石油液化气球罐危险性分析及预防措施

peonutpedro

  石油液化气球罐危险性分析及预防措施



　　液化石油气具有易燃、易爆、破坏力强的特点，在储存与运输过程中存在着潜在的危险。对液化石油气泄漏后发生火灾爆炸的模拟情况进行分析，并提出了一系列加强液化石油气球罐操作的措施和防灾的对策，以确保液化石油气球罐的安全稳定运行。

　　1前言
　　液化石油气是石油化工厂生产的基本原料，也是一种常用燃料。由于液化石油气具有易燃、易爆、破坏力强的危险特性，所以在储存与运输过程中存在着潜在的危险。这方面已发生过多起事故，造成了严重的人身伤亡和大量的财产损失。如1984年11月19日，墨西哥城由于液化石油气容器泄漏引发的火灾，造成500多人死亡，7000多人受伤，大量财产损坏。我国注化石油气事故也时有发生，如1998年3月5日，西安市煤气公司液化石油气管理所储罐区发生了一起因液化石油气泄漏而引发的恶性火灾爆炸事故，造成11人死亡、1人失踪、33人受伤，炸毁400m3球形储罐2个，100 m3卧式储罐4个，烧毁气罐车10辆，经济损失惨重。
　　实践证明，液化石油气的泄漏是液化石油气罐区潜在的最大危险，由于液化石油气贮罐采用高压球罐，一旦发生火灾，便迅速蔓延扩大，造成灾害升级。
　　我车间3000单元和5000单元共有4只液化石油气球罐，每只罐容积为1000 m3，周围贮罐林立，球罐的安全问题必须引起高度重视。



　　2球罐泄漏的危险特性



　　液化石油气球罐是按三类压力容器进行设计、制造、安全、管理、使用的，一般情况下质量是能保证的。但在使用过程中，往往由于某种原因而出现泄漏问题，或罐体焊缝开裂，或在与其连接的管线焊缝处开裂、甚至发生断裂等。一旦发生这样的情况，就会出现大量的、带有一定压力的液化石油气从断裂处向外喷出，迅速扩散，形成可燃性蒸气云或爆炸性气体混合物，遇到明火立即发生燃烧爆炸，给周围造成难以估计的危险和破坏。
　　以一个1000 m3液化石油气球罐为例，如罐体焊缝突然断裂，罐内液化石油气全部泄漏出来，则对周围环境的危害进行估算。

　　2.1爆炸性混合物的扩散范围
　　设1000m3球罐充填系数为0.8，液化石油气的密度以550kg/ m3计，液化石油气重量为：
　　　　1000×0.8×550＝440
　　440t液化石油气液态时体积为800 m3，在常温压下液态液化石油气挥发后体积迅速扩大250～300倍，如按275倍计算，800 m3液态液化石油气变成气态时的体积为：
　　　　800×275＝2.2×10 m5（3）
　　与空气混合物形成爆炸上限混合气体，其爆炸上限为12％，所需空气量V1上；
　　　　V1上＝2.2×10 m5÷0.12＝1.83×10 6（m< sup>3）
　　爆炸上限混合气体的体积V2上
　　　　V2上＝2.2×10 m5+1.83×106＝2.05×10 6（m< sup>3）
　　假设在无风条件下，如泄漏成半球形由断口处向周围扩散，其扩散半径为γ上:
　　　　γ上=〔v2上/（2Л/3）〕1/3=99.3（m）
　　即扩散半径为99.3m。
　　与空气混合物形成爆炸下限混合气体，爆炸下限为1.5％，所需空气量为V1下：
　　　　V1下＝2.2×105/0.015＝1.47×107（m2）=1.49×107（3）
　　爆炸下限混合气体的体积为V2下：
　　　　V2下＝2.2×105+1.47×107＝1.49×107（m3）
　　假设在无风条件下，如泄漏成半球形扩散，则其扩散半径为r下:
　　　　r下=〔v2下/（2Л/3）〕1/3=〔1.49×107/（2Л/3）〕1/3=192.3（m）
　　上述计算表明，在无风条件下，以断口为中心，半径在99.3～192.3m范围内为爆炸性混合气体存在区域，在此区域内遇明火即产生爆炸或燃烧。

　　2.2爆炸能量的估算
　　根据燃烧性混合物的有效燃烧值与TNT的燃烧热值之比试验表明：丙烷的TNT当量系数为3.36，即1kg丙烷的爆炸力相当于3.36kgTNT炸药的爆炸力。则400t丙烷的爆炸力为：WTNT＝400×3.36＝1344t（TNT的当量），即相当于1344t TNT炸药的爆炸力。
　　需要说明的是以上的计算是一种理想状态，实际上液化石油气的泄漏与漏点的大小、容器、管道内的压力及周围环境如气温、气压、风速等有密切的关系。泄漏出的液化石油气初始是液态，很快气化成气态，并与周围空气混合。混合物的浓度由漏点向外逐步降低，其浓度分布曲线如图1、图2所示。图1所示的是泄漏点较小、较慢的情况，可燃性气体扩散速度相对较快（周边空气多、可燃气少），爆炸上下限存在的范围相对较宽，爆炸力接近理论计算值。






　　由图2可以看出，在泄漏量大，泄漏速度快的情况下，可燃气扩散速度相对较慢（周围空气不够用，可燃气多），爆炸上下限存在的范围相对较窄，实际爆炸力与理论计算值相差较远。

　　3防止液化石油气泄漏措施
　　（1）严防球罐超温、超压、超装。
　　（2）加强巡检，重点检查球罐的液位、压力、温度变化情况，检查现场有无泄漏点，发现问题及时处理。
　　（3）球罐首次收料时，罐内应充入氮气（一般为0.4MPa），以防液化石油气进罐后因压力低突然汽化，造成球罐低温脆裂而大量泄漏。
　　（4）加强球罐的切水管理，杜绝边收料边切水。球罐切水采用密闭切水系统，切水时先切至切水罐，切断与球罐的联系后，再由切水罐往外切水。
　　（5）对球罐区域的可燃性气体报警仪和球罐的超压、超液位报警仪进行定期检查和测试，确保其处于良好的工作状态，以便及时发现问题。
　　（6）加强球罐附件的检查和维护，特别是安全阀、液位计等，确保其完好。
　　（7）对球罐进行定期检测，有些液化石油气含有较高的硫化氢等含硫物，易使罐内壁腐蚀。以及早发现球罐存在的缺陷，防止液化石油气泄漏事故的发生。

　　4罐区的防灾对策
　　为预防液化石油气罐区泄漏引起火灾爆炸事故，首先必须加强对罐区的科学管理，避免液化石油气泄漏。同时一旦泄漏，也应有相应的防灾措施，及时处理，防止酿成更大事故。
　　针对我车间液化石油气球罐及周围油罐的情况，提出以下防灾对策措施：
　　（1）加强《液化石油气球罐泄漏事故预案》的演练，使车间相关人员熟悉事故处理步骤，万一有事故发生时，努力将事故消灭在萌芽状态。
　　（2）保持球罐区域地面有一定的坡度。液化石油气球罐发生火灾时，罐体很可能受到破坏，罐内液石油气大量流于罐区内，如液体不能及时排出，就会聚焦在球罐低部燃烧，造成火热扩大、灾害升级。为使罐区内聚焦的液化石油气及时排除，罐区内的地面坡度采用1：40为宜，一般不应小于1：60，有这样坡度的地面，聚焦在罐区内的液化石油气能迅速排出，确保罐区的安全。
　　（3）保持水喷淋设施处于良好的备用状态。水喷淋系统是液化石油气球罐的有效防火措施。
　　（4）及时降压。液化石油气球罐为高压容器，发生火灾时比普通常压油罐更危险。所以，当球罐发生火灾时应及时采取降压措施，以减少球罐爆炸的危险性。当球罐着火时，要尽快降低罐内压力，以保护其安全。降压可通过在紧急放空线上安装气罐阀来进行遥控操作。
　　（5）增设注水线，并保护注水设施处于备用状态。大量事故表明，球罐底部的法兰、阀门等密封点最易发生泄漏。球罐增设注水线后，一旦底部发生泄漏，就可通过注水线往球罐内注水。因水的密度比液化石油气要大得多，水沉降在罐底，这样从泄漏点漏出的物料是水，而不是液石油气，这就为泄漏点的处理提供了方便和安全。
　　（6）在球罐进出料线上设立快速切断阀。设立快速切断阀后可遥控关闭阀门，及时切断液化石油气的进出，有效地控制事故的蔓延，为事故处理提供保障。
　　（7）增强球罐支架的耐烧强度。建议在罐体的钢支架之外用耐火材料全部进行保护，以增加支架的耐烧性能。
　　（8）在液化石油气罐区设置相应的蒸汽幕设施。蒸汽幕是一种新型的防火设施，其特点是可以有效地防止蒸气云蔓延，稀释可燃气浓度，防止其扩散，为火灾的扑救创造良好的条件。
　　（9）对更换设备要严把进货质量关，这是防止事故发生的基础，关键是防止泄漏，所有液化石油气容器、管道以及其它附件必须符合安全质量要求。
　　（10）严格按规定对球罐系统进行检测，由于液化石油气中硫含量较高，对设备内壁有一定的腐蚀，且还可能引起钢材的脆裂，为此，要防微杜渐，发现隐患及时处理。