劉秀云(湖南省安全技術(shù)中心，湖南 長沙 410011)

0 引言

液氨為化工行業(yè)中的常見原料，常用于制冷。發(fā)生泄漏后液氨同空氣混合形成可燃性擴(kuò)散蒸汽云團(tuán)，遇火源可發(fā)生火災(zāi)爆炸，極易造成重大人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。液氨屬于第2.3類有毒氣體，具有毒性及刺激性。近年液氨泄漏事故多發(fā)，對人民生命財(cái)產(chǎn)及環(huán)境造成巨大潛在危害。如2013年6月3日，吉林省德惠某禽業(yè)公司因電氣短路火災(zāi)，導(dǎo)致液氨管道發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，造成121人死亡，76人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1.82億元；2013年8月31日，上海某冷藏公司因液氨管路系統(tǒng)管帽脫落，引發(fā)液氨泄漏，導(dǎo)致15人死亡、26人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失2510萬元；2015年11月28日，河北省邯鄲某化工廠發(fā)生液氨泄漏，造成3人死亡、8人受傷；2017年7月15日，河南漯河某工廠液氨儲罐發(fā)生泄漏，造成500m范圍內(nèi)居民緊急疏散。

分析上述事故案例可知，液氨具備毒害性、腐蝕性及易燃易爆性，因此液氨事故發(fā)生后，若處置不當(dāng)，會造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失及環(huán)境污染。本文以ALOHA軟件為工具，在設(shè)定的情境下對液氨儲罐泄漏事故后果進(jìn)行模擬，明確事故后果影響范圍，為事故應(yīng)急救援提供參考依據(jù)。

1 事故情景分析

1.1 可能發(fā)生的事故分析

液氨泄漏后若沒被立即點(diǎn)燃，會在空氣中形成毒性蒸汽云擴(kuò)散至周圍；毒性蒸汽云若在較小空間內(nèi)被點(diǎn)燃會導(dǎo)致蒸汽云爆炸，若在較大空間內(nèi)被點(diǎn)燃會出現(xiàn)閃火。若液氨泄漏后被立即點(diǎn)燃，可能會產(chǎn)生BELEVE火球或噴射火。

1.2 情景假設(shè)

以長沙某化工廠液氨儲罐泄漏事故為例開展事故情景模擬分析。模擬中所涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 模擬計(jì)算中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2 事故后果模擬

2.1 毒性

在ALOHA軟件中，應(yīng)用AEGL指標(biāo)(acute exposure guideline level，急性暴露指導(dǎo)濃度)描述液氨毒性傷害區(qū)域范圍。在假設(shè)情境下液氨毒性模擬擴(kuò)散圖如圖1所示。分析圖1，在3.2m/s風(fēng)速下，液氨毒性區(qū)域致死區(qū)域(AEGL-3，60min內(nèi)暴露濃度高于1100ppm)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?10m，液氨毒性區(qū)域重傷區(qū)域(AEGL-2，60min內(nèi)暴露濃度高于160ppm)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?670m，液氨毒性區(qū)域輕傷區(qū)域(AEGL-1，60min內(nèi)暴露濃度高于30ppm)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?060m。對圖1中的3060m處、1670m處、710m處三點(diǎn)進(jìn)一步分析，分析其60min內(nèi)的濃度變化值，如圖2、圖3、圖4所示。

圖1 液氨泄漏毒氣擴(kuò)散后果模擬圖

圖2 3060m處液氨瞬時(shí)濃度值

圖3 1670m處液氨瞬時(shí)濃度值

圖4 710m處液氨瞬時(shí)濃度值

2.2 蒸汽云擴(kuò)散閃火區(qū)域

在ALOHA軟件中，應(yīng)用爆炸下限指標(biāo)(LEL急性暴露指導(dǎo)濃度)描述液氨蒸汽云擴(kuò)散閃火傷害區(qū)域范圍。在假設(shè)情境下液氨火焰模擬擴(kuò)散圖如圖5所示。分析圖5，在3.2m/s風(fēng)速下，液氨蒸汽云擴(kuò)散閃火傷害致死區(qū)域(60%LEL，暴露濃度高于90000ppm)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?67m，液氨蒸汽云擴(kuò)散閃火傷害重傷區(qū)域(10%LEL，暴露濃度高于15000ppm)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?6.9m。對圖5中的56.9m處、167m處兩點(diǎn)進(jìn)一步分析，分析其60min內(nèi)的濃度變化值，如圖6、圖7所示。

圖5 液氨泄漏閃火傷害后果模擬圖

圖6 167m液氨瞬時(shí)濃度值

圖7 56.9m處液氨瞬時(shí)濃度值

2.3 蒸汽云擴(kuò)散爆炸區(qū)域

在ALOHA軟件中，應(yīng)用沖擊波超壓指標(biāo)描述液氨蒸汽云擴(kuò)散閃火傷害區(qū)域范圍。在假設(shè)情境下液氨火焰模擬擴(kuò)散圖如圖8所示。分析圖8，在3.2m/s風(fēng)速下，液氨蒸汽云擴(kuò)散爆炸傷害造成周圍玻璃損壞(壓力值大于1.0psi)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?9.6m。

圖8 液氨泄漏蒸汽云擴(kuò)散爆炸傷害后果模擬圖

2.4 噴射火輻射傷害

圖9 液氨泄漏噴射火傷害后果模擬圖

在ALOHA軟件中，應(yīng)用熱輻射指標(biāo)描述液氨噴射火輻射傷害區(qū)域范圍。圖9是在假設(shè)情境下液氨火焰的模擬擴(kuò)散圖。分析圖9，在3.2m/s風(fēng)速下，液氨泄漏噴射火傷害致死區(qū)域(熱輻射高于10.0kW/m2)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?8.2m，液氨泄漏噴射火傷害致死區(qū)域(熱輻射高于5.0kW/m2)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?3.1m，液氨泄漏噴射火傷害致死區(qū)域(熱輻射高于2.0kW/m2)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?7.8m。

2.5 BLEVE火球輻射傷害

在ALOHA軟件中，應(yīng)用熱輻射指標(biāo)描述BLEVE火球輻射傷害區(qū)域范圍。圖10是在假設(shè)情境下液氨火焰模擬擴(kuò)散圖。分析圖10，在3.2m/s風(fēng)速下，液氨泄漏噴射火傷害致死區(qū)域(熱輻射高于10.0kW/m2)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?7.6m，液氨泄漏噴射火傷害致死區(qū)域(熱輻射高于5.0kW/m2)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?12m，液氨泄漏噴射火傷害致死區(qū)域(熱輻射高于2.0kW/m2)最遠(yuǎn)覆蓋區(qū)域?yàn)?78m。

圖10 液氨泄漏BLEVE火球傷害后果模擬圖

3 結(jié)語

在溫度25℃，風(fēng)速3.2m/s，風(fēng)向E的假設(shè)情境下，應(yīng)用ALOHA軟件對液氨儲罐泄漏事故后果進(jìn)行分項(xiàng)模擬。模擬結(jié)果表明，液氨儲罐泄漏傷害區(qū)域覆蓋最廣的為毒性傷害，其次分別為BLEVE火球傷害、閃火、噴射火、蒸汽云爆炸傷害。應(yīng)根據(jù)不同傷害類型及范圍，編制不同的應(yīng)急預(yù)案，采取不同的疏散及救援措施。