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城市液化石油氣碼頭危險、有害因素分析、火災

發布時間:2012-06-08 09:46所屬分類:綜合論文瀏覽:1加入收藏

本文對國內液化氣碼頭存在的危險有害因素進行辨識、分析,并采用火球和爆燃、蒸汽云爆炸(VCE)傷害數學模型分析評價液化石油氣(3000m3氣船)泄漏造成

  1概述
  八十年代,隨著我國石油化互迅速發展,城市已廣泛使用液化氣,數量也不斷增加,現年用液化氣達300余萬噸,為“七五”計劃末期的四倍,隨著液化氣需求的激增,來源一方面由國內主要大型煉油廠提供,另一方面也來自于不斷遞增的進口量,并形成了液化氣來源多渠道化的形勢。沿海福建、廣東、海南、上海、浙江、江蘇等省、市已新建液化氣碼頭及儲運基地二十多個。液化氣裝運規模日益擴大,技術裝備水平已接近發達國家。
  但是,我國在發展液化氣中,存在分散經營、規模較小、設備利用率低等問題,這些問題將造成重大危險源數量增大、消防安全性降低和消防負荷提升等次生問題,本文通過對城市液化氣碼頭進行危險、有害因素分析,并就某液化石油氣碼頭的情況進行消防安全事故模擬,從而提出對液化石油氣碼頭存在問題的解決方案。
  2主要危險因素和有害因素分析
  液化石油氣碼頭主要涉及產品有液化石油氣等。因此碼頭站在生產過程中存在的主要危險和有害因素是火災、爆炸、中毒、氣體泄露等危害。
  2.1 生產過程燃爆危害因素分析
 ?、?、船儲存的物料如液化石油氣等都具有易燃易爆危險特性,如在碼頭裝卸時管道、閥門、容器等處密封不良,造成物料泄漏出來與空氣形成爆炸性混合物,遇明火和高熱、靜電火花可發生火災和爆炸,會引起災難性后果。
 ?、?、船在進出、??看a頭時,如遇大風、洪水、大霧等不良自然條件,操作人員未及時妥善處理或操作不當,有可能會發生翻船、碰撞、觸礁等事故,造成船體破裂、物料泄漏,如果處理不及時將造成環境污染、火災和爆炸等事故,引起嚴重后果。
 ?、?、氣船、躉船、管線掃艙、掃線、檢修時,如未按檢修活動或作業操作規程作業,動火前未將管線內殘存物料吹掃干凈,未按規范設置盲板,未進行氣體分析,檢修作業時可引燃著火,引發火災和爆炸事故。
 ?、?、碼頭卸氣設施、儲罐區、泵棚等裝置在生產過程中,如控制系統發生故障,可引發氣體泄漏事故;如防雷防靜電設施出現故障,導致靜電積聚產生靜電火花、造成雷擊引發火災和爆炸事故,造成重大危害。
  2.2物料泄漏事故危害分析
  生產過程中發生泄漏事故大部分是安全管理的原因,一般是由于作業者脫離崗位,擅離職守,在裝卸作業時,接頭或連接法蘭未緊固好、或墊片老化損壞,在油泵輸出時發生泄漏,輸氣管線連接不牢,維修作業與操作控制室之間缺乏嚴格的聯系制度等操作人員違反安全操作規程或操作失誤而導致發生的;另一個原因在于管道的制造、安裝、使用、維護保養及檢修等違反有關規定,錯開閥門或管線出口堵塞,閥門突然動作或泵突然停止,輸氣管路上沒有卸壓保護設施,熱脹冷縮等設備的缺陷。發生泄漏事故的地點一般在裝卸碼頭、輸氣管線上。
  2.3壓力管道破壞事故危害分析
  由于壓力計量儀器失靈、受熱膨脹等,導致管道內壓力上升,超過設計壓力時,管道由于過度塑性變形而發生破裂,造成大量的帶壓氣體迅速擴散,形成爆炸性混合氣體,遇到明火燃燒爆炸,產生非常危險的后果。
  2.4中毒危害分析
  根據液化石油氣碼頭的工藝流程及總平面布置,生產操作過程中存在氣體危害的作業場所包括碼頭作業區、裝卸料口等,具體見表2-1。
序號 作業場所 作業性質及危害原因
1 儲罐區的罐頂檢尺口 計量工對罐內液位進行檢尺計量時,有毒有害氣體對作業人員構成毒害
2 碼頭裝卸料口 操作人員在裝卸作業時,氣體從卸料口排(逸)出,構成危害
3 檢修作業 操作人員在對儲罐、物料管道進行檢修作業時,氣體排(逸)出,構成危害
  表2-1氣體危害作業場所概況
  3火災事故模擬
  3.1重大事故概率分析
  液化石油氣碼頭以3000 m3氣船為例,列出相關事故概率作為液相原料事故概率分析的參考。
  3.2 重大事故模擬預測
  采用火球和爆燃、蒸汽云爆炸傷害數學模型分析評價液化石油氣(3000m3氣船)泄漏造成的危害 ,按超壓-沖量準則確定人員傷亡區域。
  (1)、火球與爆燃事故預測評價
  1)、火球半徑
  火球半徑按如下公式計算:
  R=2.665M0.327
  R-火球半徑,m
  M-急劇蒸發的可燃物質的質量,kg
  液化石油氣的密度為800kg/m3,氣船容積為3000 m3,故球罐中的質量M=800×3000=2400000kg
  R=2.665×24000000.327=325.1m
  2)火球持續時間
  t=1.089M0.327
  t-火球持續時間,s
  t=1.089×24000000.327=132.8s
  3)火球燃燒時釋放的輻射熱通量
  HC-燃燒熱,J/kg
  η-效率因子,取決于容器內可燃物質的飽和蒸氣壓p, η=0.27p0.32
  HC(以丙烷計)為46.3×106 J/kg,p(以20℃丙烷計)為0.835MPa
  故Q=0.27×0.8350.32×46.3×106×2400000/106.8=1.36×1011 W
  4) 目標接受到的入射熱輻射強度
  距離池中心某一距離(x)處的入射熱輻射強度為:

  式中:I—熱輻射強度,kW/m2;
  Q— 總輻射通量,kW
  Tc—熱傳導系數,取值為1;
  χ—目標點到火球中心的水平距離,m。
  火災通過熱輻射方式影響周圍環境,當火災產生的足夠大時,可使周圍的物體燃燒或變形,強烈的熱輻射可能燒毀設備甚至造成人員傷亡等。
  火災損失估算建立在熱輻射強度與損失等級的相應關系上,火球和爆燃傷害數學模型分析法不同熱輻射強度造成傷害和損失的關系,其關系見表3-1。

熱輻射強度
(kW/m2)
目標距池火中心距離(m) 對設備的損壞 對人的傷害
37.5 779 操作設備全部損壞 1%死亡(10S)
100%死亡(1min)
25 919 在無火焰,長時間輻射下,木材燃燒的最小能量 重大燒傷(10S)
100%死亡(1min)
12.5 1300 有火焰時,木材燃燒,塑料熔化的最低能量 1度燒傷(10S)
1%死亡(1min)
4.0 2297   20 S以上感覺疼痛,未必起泡
1.6 3633   長期輻射無不舒服感
  表3-1 不同熱輻射強度所造成的傷害和損失  (2)、蒸汽云爆炸事故預測評價
  1)、液化石油氣蒸氣云爆炸的TNT當量WTNT
  WTNT =aWfQf/QTNT
  式中:WTNT-可燃氣體蒸氣云的TNT當量,(kg);a-可燃氣體蒸氣云的TNT當量系數,取0.04;Wf—蒸氣云爆炸中可燃氣體總質量,(kg),按總泄漏量的25%計;Qf-可燃氣體的燃燒熱,(MJ/kg);QTNT-TNT的爆炸熱,一般取4.52(MJ/kg)。
  WTNT =aWfQf/QTNT=0.04×2400000×25%×46.3×103/4.52×103=245840(kg)
  2)、爆炸死亡區(死亡半徑R)
  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,其內徑為零,外徑為R1(m),計算式為:
  R1 =13.6(WTNT/1000)0.37
  式中:WTNT——可燃氣體蒸氣云的TNT當量(kg)
  R=13.6(WTNT/1000)0.37=13.6(245840/1000)0.37
  R=104.25m
  4 消防安全對策措施
  4.1消防水系統對策措施
  (1)油品碼頭所配備陸上和水上的消防設施,應能滿足撲救碼頭火災和油船的初起火災的要求
  (2)碼頭消防設施應按下列方式設置:
  1)裝卸甲、乙類油品的一級碼頭,可采用固定式水冷卻和泡沫滅火方式;
  2)裝卸甲、乙類油品的二級碼頭及丙類油品的一級碼頭,可采用半固定式水冷卻和泡沫滅火方式;對具備車輛通行條件的碼頭宜采用移動式消防炮;
  3)裝卸甲、乙類油品的三級碼頭和丙類油品的二級及以下的碼頭,可采用移動式水冷卻和泡沫滅火方式;
  (3)油品碼頭消防給水的水源可由天然水源、給水管網或消防水池供給
  (4)當利用消防水池儲存消防水時,消防水池的容積,應滿足火災延續時間內岸上消防設施用水量的要求。
  4.2消防設施對策措施
  (1)消防設施的應選用泡沫炮,泡沫槍;水炮,水槍;干粉炮,干粉槍;消防船,拖消兩用船;
  (2)消防泵房的耐火等級不應低于二級,其位置宜靠近裝卸油品碼頭,但與保護對象的距離不宜小于35m,并應滿足水泵啟動后將水或泡沫混合液輸送到最遠滅火點的時間不超過5min的要求;
  (3)每臺消防水泵有獨立的吸水管,應設備用泵。
  4.3滅火器配置對策措施
  (1)碼頭裝卸區內宜設置干粉型或泡沫型滅火器,碼頭的中央控制室、裝載臂控制室、消防控制室和變電所等宜設置二氧化碳等氣體滅火器
  (2)碼頭裝卸區內設置的滅火器的規格應按規范要求設置
  (3)碼頭裝卸區內手提式干粉滅火器的配置,應符合下列規定:
  l)裝卸甲、乙類油品的碼頭,滅火器最大保護距離不應超過9m,裝卸丙類油品的碼頭不應超過12m;
  2)每一個配置點的滅火器數量不應少于2具;
  3)在甲、乙類油品裝載臂或接口15m范圍內宜增設一輛推車式干粉滅火器
  4.4其他措施
  躉船裝卸工藝控制室應配備接收火災報警、發出火災聲光報警信號的裝置。
  5結論
  通過對城市液化石油氣碼頭生產中存在的主要危險、有害因素進行分析和識別,火災、爆炸、中毒、油品泄漏等主要危險、有害因素。若采用3000m3氣船發生火災爆炸可能造成的死亡半徑達104.25m,如發生火災、爆炸事故,產生的后果非常嚴重,因此,應采取符合規范要求的消防技術、管理對策措施,并將之作為城市重大危險源進行重點消防安全管理。

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