石油液化氣儲配站火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析與事故后果評價(jià)

摘要 對石油液化氣儲配站火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)因素從危險(xiǎn)物質(zhì)、設(shè)計(jì)與施工、安全管理等方面進(jìn)行分析，并進(jìn)行了重大危險(xiǎn)源辨識，對石油液化氣泄漏引發(fā)蒸氣云爆炸事故進(jìn)行后果評價(jià)，并提出了相應(yīng)的安全對策。

石油液化氣是石油化工生產(chǎn)的基本原料，也是城鎮(zhèn)居民生活的主要燃料之一，具有易燃、易爆、破壞性強(qiáng)等危險(xiǎn)，石油液化氣儲配站作為城鎮(zhèn)居民生活的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其危險(xiǎn)性不容忽視，儲罐中石油液化氣泄漏遇明火或雷電引發(fā)火災(zāi)爆炸是潛在的最大危險(xiǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，可造成嚴(yán)重的人身傷亡和大量的財(cái)產(chǎn)損失。

張家界市某液化氣站占地面積1

400m2，設(shè)置50m3儲液罐2個，25m3儲液罐1個，最大儲氣能力80t，儲殘25m3；本文以此為例進(jìn)行分析和評價(jià)。

l 火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)因素分析

1.1 液化石油氣危險(xiǎn)因素分析

灌化石油氣實(shí)際上是石油和天然氣在適當(dāng)?shù)膲毫ο滦纬傻幕旌衔铮猿匾簯B(tài)形式存在，通常認(rèn)為其主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等低碳?xì)浠衔铩Ｆ渲饕煞忠姳韑。

液化石油氣為無色氣體或黃棕色油狀液體，有特殊臭味.易燃；閃點(diǎn)：-74℃，爆炸極限：2.25%~9.65%，引燃溫度：426-537℃，是第2.1類易燃?xì)怏w，甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性。

液化石油氣極易燃.與空氣混合能形成爆炸性混合物；遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險(xiǎn)；與氟、氯等接觸會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會引著回燃，擴(kuò)散能力強(qiáng)，火勢蔓延迅速，一旦發(fā)生火災(zāi)難以施救。

1.2 工藝危險(xiǎn)有害因素分析

1.2.l 設(shè)計(jì)不合理

液化石油氣管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是確保液化石油氣儲配站安全的第一步，設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞對工程質(zhì)量有直接的影響，而影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素不僅有主觀的，也有客觀的，如①工藝流程，設(shè)備布置不合理；②系統(tǒng)工藝計(jì)算不正確；③管道強(qiáng)度計(jì)算不正確；④管道、站區(qū)選址不合理；⑤材料選材'設(shè)備選型不合理；⑥防腐蝕設(shè)計(jì)不合理；⑦管道不直，柔性考慮不周；⑧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；@防雷、防靜電設(shè)計(jì)缺陷等。

1.2.2 施工質(zhì)量問題

施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全。影響設(shè)備施工質(zhì)量的因素有：①管道施工隊(duì)伍技術(shù)水平低，管理失控；②強(qiáng)力組裝；③焊接缺陷；④補(bǔ)口、補(bǔ)傷質(zhì)量問題；⑤管溝、管架質(zhì)量問題；⑥檢驗(yàn)控制等問題。

1.2.3 腐蝕失效

腐蝕失效是設(shè)備、設(shè)施及管道的主要失效形式之一，埋地管道受所處環(huán)境的土壤類型、土壤電阻率、土壤含水率、微生物、氧化還原電位等因素的影響，會造成管道電化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕、微生物腐蝕、應(yīng)力腐蝕和干擾腐蝕等；地面管道由于受到大氣中的水、氧、酸性污染物等物質(zhì)的作用而引發(fā)大氣腐蝕。腐蝕既有可能大面積減薄管道的壁厚，導(dǎo)致過度變形或爆破，也可導(dǎo)致管道穿孔，引發(fā)漏氣事故。

1.2.4 疲勞失效

液化石油氣輸送和充裝時(shí)由輸送泵、壓縮機(jī)提供壓力能，管道停車或變負(fù)荷引起管道內(nèi)部產(chǎn)生不規(guī)則的壓力波動和振動，從而引起交變應(yīng)力；管道、設(shè)備等設(shè)施在制造過程中，不可避免地存在開空或支管連接，焊縫存在錯邊、棱角、余高、咬邊、氣孔、裂縫、未熔合等內(nèi)部缺陷將造成應(yīng)力集中。

隨著交變應(yīng)力的作用，在幾何不連續(xù)或缺陷部位將產(chǎn)生疲勞裂紋，會逐漸擴(kuò)張并最終導(dǎo)致液化石油氣泄漏或火災(zāi)、爆炸。

1.3 人力和安全管理有害因素分析

1.31 違章作業(yè)

違章作業(yè)包括違章指揮、違章操作、操作失誤等，主要表現(xiàn)為如下幾點(diǎn)：

①違章動火；②違章點(diǎn)操作；③違章開關(guān)閥門；④輸送泵、壓縮機(jī)組操作違章；⑤檢修、搶修操作違章；⑥違章充裝。

1.3.2 安全管理不規(guī)范

安全管理包括安全管理機(jī)構(gòu).相關(guān)管理制度.安全培訓(xùn)教育，安全檢查及隱患治理，安全技術(shù)措施及計(jì)劃，應(yīng)急預(yù)案等內(nèi)藎?苯庸叵檔較低車陌踩?誦校?渲饕?硐治?韻錄傅悖孩侔踩?芾碇貧炔喚∪?虎詘踩?芾磣柿喜煌晟疲虎郯踩?芾矸ü嫻男??壞轎唬虎芷笠底隕戇踩?饈侗∪醯取?BR>

1.4 自然災(zāi)害有害因素分析

自然因素中以地質(zhì)災(zāi)害和雷擊危害最大，直擊雷產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊電壓和電流會毀壞各種電氣設(shè)備；強(qiáng)烈的機(jī)械振動造成建筑物和設(shè)備損壞；熱效應(yīng)和電火花會引起火災(zāi)或爆炸，三者都會導(dǎo)致人員傷亡。

儲配站所在的張家界地區(qū)屬雷擊頻繁地區(qū)，當(dāng)防雷設(shè)施不符合要求或不能有效工作時(shí)，可能引起火災(zāi)或爆炸事故。

2 重大危險(xiǎn)源辨識

根據(jù)《重大危險(xiǎn)源辨識》GB18218—2000規(guī)定，生產(chǎn)場所石油液化氣儲存量為1t以上，儲存場所儲存量為10 t以上，屬于重大危險(xiǎn)源。本儲配站設(shè)置50

m3石油液化氣儲罐2個，25m3殘液儲罐1個，最大儲氣能力80t，儲殘25m3，因此本儲配站屬于重大危險(xiǎn)源，應(yīng)按重大危險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)督管理。

3 泄漏引發(fā)蒸氣云爆炸事故后果預(yù)測分析

3.l 爆炸混合氣體的擴(kuò)散范圍

由于該儲配站2個燃?xì)鈨薜娜莘e各為50m3，儲存壓力為1.6 MPa，取充裝系數(shù)為0.8，液化石油氣密度為550

kg/m3。

1個儲罐中液化石油氣質(zhì)量為：50×0.8×550=22t，22t液化石油氣液態(tài)時(shí)體積為40

m3，在常溫常壓下液態(tài)液化石油氣揮發(fā)后體積迅速擴(kuò)大250~300倍，如按275倍計(jì)算，22

t液態(tài)液化石油氣變成氣態(tài)時(shí)的體積為：40×275=1.1×104m3。

與空氣混合物形成爆炸上限混合氣體，其爆炸上限為12%，所需空氣量為：

1.1×104÷0.12=9.17×104m3

爆炸上限混合氣體的體積為

1.1×104+9.17×104=1.03×105m3

假設(shè)在無風(fēng)條件下，如泄漏成半球形由斷口處向周圍擴(kuò)散，其擴(kuò)散半徑為

[1.03×105/（2π/3）]/3=36.6

與空氣混合物形成爆炸下限混合氣體，其爆炸下限為1.5%，在無風(fēng)條件下，如泄漏成半球形由斷口處向周圍擴(kuò)散，其擴(kuò)散半徑為70.8 m。

1.1×104/0.15=733333.3=7.3×105-1.1×104=[7.4×105/（2π/3）]/3=70.8m

計(jì)算結(jié)果表明：在無風(fēng)條件下，以斷口處為中心，半徑在36.6~70.8

m范圍內(nèi)為爆炸性混合氣體環(huán)境區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)混合氣體極易遇明火產(chǎn)生爆炸或燃燒。

3.2 罐區(qū)蒸氣云遇火源爆炸事故預(yù)測評價(jià)

蒸氣云爆炸主要因沖擊波造成傷害，按超壓--沖量準(zhǔn)則確定人員傷亡區(qū)域及財(cái)產(chǎn)損失區(qū)域。

3.2.1 石油液化氣蒸氣云爆炸的TNT當(dāng)量WTNT

3.2.2 石油液化氣的爆炸總能量：

3.2.3 爆炸傷害半徑R

3.2.4 爆炸沖擊波正相最大超壓

爆炸超壓在距離爆源中心距離300m的空間分布曲線見圖1。

3.2.5 分類傷害半徑

由于爆炸對人員的傷害情況隨與爆炸中心距離而變化，因此將危險(xiǎn)源周圍依次劃分為死亡區(qū)、重傷區(qū)、輕傷區(qū)和安全區(qū)。

3.2.5.1 死亡區(qū)

該區(qū)內(nèi)的人員如缺少防護(hù)，則被認(rèn)為無例外地蒙受嚴(yán)重傷害或死亡，死亡率取50%，其內(nèi)徑為零，外徑為R0.5，半徑以外無人死亡。

3.2.5.2 重傷區(qū)

該區(qū)的人員如缺少防護(hù).則被認(rèn)為將無例外地蒙受嚴(yán)重傷害，極少數(shù)人可能死亡或受輕傷。其內(nèi)徑為R0.5，外徑R1(m)，△P為引起人員輕傷沖擊波峰值，其值為44

kPa。由式(4)計(jì)算的外徑R1為106m。

3.2.5.3 輕傷區(qū)

該區(qū)的人員如缺少防護(hù)，絕大多數(shù)人將遭受輕微傷害，少數(shù)人將受重傷或平安無事，其內(nèi)徑為R1，外徑R2(m)，△P為引起人員輕傷沖擊波峰值，其值為17

kPa。由式(4)計(jì)算的外徑R2，為191 m。

3.2.5.4 安全區(qū)

該區(qū)內(nèi)的人員無傷害，死亡的概率幾乎為零，該區(qū)內(nèi)徑為R2，外徑無窮大。

3.2.6 財(cái)產(chǎn)損失半徑

財(cái)產(chǎn)損失指在沖擊波作用下建筑物半徑為3級破壞半徑，由下式確定：

綜合上述計(jì)算結(jié)果，爆炸傷害范圍見圖1，液化石油氣儲罐區(qū)發(fā)生燃?xì)庑孤細(xì)庑孤┎胺秶_(dá)70.8 m；如泄漏蒸氣云遇明火爆炸，死亡區(qū)半徑達(dá)41

m，重傷區(qū)半徑達(dá)106m，在41～191

m以內(nèi)的設(shè)施和人員也將受到不同程度損傷；財(cái)產(chǎn)損失半徑達(dá)124m，可見儲配站燃?xì)鈨抟蚴鸵夯瘹庑孤┮l(fā)爆炸時(shí)的危害相當(dāng)大。

4 安全對策及措施

4.1 保證安全間距

儲配站為易燃易爆的甲類生產(chǎn)企業(yè)，儲罐區(qū)、充裝區(qū)等場所為甲類生產(chǎn)場地，選址時(shí)應(yīng)符合城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃，避開敏感的保護(hù)目標(biāo)，與周圍設(shè)施之間設(shè)置足夠的安全間距；總平面布置、儲罐與站內(nèi)各單體之問的防火間距，儲罐、甲類廠區(qū)與站外建(構(gòu))筑物之間的防火間距均嚴(yán)格遵守《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》和《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)定》的規(guī)定，罐區(qū)應(yīng)設(shè)有環(huán)形消防通道，以便消防車通行。

4.2 設(shè)計(jì)、施工和設(shè)備

設(shè)計(jì)與施工應(yīng)選擇具有相應(yīng)資質(zhì)的單位，儲罐、壓縮機(jī)、閥門、管道等設(shè)備和材料應(yīng)采用具有相應(yīng)生產(chǎn)能力廠家的合格產(chǎn)品，施工過程應(yīng)實(shí)施工程監(jiān)理，確保施工和安裝質(zhì)量。

4.3 防雷、防靜電

(1)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境場所的電器和儀表設(shè)備均應(yīng)選用防爆型或安全型設(shè)備。

(2)儲罐區(qū)、充裝區(qū)按“第2類”防雷建筑物作防雷設(shè)計(jì)，考慮直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波浸入；其他建筑物按“第3類”防雷建筑物作防直擊雷設(shè)計(jì)。

(3)各接地裝置變電所變壓器中性點(diǎn)直接接點(diǎn)并設(shè)接地體，各工藝生產(chǎn)場所均設(shè)安全接地裝置，并與變壓器中性點(diǎn)接地體相連，必要時(shí)再在生產(chǎn)場所周圍加裝輔助接地體，全廠所有安全接地體相連，構(gòu)成站接地網(wǎng)。

4.4 消防設(shè)施

儲配站儲罐區(qū)、充裝區(qū)、控制室等場所應(yīng)按《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范)、《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行配置推車式和手提式滅火器，罐區(qū)應(yīng)設(shè)固定噴淋裝置、消防水泵房、消防水池等設(shè)施；室外消防管網(wǎng)可沿環(huán)形消防通道設(shè)環(huán)形消防管網(wǎng)，建構(gòu)筑物內(nèi)按規(guī)定設(shè)有室內(nèi)消火栓。

4.5 安全設(shè)施

罐區(qū)、充裝區(qū)等生產(chǎn)場所應(yīng)設(shè)可燃?xì)怏w報(bào)警器，儲罐設(shè)有壓力上限報(bào)警連鎖，嚴(yán)格控制放散總管的放散時(shí)間與放散量。

4.6 安全操作與管理

4.6.l 安全操作

(1)嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)。

(2)嚴(yán)格控制點(diǎn)火源，防止液化石油氣泄漏形成爆炸氣體，特別是液化石油氣輸配過程應(yīng)實(shí)施安全監(jiān)護(hù)。

(3)加強(qiáng)對儲罐、壓縮機(jī)等設(shè)施及其附件的檢查和維護(hù)，特別是安全閥、液位計(jì)等，確保其完好，并定期進(jìn)行檢測。

4.6.2 安全管理

(1)建立完善的安全生產(chǎn)制度和安全操作規(guī)程。

(2)儲配站應(yīng)設(shè)專兼職安全員，并由主管領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)全站安全工作。

（3）制定完善的事故應(yīng)急救援預(yù)案，并定期演練；進(jìn)行重大危險(xiǎn)源建檔、申報(bào)和安全評價(jià)工作。

4.6.3 應(yīng)急的處理措施

(1)事故發(fā)生時(shí)，及時(shí)將事故罐內(nèi)石油液化氣通過控制系統(tǒng)倒罐，其余通過放散裝置安全放散，防止事故范圍擴(kuò)大。

(2)一旦發(fā)生事故，立即通知有關(guān)部門，使事故控制在最小的范圍。