石油液化氣儲配站火災爆炸危險分析與事故后果評價

摘要 對石油液化氣儲配站火災爆炸危險因素從危險物質、設計與施工、安全管理等方面進行分析，并進行了重大危險源辨識，對石油液化氣泄漏引發蒸氣云爆炸事故進行后果評價，并提出了相應的安全對策。

石油液化氣是石油化工生產的基本原料，也是城鎮居民生活的主要燃料之一，具有易燃、易爆、破壞性強等危險，石油液化氣儲配站作為城鎮居民生活的重要基礎設施，其危險性不容忽視，儲罐中石油液化氣泄漏遇明火或雷電引發火災爆炸是潛在的最大危險，一旦發生火災爆炸事故，可造成嚴重的人身傷亡和大量的財產損失。

張家界市某液化氣站占地面積1

400m2，設置50m3儲液罐2個，25m3儲液罐1個，最大儲氣能力80t，儲殘25m3；本文以此為例進行分析和評價。

l 火災爆炸危險因素分析

1.1 液化石油氣危險因素分析

灌化石油氣實際上是石油和天然氣在適當的壓力下形成的混合物，以常溫液態形式存在，通常認為其主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等低碳氫化合物。其主要成分見表l。

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：-74℃，爆炸極限：2.25%~9.65%，引燃溫度：426-537℃，是第2.1類易燃氣體，甲類火災危險性。

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；與氟、氯等接觸會發生劇烈的化學反應，其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇明火會引著回燃，擴散能力強，火勢蔓延迅速，一旦發生火災難以施救。

1.2 工藝危險有害因素分析

1.2.l 設計不合理

液化石油氣管道系統的設計是確保液化石油氣儲配站安全的第一步，設計質量的好壞對工程質量有直接的影響，而影響設計質量的因素不僅有主觀的，也有客觀的，如①工藝流程，設備布置不合理；②系統工藝計算不正確；③管道強度計算不正確；④管道、站區選址不合理；⑤材料選材'設備選型不合理；⑥防腐蝕設計不合理；⑦管道不直，柔性考慮不周；⑧結構設計不合理；@防雷、防靜電設計缺陷等。

1.2.2 施工質量問題

施工質量的好壞直接關系到系統的安全。影響設備施工質量的因素有：①管道施工隊伍技術水平低，管理失控；②強力組裝；③焊接缺陷；④補口、補傷質量問題；⑤管溝、管架質量問題；⑥檢驗控制等問題。

1.2.3 腐蝕失效

腐蝕失效是設備、設施及管道的主要失效形式之一，埋地管道受所處環境的土壤類型、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，會造成管道電化學腐蝕、化學腐蝕、微生物腐蝕、應力腐蝕和干擾腐蝕等；地面管道由于受到大氣中的水、氧、酸性污染物等物質的作用而引發大氣腐蝕。腐蝕既有可能大面積減薄管道的壁厚，導致過度變形或爆破，也可導致管道穿孔，引發漏氣事故。

1.2.4 疲勞失效

液化石油氣輸送和充裝時由輸送泵、壓縮機提供壓力能，管道停車或變負荷引起管道內部產生不規則的壓力波動和振動，從而引起交變應力；管道、設備等設施在制造過程中，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、未熔合等內部缺陷將造成應力集中。

隨著交變應力的作用，在幾何不連續或缺陷部位將產生疲勞裂紋，會逐漸擴張并最終導致液化石油氣泄漏或火災、爆炸。

1.3 人力和安全管理有害因素分析

1.31 違章作業

違章作業包括違章指揮、違章操作、操作失誤等，主要表現為如下幾點：

①違章動火；②違章點操作；③違章開關閥門；④輸送泵、壓縮機組操作違章；⑤檢修、搶修操作違章；⑥違章充裝。

1.3.2 安全管理不規范

安全管理包括安全管理機構.相關管理制度.安全培訓教育，安全檢查及隱患治理，安全技術措施及計劃，應急預案等內藎?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 自然災害有害因素分析

自然因素中以地質災害和雷擊危害最大，直擊雷產生的強大沖擊電壓和電流會毀壞各種電氣設備；強烈的機械振動造成建筑物和設備損壞；熱效應和電火花會引起火災或爆炸，三者都會導致人員傷亡。

儲配站所在的張家界地區屬雷擊頻繁地區，當防雷設施不符合要求或不能有效工作時，可能引起火災或爆炸事故。

2 重大危險源辨識

根據《重大危險源辨識》GB18218—2000規定，生產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，屬于重大危險源。本儲配站設置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源，應按重大危險源進行監督管理。

3 泄漏引發蒸氣云爆炸事故后果預測分析

3.l 爆炸混合氣體的擴散范圍

由于該儲配站2個燃氣儲罐的容積各為50m3，儲存壓力為1.6 MPa，取充裝系數為0.8，液化石油氣密度為550

kg/m3。

1個儲罐中液化石油氣質量為：50×0.8×550=22t，22t液化石油氣液態時體積為40

m3，在常溫常壓下液態液化石油氣揮發后體積迅速擴大250~300倍，如按275倍計算，22

t液態液化石油氣變成氣態時的體積為：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

假設在無風條件下，如泄漏成半球形由斷口處向周圍擴散，其擴散半徑為

[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%，在無風條件下，如泄漏成半球形由斷口處向周圍擴散，其擴散半徑為70.8 m。

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

計算結果表明：在無風條件下，以斷口處為中心，半徑在36.6~70.8

m范圍內為爆炸性混合氣體環境區域，在此區域內混合氣體極易遇明火產生爆炸或燃燒。

3.2 罐區蒸氣云遇火源爆炸事故預測評價

蒸氣云爆炸主要因沖擊波造成傷害，按超壓--沖量準則確定人員傷亡區域及財產損失區域。

3.2.1 石油液化氣蒸氣云爆炸的TNT當量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，因此將危險源周圍依次劃分為死亡區、重傷區、輕傷區和安全區。

3.2.5.1 死亡區

該區內的人員如缺少防護，則被認為無例外地蒙受嚴重傷害或死亡，死亡率取50%，其內徑為零，外徑為R0.5，半徑以外無人死亡。

3.2.5.2 重傷區

該區的人員如缺少防護.則被認為將無例外地蒙受嚴重傷害，極少數人可能死亡或受輕傷。其內徑為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)計算的外徑R1為106m。

3.2.5.3 輕傷區

該區的人員如缺少防護，絕大多數人將遭受輕微傷害，少數人將受重傷或平安無事，其內徑為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)計算的外徑R2，為191 m。

3.2.5.4 安全區

該區內的人員無傷害，死亡的概率幾乎為零，該區內徑為R2，外徑無窮大。

3.2.6 財產損失半徑

財產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：

綜合上述計算結果，爆炸傷害范圍見圖1，液化石油氣儲罐區發生燃氣泄漏，燃氣泄漏波及范圍達70.8 m；如泄漏蒸氣云遇明火爆炸，死亡區半徑達41

m，重傷區半徑達106m，在41～191

m以內的設施和人員也將受到不同程度損傷；財產損失半徑達124m，可見儲配站燃氣儲罐因石油液化氣泄漏引發爆炸時的危害相當大。

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企業，儲罐區、充裝區等場所為甲類生產場地，選址時應符合城鄉發展規劃，避開敏感的保護目標，與周圍設施之間設置足夠的安全間距；總平面布置、儲罐與站內各單體之問的防火間距，儲罐、甲類廠區與站外建(構)筑物之間的防火間距均嚴格遵守《建筑防火設計規范》和《城鎮燃氣設計規定》的規定，罐區應設有環形消防通道，以便消防車通行。

4.2 設計、施工和設備

設計與施工應選擇具有相應資質的單位，儲罐、壓縮機、閥門、管道等設備和材料應采用具有相應生產能力廠家的合格產品，施工過程應實施工程監理，確保施工和安裝質量。

4.3 防雷、防靜電

(1)爆炸和火災危險環境場所的電器和儀表設備均應選用防爆型或安全型設備。

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

(3)各接地裝置變電所變壓器中性點直接接點并設接地體，各工藝生產場所均設安全接地裝置，并與變壓器中性點接地體相連，必要時再在生產場所周圍加裝輔助接地體，全廠所有安全接地體相連，構成站接地網。

4.4 消防設施

儲配站儲罐區、充裝區、控制室等場所應按《建筑滅火器配置設計規范)、《城鎮燃氣設計規范》進行配置推車式和手提式滅火器，罐區應設固定噴淋裝置、消防水泵房、消防水池等設施；室外消防管網可沿環形消防通道設環形消防管網，建構筑物內按規定設有室內消火栓。

4.5 安全設施

罐區、充裝區等生產場所應設可燃氣體報警器，儲罐設有壓力上限報警連鎖，嚴格控制放散總管的放散時間與放散量。

4.6 安全操作與管理

4.6.l 安全操作

(1)嚴格按操作規程作業。

(2)嚴格控制點火源，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實施安全監護。

(3)加強對儲罐、壓縮機等設施及其附件的檢查和維護，特別是安全閥、液位計等，確保其完好，并定期進行檢測。

4.6.2 安全管理

(1)建立完善的安全生產制度和安全操作規程。

(2)儲配站應設專兼職安全員，并由主管領導負責全站安全工作。

（3）制定完善的事故應急救援預案，并定期演練；進行重大危險源建檔、申報和安全評價工作。

4.6.3 應急的處理措施

(1)事故發生時，及時將事故罐內石油液化氣通過控制系統倒罐，其余通過放散裝置安全放散，防止事故范圍擴大。

(2)一旦發生事故，立即通知有關部門，使事故控制在最小的范圍。