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1、1LNG 储罐的情况简介1.1 液化天然气储罐的基本情况沈阳市于洪区细河 LNG 加气站LNG 储罐是储存液化天然气的专业产品，特种设备，三类压力容器，经过探伤，水压气压试验，技术监督局现场检验，出具压力容器检验证书，外部除锈喷漆等工艺制造完成。液化气储罐对受压元件材质、外观尺寸和焊缝质量、运行质量、安装质量、内部装置及安全附件有着严格质量鉴定。本文以容积为 ，底部中心距上游风入孔，储罐直径为 储罐为研究对象，储罐为中型储罐，风速气象条件下围堰对其泄漏扩散的影响进行研究。单容罐，容器内壁为含镍9%合金钢，外壁为碳钢，而辅助容器只是由较低防护堤围成的收液槽，用于防止在内容器发生事故时LNG 外溢
2、扩散。壁顶的悬挂式绝热支撑平台为铝制，罐顶则由碳钢或混凝土制成。罐内绝热材料主要为膨胀珍珠岩。风速为2.5m/s。表1.1为储罐的各参数直径m 容积吗m3罐内压力mpa围堰直径m风速m/s高m 泄漏孔以上液面3 80 0.8 3.18 2.5 12.5 11.51.2 储存的危险物料LNG 的主要成分为甲烷，另外还有少量的乙烷、丙烷、氮气及其他天然气中通常含有的物质，LNG 的甲烷含量应高于 75%，氮的含量应低于 5%。尽管 LNG 的主要组成是甲烷，但不能认为 LNG 等同于纯甲烷。LNG 的危险特性包括易燃易爆，窒息危害，灼伤危害，主要危险指数见表 1.2表 1.1 甲烷的主要危险特性1
3、.3 危险源的辨识危险源是可能导致死亡、伤害、职业病、财产损失、工作环境破坏或这些情况组合的根源或状态。在职业健康安全管理体系 要求 （GB/T 28001-2011）中的定义为：可能导致人身伤害和（或）健康损害的根源、状态或行为，或其组合。危险源由三个要素构成：潜在危险性、存在条件和触发因素。根 据 化 工 企 业 定 量 风 险 评 价 导 则 （ AQ/T3046-2013） ， 附 录 C,对 危 险 度 进 行 评 价 。 本文以LNG储罐作为危险评价单元，危险度等级为II 级，中度危险。可能出现的危险是由于 LNG储罐泄漏或者其他原因所造成的火灾爆炸危险，窒息危险以及灼伤危险，造成
4、人身伤亡及财产损失。根据 GB18218-2009危险化学品重大危险源辨识 ，储存区中 LNG 的最大临界量为 10t。该 LNG 储罐的最大 LNG 储量为 420*80/1000=33.6t（甲烷的液相密度为 420kg/Nm3） ，大于最大临界量标准，所以判定该 LNG 储罐为重大危险源。2.LNG 储罐的事故类型分析LNG的主要危险性是LNG泄漏到空气中产生的。分为LNG气体泄漏与LNG液体泄漏，不同的泄漏会造成不同的事故及危害，LNG储罐泄漏有如下特点：1）气体泄漏速度大，扩散范围广。泄漏出的气体会很快扩散到大气中，甚至有可能形成天然气气云，借助风的作用进行漂移。 2）泄漏事故发生、
5、发展的速度快。3）易造成火灾和爆炸事故。 4）易造成冻伤事故。LNG储罐发生泄漏时，气体与空气进行热量交换使得周围环境温度降低，在场人员的皮肤易被冻伤。 5）使人窒息。虽然液化天然气本身没有毒，但它有含氧量低的性质。如果有人吸入了大量泄漏在空气中的LNG蒸气而没有迅速脱离，就会很快失去知觉，几分钟就会死亡。本文主要对LNG储罐泄漏所造成的火灾和爆炸事故行分析。罐区燃爆事故模式主要有:喷射火, 闪燃与气云爆炸,池火灾,沸腾液体扩展蒸气爆炸等（BLEVE） 。1）喷射火：在内部压力作用下,LNG 大量泄漏、闪蒸,形成射流，在泄漏口处被点燃，由此形成喷射火。2）闪燃与气云爆炸：当 LNG 从低温容器
6、中大量泄漏时,其扩散有一个过程,在其最初由液态变成气态时密度大于周围空气,这时在泄漏的LNG 液相上方就形成了天然气的蒸气云,蒸气云将随风抵达泄漏位置的下风侧,在地面附近形成预混气体,极有可能遇到明火后发生闪燃,若蒸气云达到爆炸极限后遇到火源则直接发生蒸气云爆炸，闪燃与气云爆炸的燃烧将迅速扩散回泄漏位置,可能导致罐体爆炸。蒸汽云爆炸形成的冲击波还可造成更远距离外建筑设施破坏及人员伤亡。3）池火灾：池火灾是指储罐中的可燃液体遇火源或泄漏后遇火源发生的火灾，是可燃液体贮罐区易发生的主要火灾类型。在空气供应充足的开放空气环境中池火灾的主要危害时是热辐射，造成人员伤亡和设备损坏，甚至发生连锁事故。4）
7、沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）：储存有可燃液化气的储罐，如果受到外部火焰的长时间烘烤，储罐的强度将逐步减低当强度下降到一定程度时，储罐将突然破裂，由此带来压力突然降低，液化气迅速气化并燃烧，导致沸腾液体扩展为蒸汽爆炸事故（BLEVE）的发生。沸腾液体扩展为蒸汽爆炸事故一般是比较严重的，能造成巨大的财产损失和人员伤亡。根据对事故类型的分析，可画出 LNG 气体泄漏及 LNG 液体泄漏的事件树。2.1 气体泄漏的事件树分析3 储罐事故后果的模拟计算3.1 泄漏场景及泄漏速率3.1.1 泄漏场景由 于 LNG储 罐 属 于 压 力 容 器 ， 根 据 化 工 企 业 定 量 风 险 评价 导 则
8、 （ AQ/T3046-2013） ， 如 表 2.1， 泄 漏 场 景 可 分 为 5mm孔 径 泄 漏 到 环 境 中 ， 25mm孔 径 泄 漏 到 环 境 中 ， 100mm泄 漏到 环 境 中 和 完 全 破 裂 泄 漏 到 环 境 中 。 3.1.1 气体经孔泄漏根据根据 AQ/T3046-2013化工企业风险评价导则 P0=1.01*105pa，p=8*10 5pa,r=1.31，P0/P=0.125,y=(6+2)/6=1.33,(2/Y+1)Y/Y-1=0.54,因为 0.125(x.y.z) 0.046 0.63 0.51 0.20 0.03在空气中的含量（%） 75.96
9、 48.8338.25 15.50 2.332）位于地面高处的瞬时点源的烟团，地面上的坐标系随烟团移动，坐标系的中心位于烟团的中心烟团中心在 x=ut 处，平均浓度方程为： x 取值（m） 10 30 50 100 200(x.y.z) 0.89 0.67 0.44 0.2 0.08在空气中的含量（%） 69.93 51.94 34.11 15.50 6.203.2 喷射火模拟计算因储罐高度为，泄漏孔中心位于储罐外壁背风侧距地面处所以泄漏孔上方液体高度为11.5m，且没有准确泄漏方向时，宜设为水平方向与风向相同。根据AQ/T3046-2013化工企业风险评价导则 根据资料，Hc=55643.7
10、5J/Kg,又由表 3. 得质量流速，计算出不同场景下的喷射火火焰长度如下表。表 3. 不同场景下的火焰长度泄漏场景 经 5mm 圆形泄漏孔流出经 25mm 圆形泄漏孔流出经 100mm 圆形泄漏孔流出气体完全泄漏(150mm 圆形泄漏孔流出为例)火焰长度/m 0.87 3.64 12.46 18.01气体；（50000*1.38） 0.444/161.66=0.873.64 34.57kg/s12.46 552.64kg/s18.00 1267.2kg/s液体 0.37 0.196kg/s1.53 4.946kg/s、5.25 79.128kg/sF=275X=10： T=1-0.0565l
11、nx=0.87 x=100：0.74Q=3.2 蒸汽云爆炸模拟计算E=3.5*106*80=2.8*108R=0.713R5=3.3 BLEVE 模拟计算根据 AQ/T 3046-2013化工企业风险评价导则E.4.2 沸腾液体扩展为蒸汽云爆炸（BLEVE）计算，确定计算步骤如下：（1） 火球直径计算：火球直径按下式计算：R=2.9W1/3式中，R-火球直径，单位为米，mW-火球中消耗的可燃物质质量，kg ；对于单罐储存， W 取罐容量的 50%，对于双罐储存，W 取罐容量的 70%；对于多罐储存，W 取罐容量的 90%所以，W=420*80*0.50=1.68*104 kg（甲烷的液相密度为
12、 486kg/Nm3）R=2.9*（1.68*104） 1/3=74.27m（2） 火球持续时间的计算t=0.45W1/3式中：t-火球持续时间，sW-火球中消耗的可燃物质质量,kg所以，t=0.45*（1.68*104 ） 1/3=11.53 s（3） 目标接收到热辐射通量的计算q0R2r(1-0.058lnr)q（r）=（R 2+r2） 3/2式中：q 0-火球表面的辐射通量，W/m 2;对于柱形罐取 270W/m2，对于球形罐取200W/m2r-目标到火球中心的平均距离，mr 分别取 10m、100m、800m 、1000m 得出热辐射通量如下表所示。表 3.2 热辐射通量表r/m 40
13、0 600 800 1000q(r)/W/m2 66.8889 52.7314 38.5728 28.23473.2.4 池火模拟计算参照 AQ/T 3046-2013化工企业风险评价导则E.4.1,池火火焰的几何尺寸及热辐射参数按如下步骤计算。围堰直径为 3.18m。D=(4*7.95/3.14)1/2=3.18mm=0.078*（1-e-1.1*1.59）=0.06，空气密度 =1.205g/L,带入数据得，L=7.50mU=（9.8*0.06*1.60/1.205） 1/3=0.92U*=2.5/0.92=2.72F=2.52/(9.8*1.6)=0.40R=2.5*1.6/1.43*1
14、0-4=2.80*104C=0.666*0.40.333*(2.8*104)0.117=1.63=47.73D1=4.80D2=4.48SEPMAX=0.3*0,40*50000/(1+4*7.50/3.18)=575.26SEPACT=575.26*0.2+39.9*0.8=146.97代入数据得，q 0=80.74kW/m2S=10/2.4=4.17 41.7 H=7.5/4,8=1,56 1.56a=(1.562+4.172+1)/(2*4.17)=2.50 20.89b=（1+4.17 2）/(2*4.17)=2.20 20.86k=38.025 44.13j=43.70 45.63v=22.93 0.105A=9.54 1.04B=7.88 1.02V=7.32 0.034Q=80.74（1-0.058ln10）7.32=512.09 2.384.结论本次课程设计是对容积为 80m3 的 LNG 储罐泄漏的火灾爆炸事故的模拟，对可能发生的事故进行了分析及计算，二氧化碳气提发制尿素进行安全设计，首先选择合适的厂址，既能满足化工生产的各方面需求，又能不对周围环境造成不良影响。通过查询规范和化工厂进行区域划分来确
