張燕良,魏傳深,李 寧
(1.中國石油大學(xué)(華東),山東 青島 266580,2.中國石油化工股份有限公司洛陽分公司,河南 洛陽 471001;3.中國化工正和集團(tuán)股份有限公司,山東 東營 257342)
化工廠液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas,以下簡稱LPG)泄漏后會造成著火爆炸事故[1],造成人員傷害、環(huán)境破壞和財產(chǎn)損失,并同步帶來負(fù)面輿情影響。艾嬋[2]采用事故樹法尋找LPG儲罐失效的原因分析,并對失效事故指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化選取。李寧等[3]通過ALOHA研究了儲罐泄漏后環(huán)境條件變化對后果嚴(yán)重程度的影響。本文分析了泄漏事故的原因和事故分類分析,通過ALOHA模擬石化LPG儲罐泄漏后的不同事故場景,提出針LPG泄漏防范措施議,為做好石化企業(yè)LPG儲罐泄漏應(yīng)急管理奠定基礎(chǔ),對企業(yè)安全管理工作具有重要的意義。
表1 液化石油氣的理化性質(zhì)Table1 corresponding general situation of LPG in fixed conditions
LPG是油田開采和石油煉制過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品,是一種伴生氣,其主要成分是C3和C4,另外還有少量的甲烷、乙烷、乙烯、水蒸氣等化合物。某煉油廠的LPG儲罐區(qū)有4個球罐、多個臥式圓筒形儲罐,兩個在用的球罐其單罐容積均為400m3,相關(guān)的操作規(guī)格有:充裝率小于85%、溫度控制在-10~50℃、壓力為0.82MPa. LPG相應(yīng)理化性質(zhì)如表1。
LPG儲罐泄漏后,著火并引發(fā)爆炸的原因有以下幾方面:
(1) 設(shè)計施工不合理,儲罐實際承壓能力低于設(shè)計壓力,投入運行后容易發(fā)生罐體爆裂事故。
(2) 設(shè)備質(zhì)量問題有:所選材料規(guī)格不達(dá)標(biāo)、設(shè)計不合理、焊接技術(shù)差、相關(guān)部件密封性差等導(dǎo)致儲罐整體質(zhì)量不好。
(3) 缺少必要的關(guān)鍵性安全附件,如:安全閥、壓力計、液面計、檢測儀、溫度計等。
(4) 儲罐溫度過高導(dǎo)致罐內(nèi)介質(zhì)過熱氣化,實際運行壓力超過設(shè)計壓力,若安全閥等裝置失效,隨時會發(fā)生爆炸。
(5) 因腐蝕導(dǎo)致器壁變薄,容器強(qiáng)度下降,容易出現(xiàn)裂縫,引起泄漏爆炸。(6) 罐體局部泄漏,內(nèi)部鋼材發(fā)生冷脆,引發(fā)物理爆炸。
LPG泄漏事故歸類分析如表2。
表2 LPG泄漏事故歸類分析Table2 Classification analysis of LPG leakage accidents
罐內(nèi)介質(zhì)為油品成分液態(tài)丙烯為例,研究不同場景的影響。通過ALOHA軟件輸入相關(guān)參數(shù),具體設(shè)置見表3。球罐內(nèi)儲存液體占罐體容積的80%。
表3 ALOHA軟件參數(shù)Table3 the technical parameter of ALOHA
圖1為泄漏后的有毒重氣擴(kuò)散的事故場景,造成中毒傷害的三個等級的危險距離分別是:PAC-3為120m、PAC-2為268m、PAC-1為268m。圖2為泄漏后發(fā)生噴射火事故場景模擬后果,可能在60秒內(nèi)致命(10.0kW/m2)距離為11m,60s內(nèi)二級燒傷(5.0kW/m2)等級的距離為15m,60s內(nèi)傷害(2.0 kW/m2) 等級的距離為23m。
圖3為泄漏后發(fā)生爆炸的場景模擬結(jié)果,可能在60秒內(nèi)致命(10.0kW/m2)等級、60s內(nèi)二級燒傷(5.0kW/m2)等級、60s內(nèi)傷害(2.0kW/m2) 等級的距離分別為680m、960m、1.5km。數(shù)值模擬結(jié)果可為我們處理泄漏后的事故防范提供了技術(shù)支持。
圖1 重氣擴(kuò)散模擬結(jié)果Fig.1 Simulation result of heavy Gas
圖2 噴射火熱輻射模擬結(jié)果Fig.2 Simulation result of thermal radiation from jet fire
圖3 火球熱輻射模擬結(jié)果Fig.3 Simulation result of thermal radiation from fireball
4.1.1 預(yù)防明火
儲罐區(qū)域應(yīng)強(qiáng)制性禁止明火,如吸煙攜帶火種等,應(yīng)貼上醒目警告標(biāo)志。切忌在氣體容易聚集的低洼、坑道、下水道等處明火作業(yè)。因搶修需動火時,必須嚴(yán)格辦理作業(yè)動火審批;在清洗、修理、調(diào)整部件時,如沒切斷相關(guān)聯(lián)的設(shè)備,則禁止作業(yè)。
4.1.2 避免摩擦火花
罐區(qū)多設(shè)備同時作業(yè),均需采用防爆工具為防止機(jī)器因摩擦產(chǎn)生的火花,應(yīng)隨時注意傳送帶等部件有良好的冷卻。在對儲罐區(qū)巡查時需穿不含鐵釘?shù)膭诒P?,?yán)禁搬運鐵器物品,機(jī)動車進(jìn)入儲罐區(qū)需佩戴防火帽。
4.1.3 預(yù)防靜電火花
預(yù)防措施:限制管線內(nèi)的介質(zhì)流動的速度、保持管道內(nèi)部光滑、添加抗靜電劑、使用防靜電涂料;著防靜電的衣物,并在進(jìn)入儲罐區(qū)前消除靜電。
4.1.4 預(yù)防電氣火花
預(yù)防措施:相關(guān)設(shè)備需要避開易燃易爆區(qū)域,如電焊設(shè)備、電機(jī)設(shè)備、照明設(shè)備、充電設(shè)備、熔斷器等;嚴(yán)格控制電氣設(shè)備電壓電流參數(shù);采用防爆類型電氣、照明設(shè)備。
4.1.5 預(yù)防其他點火源
其他點火源有地表高溫、雷鳴電閃、日光輻射等。預(yù)防措施有:禁止易燃易爆危險物品與高溫地表直接接觸、禁止可燃物與高溫管道表面接觸。罐體防雷接地點間的距離保持在2~30m之間、接地裝置接地電阻小于30安,參照GB50160、GB50074、SHT3007等標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
4.2.1 加強(qiáng)安全教育培訓(xùn)
做好員工在崗前三級安全教育(公司級、車間級、班組級),深刻提高安全覺悟,學(xué)好工藝操作和個人防護(hù)知識,員工安全培訓(xùn)到位,為事故應(yīng)急奠定理論基礎(chǔ)。
4.2.2 加強(qiáng)檢查與考核力度
加強(qiáng)風(fēng)險分級管控和現(xiàn)場隱患排查治理。要強(qiáng)化巡檢制度,提高隱患排查質(zhì)量,將隱患扼殺于萌芽。嚴(yán)格安全績效考核制度,落實安全責(zé)任制,強(qiáng)化"全員參與安全管理"的氛圍,讓員工個人業(yè)績考核與安全意識掛鉤,強(qiáng)化鞏固自主安全管理意識。
4.2.3 提高應(yīng)急演練效果
不斷修訂完善應(yīng)急預(yù)案,并定期開展不同形式的演練,加大事故演練真實性、嚴(yán)肅性、實效性,提高對火災(zāi)撲救工作的組織能力,增強(qiáng)員工的消防意識和應(yīng)急處置技能,為事故應(yīng)急積累實戰(zhàn)經(jīng)驗。
通過對LPG泄漏后果模式研究,得出如下結(jié)論:
(1)采用ALOHA模擬了泄漏后果場景的影響,為泄漏后的事故防范提供技術(shù)支持。
(2)從點火源控制和加強(qiáng)人員安全管理方面提出防范措施,為石化企業(yè)LPG儲罐安全管理奠定基礎(chǔ),對同行業(yè)安全管理具有借鑒意義。