基于PHAST软件模拟大型LNG储罐泄漏事故.pdf

☆石油化工安全环保技术★
2014年第30卷第5期PHTR( )CHEMICAI. SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
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防
基于 PIASTN软件模拟大型LNG储罐泄漏事故
张以冬,永信
(中国石化青岛液化天然气有限责任公司,山东青岛266400)
摘要:针对山东LNG项目16万m'全包容LNG储罐的特点,分析了储罐发生泄漏后形
成喷射火、闪火、池火、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸的可能性,并利用 PHAST软件
模拟了特定条件下泄漏ILNG的扩散过程,定量分析了火灾的热辐射影响范围和爆炸冲击波的超
压影响范,对比双容罐池火热辐射范围,确定了储鑲区与周边设施的安全间距及消防措施
关键词: PHAST软件LNG储罐泄漏事故安全间距消肪措施
液化天然气(ING)属于甲A类火灾危险物模型比较成熟。
质,燃烧和爆炸极限为5%-15%。当ILNG发生1.2火灾及爆炸事故
泄漏时,初始蒸发产生的气体温度接近液体温
LNG泄漏扩散后,在燃烧爆炸极限内被点
度,其密度大于环境空气,沿低点形成一个流动燃,可能造成喷射火、闪火、池火等火灾事故及
层,并从环境中吸收热量,同时将周围的环境空蒸气云爆炸(VCE)、沸腾液体扩展蒸气爆炸
气冷却,当纯甲烷的温度上升至-113℃或LNG
( BLEVE)事故,如图1所示。ING泄漏后的火
的温度上升至约-80℃时,形成密度小于空气的
灾爆炸事故会对周围人员、设备、储罐等造成严
云团并开始向上运动。在此过程中,若遇到火源
重伤害和破坏。
则极易造成喷射火、闪火等火灾事故,且蒸气云
喷射火
的边缘很容易起火爆炸。ING火焰温度高,辐射
持续泄」立即点燃
闪火
热强,质量燃烧速率大,火焰传播速度较快,易
形成蒸气云团」延迟点燃
VCE
LNG储罐
没有点燃
无火灾
形成大面积火灾,具有复燃、复爆性,难于扑发生泄漏
BLEVE
灭,有严重的火灾爆炸危险。
瞬阿泄漏「立即点燃
闪火
山东ING项目一期工程建设3台16
形成蒸气云团延迟点燃
VCE
没有点燃
全包容储罐,罐体直径82m,建设规模为300万
尤火灾
t/a,LNG经汽化后通过输气于线为山东省下游用
图1LNG储罐发生泄灞后的事故类型
户供气,年供气能力40.5亿m。一期工程计刘1.3事故可能性分析
于2014年9月建成投产。
LNC在沸点附近存储于储罐中,储罐有一定
1LNG泄漏
的压力,基本满足发生 BLEVE的必要条件,但
LNG储存在全包容、绝热低压储罐中,其蒸发速
1.1ILNG扩散
率不会太高,发生 BLEVE的概率较小。储罐外
当LNVC储罐发生泄漏时,LNC从容器中泄漏罐为密闭的预应力混凝土储罐,可以承受内罐
后会发展成弥散的气团向周围空间扩散,当空气 wlw-ll n"l v" n,. Mio, n w. nn.
中甲烷气体浓度过高时,人可因缺氧而头疼、呼
收稿日期:2013
吸困难,甚至昏迷、筌息而死。当甲烷在空气中
作者筒介:张文冬,男,2011年毕业于中国海洋大
的体积浓度在5%~15%时,遇到火源会发生燃
学防灾减灾工程及防护工程专业,硕士,现在安全
烧或爆炸事故。气团扩散一般有液体泄漏后扩
环保部主要从事安全管理与研究工作,助理工程师。
散、喷射扩散和绝热扩散三种形式,其数学计算
E-mail:wendorgxl@163.com
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★石油化工安全环保技术★
2014年第30卷第5期
LNG泄漏时的压力和低温,一般不会形成池火,
表1LNG储罐泄漏事故的外部条件
只有在相关管线发生大的破裂时,LNG发生较大
大气稳定度「空气相对湿度,%し温度/℃「风速/m…-1
量泄漏才可能形成池火。LNG泄漏时形成射流,
F
21
0~2.0
如果在泄漏裂口处被点燃,则形成喷射火。LNG
泄漏形成较空气重的蒸气云团,延迟点燃容易发
生闪火和蒸气云爆炸。因此,泄漏后造成的喷射
3事故模拟与分析
火、闪火和蒸气云爆炸是本文的分析重点。
本文采用 PHAST软件模拟LNG泄漏事故A、
2事故模型
B、C后果。 PHAST软件是挪威船级社(DNV)推
出的石化项目危害后果分析工具,是国内应用最
2.1事故假设
为普遍的定量风险分析软件,包括丰富的计算模
由于发生泄漏点不同,LNG落地距离不同,型,可用来分析物料泄漏速率及过程,模拟液池
也就是说经过空气加热的距离不同,因此形成的的形成、扩展和蒸发,计算火灾后果(包括喷射
液池半径也不同,其影响范围也就不同。基于火、池火、闪火、VCE和 BLEVE)等。
此,假设两种泄漏,分别从3号罐距离地面1m3.1泄漏扩散
事故A)和40m(事故B)处水平喷出,采用1台
使用 PHAST软件中UDM( Unified Dispersion
低压泵在满负荷下通过一根管路泵人拦蓄区的最 Model)模型?模拟LNG泄漏扩散的过程及造成的
大流量作为溢出量,溢出时间为10min,压力影响,LNG发生泄漏后在地面处形成的扩散影响
1MPa,LNG温度-160℃。同时假设双包容罐发范围如图2、图3所示。可见,风会加剧LNG向
生池火事故(事故C)作为全包容储罐的参考。
下风向扩散,LNG低点泄漏后会在地面形成液池
2.2外部条件
(图中红色部分),高点泄漏在风力作用下,没有
根据CB/T20368-20065、CBS0183-20041,在地面形成浓度分布(图3-右),高点泄漏对地面
事故模型的外部条件采用如下数据。
影响相对较小。
Study Folder:山东LNG项目
200
最大浓度俯视图
Audit No: 84669
Model
NG罐泵出泄漏(1m,水平)
100
Weather: Category/F
Material
50
巴布亚新几内亚LNG(A
0
Averaging Time
Flammmable(18.75 s
Height: 0 m
100
Concentration
2,02etO04(mg·L-)
2.02e+004(mg?Ll)
200
ロ4.04e+004(mg?L-1)
ロ1.572e+005mg·L-1)
下风向距离/m
Study Folder:山东LNG项目
最大浓度俯视图
Audit No: 84669
210
Model:
NG罐泵出泄漏(1m,水平
110
Weather: Category/F
Material
60
巴布亚新几内亚LNG(A
10
Averaging Time
Flammmable(18.75 s) #8E
Height: 0 m
Concentration
2.02e+004(mg?L)
190