大，LPG通常被認為主要是由丙烷組成，而在許多歐洲國家LPG中的丙烷含量約為50%，甚至更低。統計2020—2023年已刊出文獻中有關LPG的組成，了解到對LPG主要成分的描述較多采用60%丙烷（C3H8）和40%丁烷（C4H10）［29-30］。因此，設計40%～90%丙烷體積分數范圍（對應60%～10%丁烷）為LPG混合氣體的組成進行仿真。另設計100%和0%這2種體積分數作為對照組，進而用于比較單組分可燃氣和不同配比可燃混合氣之間泄漏擴散特性的差異。不同配比的氣云組成參數，見表1。

其中混合氣體的爆炸極限可根據公式（2）進行估算。

L=100P1N1+P2N2+P3N3+…（2）

式中" L為可燃氣體混合物在空氣中的爆炸極限；P1，P2，P3為各組分占混合氣體的體積百分數；N1，

N2，N3為各組分單獨存在時在空氣中的爆炸極限。

由表1中可知，配比不同的LPG氣云中丙烷體積分數差異會影響LPG氣體的爆炸極限，隨著丙烷占比從40%增大到100%，LPG爆炸下限由

1.8%增長至2.1%，爆炸上限由8.4%增長至

9.5%，

爆炸極限范圍擴大。LPG氣云中丙烷體積分數的增大會提升LPG氣云爆炸的敏感性，氣云更容易被點燃，從而形成爆炸事故。

不同配比LPG泄漏擴散導致Q9max發生變化，Q9max為可燃氣云體積峰值，如圖3所示。

從圖3可以看出，當LPG氣云中丙烷體積分數從40%增加至100%時，Q9max呈線性增加趨勢。對于不同泄漏速率下的數據進行擬合，發現Q9max與丙烷體積分數存在y=ax+b線型關系，其中擬合方程中R2約為0.99，這說明模型的擬合度高。

在泄漏速率48 kg/s條件下，40%V丙烷+60%V丁烷、60%V丙烷+40%V丁烷2種組成的LPG氣云，其泄漏擴散后形成的在爆炸極限范圍內的氣云濃度分布云圖，如圖4所示。

從圖4可以看出，在相同泄漏速率下，40%V丙烷+60%V丁烷、60%V丙烷+40%V丁烷2種組成的LPG氣云泄漏擴散形成的Q9max值相差較小，Q9max差值為820 m3，發生泄漏后可燃氣云形狀相似，覆蓋范圍相差不大，因此氣云組成因素對LPG泄漏、擴散的敏感性較低。結合前文可知，丙烷和丁烷組成的LPG混合氣中，丙烷占比越高，混合氣泄漏會引起該化工園區更大的潛在事故風險。

2.2" 泄漏條件因素

泄漏條件包括泄漏速率、泄漏源數量及泄漏時間3個因素。

2.2.1" 泄漏速率

Norsok標準［31］給出了泄漏速率取值依據，見表2。當泄漏速率處于0.1～2 kg/s范圍內時，因泄漏速率過小，生成的可燃氣云體積較小，被引燃的可能性過低，故化工園區LPG泄漏、擴散研究中泄漏速率的取值選擇大于2 kg/s。

選取泄漏速率3，6，12，24，48和96 kg/s進行下一步分析。這6種泄漏速率下Q9隨時間變化曲線，如圖5所示。

從圖5可以看出，氣體泄漏擴散主要經歷3個階段，分別是持續增長階段、穩定階段和消散階段。①持續增長階段及穩定階段，Q9的增長速率隨著泄漏速率的增大而不斷增大。②不同泄漏速率下，Q9隨著泄漏時間的推進呈現先增大后減小的趨勢，且泄漏速率對Q9max影響顯著。在較小的泄漏速率下（如3和6 kg/s），氣體泄漏速率與大氣的稀釋速度相當，氣體無法大量聚集，導致產生的Q9max較小；當泄漏速率從24 kg/s增至48 kg/s時，二者的Q9max相差94 795 m3，增幅達到113.59%，泄漏持續時間為900 s，該時間段內氣體的泄漏和擴散過程同時在進行；在較大的泄漏速率下（48和96 kg/s），射流的初始動量大，單位時間內大量的可燃氣體泄漏向外擴散，形成的可燃氣云體積明顯增大。泄漏停止后，這時大氣稀釋作用占據主導，可燃氣云濃度逐漸被稀釋至低于爆炸下限，Q9隨時間變化呈現遞減趨勢。

對不同配比LPG泄漏擴散數據進行擬合，發現Q9max與泄漏速率存在y=m+nx數學關系，如圖6所示。

在較大泄漏速率下，當LPG停止泄漏時，由于泄漏期間的氣體積累量較大，可燃氣云仍存在一定的危險性。例如泄漏速率為96 kg/s時，當LPG氣云停止泄漏并自由擴散約

600 s后，可燃氣云體積約在41 183 m3，此時可燃氣云的覆蓋范圍如圖7所示。

從圖7可以看到，在1 500 s內可燃氣云體積和覆蓋范圍包括復雜油氣管網區域、輔助處理區域及大型儲罐區等多個區域，一旦被引燃仍會對建筑物和人員造成一定程度的破壞和傷害。故該園區若發生泄漏擴散時應在持續增長階段前期（500 s以內）將人員盡快疏散到相對安全的裝卸區、三廢處理區、生活區和輔助存儲區，進而向更遠的安全區域疏散。

2.2.2" 泄漏源數量

考慮不同數量泄漏源的氣體擴散結果及其相關規律，設置6種不同的泄漏源位置工況，泄漏源數量及具體位置如圖8所示，圖中圓圈表示泄漏位置。圖8中綠色泄漏源坐標為（-50.5，200.5，2.5）m，以綠色泄漏源為中心，在水平或垂直方向上布置的紅色泄漏源與綠色泄漏源中間距均為10 m。

考察泄漏速率96 kg/s，泄漏方向+X，無風條件，泄漏口面積0.18 m2，泄漏持續時間900 s，泄漏物質LPG組成60%丙烷和40%丁烷條件下，圖8對應的6種不同的泄漏源工況時的Q9隨時間變化曲線，如圖9所示。

從圖9可以看出，泄漏源數量對泄漏量具有顯著的影響，隨著泄漏源數量增加，Q9隨之增加。①在單泄漏源的基礎上沿X+方向和Y+方向上增

加一個泄漏源后的Q9max分別為29 496 m3、41 786 m3，相比單源泄漏條件下，Q9max增幅分別達到101.48%、185.42%；②圖8（b）～圖（c）雙源泄漏情景下的Q9max分別達到62 357 m3、51 586 m3，相比單源泄漏，Q9峰值增幅分別達到325.96%、252.36%。由此可見，多源泄漏所造成的泄漏范圍遠大于單源泄漏。

圖8（d）～圖（e）三源泄漏情景下LPG泄漏、擴散的可燃氣云濃度分布，如圖10所示。

結合圖8和圖10可知，在圖8（b）布置圖的基礎上增加泄漏源時，在水平方向增加比在豎直方向上新增可燃氣云濃度覆蓋范圍更大。這是因為三股射流氣體射流軌跡會偏離射流中心軸線，射流氣體與大氣間存在動量交換，由于射流氣體的相互碰撞及卷吸作用影響，氣云間相互融合，氣體擴散速度減慢，產生更為分散的可燃氣云分布范圍和更大的可燃氣云體積。

2.2.3" 泄漏時間

當泄漏時間不同時，氣云的分布和體積會有較大差異。不同泄漏持續時間下，LPG（60%丙烷和40%丁烷）泄漏擴散形成的可燃氣云濃度，如圖11所示。

由圖11得到，泄漏時間越長，產生的可燃氣云體積越大。針對三源泄漏情景、3種泄漏速率分別設計5種泄漏時間，進一步探究泄漏事故較佳應急處置時間，對應的可燃氣云Q9值如圖12所示。

從圖12可以看出，在24 kg/s同一泄漏速率下，泄漏時間從300 s增至1 500 s時，產生的可燃氣云體積39 939 m3增至104 210 m3，增大了約2.61倍；當在同一泄漏時間1 500 s下，泄漏速率由24 kg/s增至48 kg/s和96 kg/s時，產生的可燃氣云體積Q9分別為121 380，253 850 m3，增長了約1.16，2.44倍，泄漏速率和泄漏時間，均對可燃氣云體積有較大影響，且影響程度為泄漏速度＞泄漏時間。因此泄漏速率較大時需要盡早加以控制。結合圖10可知，當氣體發生泄漏后，

200 s以內其覆蓋范圍僅在復雜油氣管網區域，隨著時間推進，迅速在Y方向上擴散，400 s后擴散至大型儲罐區，隨后呈類似對稱“蝴蝶”形狀擴散至其他區域，從而覆蓋大部分化工園區。由此可知三源泄漏情景下，泄漏事故較佳應急處置時間在200 s（約3.3 min）內。

綜上可知，泄漏條件因素對LPG泄漏、擴散具有高度敏感性，且在3個泄漏條件因素中影響程度依次是泄漏速率＞泄漏源數量＞泄漏時間。

2.3" 障礙物因素

為探究障礙物對泄漏擴散的影響，設計無障礙物擴散和有障礙物2種工況。氣體射流無障礙物時泄漏源坐標為（-50.5，205.5，2.5）m，氣體射流有障礙物時泄漏源坐標為（-50.5，200.5，2.5）m，2個泄漏源位置在Y方向上間隔5 m，工況設計如圖13所示。

考察無風，泄漏口面積0.18 m2，泄漏持續時間設為900 s，泄漏物質為60%丙烷和40%丁烷，泄漏速率為48 kg/s，泄漏方向為+X條件下，圖13對應的LPG泄漏擴散可燃氣云濃度分布，如圖14所示。

從圖14可以看出，泄漏源附近的幾何障礙物會明顯影響氣云泄漏擴散過程。當氣體射流無障礙物阻擋時，LPG主要沿泄漏方向（+X方向）擴散，可燃氣云體積和覆蓋范圍較小，形成的Q9max為39 617 m3；當氣體射流遇到大型障礙物時，形成的Q9max為176 420 m3，約為無障礙物狀態下的4.68倍。這是因為障礙物會影響通風程度以及流體受阻程度，使得射流初始動量受到影響，氣體的流動速率與流動方向受到干擾，影響氣體泄漏擴散過

程和氣云形成。因此，障礙物因素對LPG泄漏、擴散具有高度敏感性。在同一參數條件下，泄漏速率為48 kg/s，由無障礙物變為有障礙物下，氣云體積由39 617 m3變為176 420 m3，擴大了4.68倍。當其他參數不變的情況下，泄漏速率由48 kg/s變為98 kg/s時，氣云體積從175 600 m3變為376 000 m3，擴大了約2.14倍，遠小于有障礙物時的增長速率，所以障礙物因素敏感性高于泄漏速率。

2.4" 大氣穩定度、環境風、環境溫度因素

大氣穩定度及環境風對LPG泄漏、擴散會產生一定影響。大氣穩定度指近地層大氣作垂直運動的強弱程度，通過統計分析，得到該化工園區周圍的環境條件：風速范圍為4～6 m/s，大氣穩定度多為D、E和F級別。為探究其影響程度，設計4種工況，見表3。

不同環境下的可燃氣云體積變化和可燃氣云分布范圍變化，分別如圖15和圖16所示。

結合表3和圖15可知，當風速均為1 m/s，大氣穩定度分別為D和F時，Q9max均為171 980 m3；當風速均為4 m/s，大氣穩定度分別為D和E時，

Q9max分別為

34 890和34 891 m3。大氣穩定度為D和E對應的可燃氣云Q9max的差值小，且Q9變化曲線的重合性高，由此可看出，大氣穩定程度在一定范圍內對氣體擴散形成的可燃氣云體積影響小。

結合圖15和圖16可知，環境風速對可燃氣云體積具有顯著影響，不同環境風速下氣云體積的變化趨勢存在明顯差異。當環境穩定度為D，風速為1 m/s時，Q9曲線的穩定增長期較短，可燃氣云累積速度快，Q9max達171 980 m3；風速為4 m/s時，Q9曲線逐漸進入穩定增長期，可燃氣云的增加速度減緩Q9max為34 891 m3，這主要是因為較高風速下，加快了空氣的稀釋作用，大量泄漏氣體濃度被稀釋到爆炸下限以外。

通過統計當地歷史氣象條件，可知該化工園區常年環境平均溫度變化在-10～30 ℃之間，故設計-10，0，10，20和30 ℃這5種溫度進行模擬分析。在LPG組成為60%丙烷和40%丁烷，泄漏速率48 kg/s，泄漏時間900 s，泄漏停止后氣體自由擴散時間為600 s條件下，5種環境溫度時的可燃氣云體積變化，如圖17所示。

從圖17可以看出，一定范圍內隨著環境溫度的降低，Q9max呈現遞減趨勢。相比30 ℃環境溫度下的可燃氣云體積，當環境溫度每下降10 ℃，可燃氣云體積降幅分別為3.71%、7.21%、10.28%和12.44%。

根據溫度因素對泄漏、擴散的影響規律，得出在同一地域發生氣體泄漏、擴散，氣云體積在夏季受溫度影響更大，其危害性也更大，因此化工園區在做設計時，應以夏季溫度為依據對該園區做一定的抗爆設計，并針對此環境下的泄漏、擴散提出降低風險的措施。

綜上可知，環境因素對于LPG泄漏、擴散敏感性較高，且在環境因素中敏感性從高到低依次是環境風速＞環境溫度＞大氣穩定度。

3" 結" 論

1）氣體組成對可燃氣云體積影響較小，但不同組分比例LPG可燃氣云的爆炸下限閾值和爆炸極限范圍存在較大差別。丙烷和丁烷組成的LPG混合氣中，丙烷占比越高，混合氣泄漏會引起該化工園區更大的潛在事故風險。

2）泄漏時間、泄漏速率和泄漏源數量決定了泄漏量的大小。Q9max與泄漏速率呈線性增長關系；泄漏源位置對Q9max也有很大影響，X方向比Y方向增加泄漏源時的Q9更大；泄漏時間越長，產生的可燃氣云體積越大，且在三源泄漏情景下，泄漏事故較佳應急處置時間在200 s（約3.3 min）內。

3）障礙物會影響通風程度以及流體受阻程度，當氣體射流有障礙物阻擋時，可燃氣云體積和覆蓋范圍遠遠大于無障礙物。

4）大氣穩定度對可燃氣云體積影響較小，而環境風速對氣云體積的變化具有顯著影響。當環境風速較低時，可燃氣云增長期較短、累積速度快；環境溫度對泄漏擴散也有明顯影響，Q9max隨著環境溫度下降而下降。

5）4類因素中，泄漏條件因素和障礙物因素對LPG泄漏、擴散具有高度敏感性，環境因素敏感性較高，氣云組成因素敏感性較低。敏感性從高到低依次是障礙物因素＞泄漏條件因素＞環境因素＞氣云組成因素。

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（責任編輯：高佳）