蒸气云爆炸计算

LNG储罐区BLEVE爆炸危险性分析及扑救对策

数学模型计算方法

现将某液化天然气气化站项目中可能发生的危险化学品事故为LNG储罐泄漏发生事故。该LNG气化站现有6个150m3储罐。其发生爆炸事故所影响范围见如下分析：

1）沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）模型

假设LNG储罐突然瞬间泄漏时，储罐内压力平衡破坏，储罐内压力急剧减少，LNG急剧气化，大量气化后的天然气（CNG）释放出来，遇到点火源就会发生剧烈的燃烧，产生巨大的火球，形成强烈的热辐射，即发生沸腾液体扩展蒸气爆炸。

沸腾液体扩展蒸气爆炸的主要危险是强烈的热辐射，近场以外的压力效应不重要。其火球的特征可用国际劳工组织（ILO）建议的蒸气爆炸模型来估算。火球半径的计算公式为：

R=2.9W1/3

式中R——火球半径，m；

W——火球中消耗的可燃物质量，kg。

对单罐储存，W取罐容量的50%；双罐储存；W取罐容量的70%；多罐储存，取W为罐容量的90%。

2）该LNG气化站沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）模型计算

该气化站储存有6个150m3储罐。假设1个150m3LNG储罐发生燃烧爆炸，燃烧物质取该LNG储罐最大储存量的90%，则燃烧物质的质量为：W=90%Vρ=150×0.46×90%=62.1吨

V——储罐体积，m³

ρ——密度，103kg/m³

代入式中，得到：

火球半径R=2.9(62100)1/3=79.83(m)

火球持续时间按下式计算:

t=0.45W1/3=0.45（62100）1/3 =13.39(s)

目标接收到热辐射通量的计算，按下式计算：

q(r)=q0R2r(1-0.058 Inr)/(R2+r2)3/2

式中：r——目标到火球中心的水平距离，m；

q0——火球表面的辐射通量，W/m2。对柱形罐取270kW/m2，球形罐取200kW/m2。

R——火球半径，m。

有了热辐射q（r），即可求不同伤害、破坏时的热通量及其半径。

死亡可根据下式计算：

P r=-36.38+2.56 In(tq14/3)

式中：P r=5

t-火球持续时间。

重伤可根据下式计算：

P r=-43.143+3.0188 In(tq24/3)

轻伤可根据下式计算：

P r=-39.83+3.0188 In(tq34/3)

通过q1、q2、q3可以求得对应的死亡半径R1、重伤半径R2及轻伤半径R3。经计算，上述LNG发生火灾爆炸事故造成的人员伤亡范围见下表。

表8-18 化学品出现火灾爆炸事故造成人员伤亡的范围

LNG 62.1 87.5 100.1 131.2 118.4

3）小结

通过计算，如果贮存区LNG储罐发生扩展蒸气爆炸，火球半径分别为79.83m，死亡半径分别为87.5m。将会危及到厂区人员的生命安全甚至会对厂外的正常生产造成影响，极端情况下会引起周边单位的二次事故发生，造成灾难性的破坏。因此，应该严格落实防火、防爆措施，防止火灾、爆炸事故的发生。