趙昆淇

摘要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，液化天然氣在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用越來越廣泛，為了能夠持續(xù)、正常地供應(yīng)天然氣的使用需求，許多城市都建造了大型液化天然氣儲(chǔ)氣罐。液化天然氣始終屬于易燃易爆炸的危險(xiǎn)物品，一旦發(fā)生儲(chǔ)氣罐泄露，就極有可能發(fā)生毀滅性的火災(zāi)爆炸事件。PHAST軟件由挪威的DNV公司研制，能夠?qū)σ夯烊粴鈨?chǔ)蓄站的泄露擴(kuò)散和火災(zāi)爆炸情況進(jìn)行定量的計(jì)算和定性影響的分析，從而提前做出風(fēng)險(xiǎn)防范準(zhǔn)備措施，提高液化天然氣儲(chǔ)備站的安全管理水平，為提高泄露擴(kuò)散的預(yù)防效果提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】PHAST軟件 液化天然氣 泄露擴(kuò)散預(yù)防效果

天然氣站作為天然氣儲(chǔ)存和輸出的重要組成部分，在保障天然氣的持續(xù)供應(yīng)和安全平穩(wěn)的功能上發(fā)揮著重要作用。其分布站點(diǎn)多、覆蓋面廣、環(huán)境較偏僻、站點(diǎn)內(nèi)設(shè)備具有高危性、工作管理人員結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦發(fā)生泄露擴(kuò)散事故都有可能造成難以估計(jì)的后果。本文對(duì)天然氣泄露擴(kuò)散的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，利用PHAST軟件對(duì)可能引起的蒸氣云爆炸、閃火、噴火等事故進(jìn)行模擬，通過對(duì)事故的頻率和后果進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)果并對(duì)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析，最后得出相應(yīng)的結(jié)論從而采取正確的預(yù)防措施。

1 液化天然氣場的有害事故分析和分類

1.1 天然氣站場情況概述

某天然氣站其能夠承受的最大天然氣處理能力為9329xl04Nm3/d，進(jìn)行天然氣運(yùn)輸時(shí)需要?dú)赓|(zhì)在線分析，運(yùn)輸量計(jì)量，天然氣的過濾、聚結(jié)和增壓，待天然氣完全冷卻之后再往下游進(jìn)行輸送。

某天然氣所使用的工藝設(shè)施及系統(tǒng)為：在線氣質(zhì)分析設(shè)備，計(jì)量設(shè)備，過濾、聚結(jié)設(shè)備，增壓設(shè)備，清管器發(fā)送設(shè)備，緊急截?cái)嘞到y(tǒng)，自用氣處理撬，壓縮空氣系統(tǒng)，放空、排污系統(tǒng)等。上游來氣需要先進(jìn)行總計(jì)量，計(jì)量完畢之后還需要進(jìn)行氣體氣質(zhì)的在線分析，然后將天然氣通過匯氣管輸送至過濾分離器進(jìn)行分離處理，分離處理完畢再將天然氣輸送至離心式壓縮機(jī)組進(jìn)行增壓處理。

1.2 危險(xiǎn)性分析

西氣東輸中的二線工程氣源主要來自中亞的土庫曼斯坦、哈薩克斯坦以及國內(nèi)的塔里木田，由于上述氣田的主要成分為甲烷，導(dǎo)致空氣中的天然氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到一定程度，極易引發(fā)燃燒或爆炸現(xiàn)象發(fā)生。這是因?yàn)樯a(chǎn)過程中不可避免的會(huì)逸散出些許天然氣，當(dāng)空氣中逸散的天然氣達(dá)到爆炸極限的濃度時(shí)遇到明火就會(huì)發(fā)生爆炸;未達(dá)到爆炸極限遇到明火就會(huì)燃燒。兩種結(jié)果都會(huì)造成巨大的損失和危害。

1.3 事故模擬分析

導(dǎo)致天然氣站點(diǎn)泄漏事故發(fā)生的原因總結(jié)為：站點(diǎn)內(nèi)的管道發(fā)生破裂、站場的設(shè)備運(yùn)行發(fā)生故障等。

2 PHAST軟件模擬-算

2.1 PHAST軟件介紹

挪威的DNV公司研制出了PHAST軟件，該軟件能夠?qū)σ夯烊粴鈨?chǔ)蓄站的泄露擴(kuò)散和火災(zāi)爆炸情況進(jìn)行定量的計(jì)算和定性影響的分析。將事故發(fā)生頻率及事故發(fā)生過程進(jìn)行總結(jié)，再結(jié)合泄露介質(zhì)的具體特性、溫度、風(fēng)速、火源位置等條件，計(jì)算出事故的火災(zāi)熱輻射范圍及爆炸沖擊波范圍。

2.2 參數(shù)設(shè)置

在PHAST軟件中輸入下列數(shù)據(jù)，對(duì)天然氣的泄露擴(kuò)散進(jìn)行模擬：平均氣溫8.0℃，當(dāng)?shù)仫L(fēng)速分別為1.5m/s和2.lm/s，地形平坦，氣量為9277xl04Nm3/d，管道運(yùn)行壓力7.OMPa，占地面積42171m2，進(jìn)站溫度20℃，進(jìn)站計(jì)算物質(zhì)設(shè)定為甲烷。

2.3 事故模型建立

站場存在因高壓、腐蝕、破裂造成的天然氣泄露的危險(xiǎn)，隨時(shí)可能引發(fā)火災(zāi)和爆炸等災(zāi)害。在建立事故模型時(shí)考慮天然氣泄露和破裂兩種情況，輸入設(shè)定參數(shù)后利用PHAST軟件計(jì)算出特定條件下的事故后果。

2.4 計(jì)算結(jié)果

通過對(duì)泄露和破裂事故的頻率計(jì)算，將各項(xiàng)參數(shù)輸入PHAST軟件得出的站場事故后果計(jì)算結(jié)果如表1所示。

3 事故后果分析

（1）分析結(jié)果：該站場工藝裝置區(qū)發(fā)生泄漏事故的頻率較高。原因分析：場內(nèi)設(shè)備、管線集中分布于工藝裝置區(qū)，導(dǎo)致各閥門、接頭等皆成為易泄露部位。

（2）分析結(jié)果：該站場在熱輻射影響下造成的事故后果較嚴(yán)重，噴火、火球及爆炸的影響范圍廣。

4 結(jié)論

（1）用PHAST軟件模擬天然氣泄露擴(kuò)散的影響進(jìn)行計(jì)算能夠?qū)U(kuò)散的面積進(jìn)行定量描述，且準(zhǔn)確度較高、直觀性良好。

（2）平坦地區(qū)，孔徑越大、風(fēng)速越大擴(kuò)散的面積會(huì)不斷增大，其中孔徑的大小對(duì)擴(kuò)散的面積影響更為明顯。

（3）通過設(shè)置不同的數(shù)據(jù)情況對(duì)液化天然氣的擴(kuò)散面積和濃度進(jìn)行計(jì)算，為研究不同指標(biāo)和不同因素對(duì)泄露擴(kuò)散造成的危害進(jìn)行了有效評(píng)估，為消除和預(yù)防其造成的危害提供了幫助。

參考文獻(xiàn)

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