工业安全与环保
IndustrialSafetyandEnvironmental
Protection
2013年第39卷第8期
August2013
LNG储罐
泄漏火灾爆炸事故后果定量分析
魏彤彤
(中国人民武装警察部队学院消防工程系河北廊坊065000)
摘要分析了目前用于定量预测LNG储罐泄漏火灾爆炸事故后果的三种主要计算模型，并基于ALO．
HA软件对【NG储罐泄漏导致的火灾爆炸事故后果进行了定量评估，深入分析了风速、泄漏部位对【NG储罐泄漏事故的影响。结果表明：①在蒸汽云爆炸模型条件下，可燃区域和爆炸冲击波伤害区域随风速的增大先增大后减小，风速为7m／s时达到最大值；随泄漏点与储罐底部距离的增大而减小；②在池火模型条件下，热辐射伤害区域随风速的增大先增大后减小，风速为10m／s时达到最大值；随泄漏点与储罐底部距离的增大而减小；风速使该区域向下风向方向偏移，且偏移程度随风速增加而增加；③在沸腾液体扩展蒸气云爆炸模型条件下，风速和泄漏源位置变化对热辐射伤害区域形状和面积定量计算结果没有影响。
关键词LNG泄漏定量评估火灾爆炸ALOHA
Quanlitafive
Evaluation
On
theFireandExplosionAeeidentotLNGLeakage
WEITongtong
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expl06ion
ALOHA
1畸Words
0引言
LNG
leakage
quantitativeevaluation
爆炸(unconfined
explosion，U、，CE)模型、池
液化天然气(UNG)在生产、储运和使用过程中
火(poolfire，PL)模型和沸腾液体扩展蒸汽爆炸(boa．
iIlgliquidexpandingvapor1．1
极易发生泄漏，当处于爆炸极限的ⅢG蒸气云遇到
点火源时，会发生蒸气云爆炸事故；若液池被蒸气云回火或其他火源点燃，将会发生池火火灾；若LNG储罐因长期受到外部热辐射作用发生失效破裂，则发生后果更为严重的沸腾液体扩散爆炸事故[1J。事故统计数据表明LNG储罐泄漏导致的三种主要火灾爆炸事故严重程度与环境条件和泄漏点源性质有很大关系，所以有必要考虑风速、泄漏部位对LNG泄漏事故危害程度定量评价结果的影响，从而准确评估LI、IG泄漏事故的警戒范围和破坏强度[2-4]。1计算模型
可用于定量预测的重要模型包括无约束蒸气云
explosion，BI剧E)模型【5J
o
UVCE模型
设定可燃区域为LNG浓度大于60％爆炸下限
(LEL)的区域，相对安全区域为LNG浓度小于10％爆炸下限(LEL)的区域。蒸气云的1NT当量为：
‰=等
压大于0．006
1．2
9
(1)
将冲击波危害区域分为建筑物严重破坏区域
波超压大于o．024胁)和玻璃破损区域(冲击波超
MPa)。
(冲击波超压大于O．055lVIPa)、人员重伤区域(冲击
PL模型
57
距液池中心距离为R(m)(池外)的热辐射强度
，：
域的最大边界值降低，可能发生无约束蒸气云爆炸的区域减小。根据表4可知冲击波伤害区域也随泄漏源高度增加而降低，但冲击波超压也未形成建筑物严重破坏区域和人员重伤区域。
／，一
j=罴
kW／(minm2)的区域为灼痛感区域。
1．3
(2)
设定热辐射通量大于10kW／(minm2)的区域为致死重伤区域，热辐射通量为5～10kW／(minm2)的区域为二级烧伤区域，热辐射通量为2～5
BLEVE模型
∽
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鼍
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>、
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～
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，
沸腾液体扩展蒸气爆炸发生后，物体接收到的辐射通量为：
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…
yards(a)2．5
m／s
(尺尺8+r3)8+r8)差{
u’
BLEVE模型中热辐射伤害区域划分标准与池火模型中一致。2泄漏事故定量分析
某高5m、直径5m的LNG立式储罐发生泄漏，泄漏源尺寸为1
mX0．02
∞
／“
它
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九
m。在基本参数设置不变
m／s、5
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的情况下，分别改变风速值，取2．5
S、10m／s、12m／s、15m／s、20
m／s、7∥
yards
／s(b)7m
75
m／s；改变泄漏源距储罐
底部距离，取1
2．1
m、2m、2．5rn、3m、3．5m、4m。
UVCE模型计算结果
典型风速条件下LNG蒸气云形成的可燃区域
2．1．1风速对UVCE模型预测结果的影响如图1所示，60％LEL区域和10％LEL区域最大边界见表1。典型风速条件下的LNG蒸气云爆炸的冲击波危害区域如图2所示，玻璃破损区域最大边界见表2。
根据图1和表1可得当风速为7m／s时，LiNG储罐泄漏可能发生无约束蒸气云爆炸的区域达到最大面积，此时距该储罐泄漏源下风向84rn的范围内应严禁存在任何形式点火源。当风速大于7m／s时，空气湍流度增加，这两个区域的最大边界随风速增加而降低。
根据图2和表2，该LNG储罐泄漏蒸气云发生爆燃后，冲击波危害程度为玻璃破损区域，随风速增加该区域面积也出现先增大后减小的趋势。此时该区域内建筑玻璃会发生不同程度破碎，也会对人员安全造成一定伤害。
2．1．2泄漏源位置对UVCE模型预测结果的影响
泄漏源与储罐底部距离改变的条件下，LNG蒸汽云的60％LEL区域和i0％LEL区域最大边界见表3，LNG蒸气云爆炸冲击波形成的玻璃破损区域最大边界见表4。根
表3可知随着泄漏源高度增加，
LNG泄漏量减少，从而60％LEL区域和10％LEL区
2．2
75
50
0
50
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150
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25
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yards
(c)12m／s
m>60％爆炸下限
_>10％爆炸下限
图l典型风速条件下LNG泄漏司燃区域
PL模型计算结果
不同的风速条件下LNG泄漏液池火灾热辐射
2．2．1风速对PL模型预测结果的影响
伤害区域如图3所示，热辐射伤害区域最大边界值见表5。图3和表5表明随着风速的增大，池火热辐射伤害区域面积均先增大后减小。图3还表明风速和风向会影响池火热辐射伤害区域分布，使这三个区域向下风向方向偏移，且偏移程度随风速增加而增加。
2．2．2泄漏源位置对PL模型预测结果的影响
PL模型下，热辐射伤害区域是以泄漏源为中心的圆形区域．泄漏源位置变化仅会改变区域半径。泄漏源位置变化条件下热辐射伤害区域最大边界值
58
见
表1不同风速条件下LING泄漏可燃区域最大边界
Ill
风速／(ms。1)
区域位置
2．5
571012152060％LEL区域35．6454．8484．0877．6979．5125．5921．9310％LEL区域
199．2
262．3
318．0
270．5
230．3
113．3
93．2
75
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50
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(a)2．5m
／s(a)2．5
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Rn1I
yards
yards
(c)12m
／s(c)12m
／sv-／／'A玻璃破损区域
圆致死重伤区域
团二级烧伤区域
图2典型风速条件下LNG蒸气云
圆灼痛感区域
爆炸的冲击波危害区域
图3典型风速条件下LING液池火灾热辐射区域
表2不同风速条件下LNG蒸气云爆炸冲击波危害区域最大边界
In
危害区域———2j5—————5——————7——————风速／1—(m0—————s一1)
1—2—————1—5—————20
．
r
玻璃破损区42．044
42．04
56．6647．5245．724．6721．93
表3泄漏源位置变化条件下LNG泄漏可燃区域最大边界
m
区域位置
与储罐底部距离／m
1
2
2．5
3
3．5
4
59
表6。表6说明随着泄漏源高度增加，池火热辐射产生的致死重伤区、二级烧伤区和灼痛感区范围逐
渐减小。
2．3
BLEVE模型计算结果
m
表6不同泄漏源位置条件下LNG池火热辐射伤害区域最大边界
2．3．1风速对BLEVE模型预测结果的影响
沸腾液体扩展蒸气爆炸事故中，风速和风向均不会影响火球热辐射伤害区域形状和大小，致死重伤区、二级烧伤区和灼痛感区都是以泄漏源为中心，呈圆环或圆形分布，但热辐射伤害区域边界与风速和风向无关，致死重伤区、二级烧伤区和灼痛感区边界最大值分别为511．8
m、722．9m、1128
储罐底部距离的增大而减小，且变化趋势明显。风速使该区域向下风向方向偏移，且偏移程度随风速增加而增加。
(3)在沸腾液体扩展蒸汽云爆炸模型条件下，风速和泄漏源位置变化对LNG储罐泄漏事故定量评价结果没有影响。但该类事故影响范围最大，后果
最严重。
参考文献
[1]马小明，吴晓曦．1．／qG储罐火灾后果分析[J]．中山大学
学报论丛，2007，27(2)：105—108．
m，是池火
事故类型中相应热辐射伤害区最大边界值的20倍。2．3．2泄漏源位置对BLEVE模型预测结果的影响
不同泄漏源位置和不同风速条件下三个热辐射伤害区域最大边界值完全相同，这说明外界环境、泄漏点源状态对BLEVE事故严重程度没有影响，事故罐中I．,NG存储量是决定其严重程度的最重要因素。
3结论
[2]黄琴，蒋军成．液化天然气(LNG)瞬时泄漏扩散的模拟研究[J]．工业安全与环保，2007，33(9)：13—15．[3]陈国华，成松柏．I_,NG泄漏事故后果模拟与定量风险评估[J]．天然气工业，2007，27(6)：133—135．
[4]王洪丽，刘晓宇，海热提
涂尔逊．I_,NG接收站泄漏事故
对u『G储罐泄漏火灾爆炸造成的三种主要事
最大风险预测[J]．环境科学研究，2006，19(2)：108—
111．
故(无约束蒸气云爆炸、池火灾和沸腾液体扩展蒸汽
爆炸)后果进行了模拟和定量评估，主要结论如下：
(1)在蒸气云爆炸模型条件下，可燃区域和爆炸冲击波伤害区随风速的增大先增大后减小，随泄漏点与储罐底部距离的增大而减小。
(2)在池火模型条件下，热辐射伤害区域随风速的增大先增大后减小，但变化幅度不大；随泄漏源与
[5]唐少佳，王炜，刘茂．ALOHA在危险品公路运输应急决策支持系统中的应用[J]．安全与环境学报，2007，7(4)：
122—125．
作者简介魏彤彤，硕士，讲师，主要从事化学危险品测试技术、火灾爆炸事故灾害控制与评价研究。
(收稿日期：2012—08—19)
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