2.2.2池火模型验证

将研发的LNG池火热辐射模型计算结果分别与LNGFire3模型和PoFMISE模型发表的标准计算结果^[9]进行比较，来验证模型的可靠性，验证结果见表3。研发模型综合LNGFire3固体火焰模型原理的优点和PoFMISE对大型池火表面热辐射力的修正，获得的结果介于两种模型之间，对于小型池火较贴近LNGFire3，大型池火贴近PoFMISE，其相对误差约为2.5％的正偏差，说明预测结果更趋安全。由此可知，研发的池火热辐射模型综合了LNGFire3和PoFMISE模型的优点，是合理、可靠的。本模型还可对方形池火进行模拟，表3中同时列出相同当量直径的方形池火的计算结果。

 

 

设某LNG站场用于城市燃气供应，站场内有2只LNG储罐。场内储罐区、气化区、装卸车区等生产区均属于危险区，其中储罐储存大量LNG，属重要危险源，笔者仅对装卸车区的泄漏扩散事故和储罐区的池火事故进行防火间距计算，其他危险源防火间距计算原理相同，以此类推。利用平台对蒸气扩散事故和池火热辐射事故进行分析计算，确定站场与周边环境 (如居民区、公共聚集地等)之间的防火间距。

3.1.1泄漏扩散事故场景设定

设定蒸气扩散事故发生在装卸车区，分为有集液池和无集液池两种情况进行模拟计算。LNG从卸料口泄漏，泄漏速率0.05 m³/s，持续10 min。泄漏的LNG流入集液池(有集液池)或地面(无集液池)，发生闪蒸气化，瞬时产生大量蒸气，形成低温的重气云团沿下风向扩散。依据NFPA 59A—2009标准，结合当地气象条件，设定重气扩散发生时的大气及环境条件如表4。

 

3.1.2 池火热辐射事故场景设定

依据NFPA 59A—2009标准，设定池火发生的大气环境条件为：风速10 m／s、大气温度30℃、相对湿度70％。假定储罐内的LNG完全泄漏到围堰，并引发池火事故，一种情况为两个储罐共用一个方形围堰，一种情况为单个储罐建立圆形围堰。

3.2.1 泄漏扩散事故安全距离计算结果

NFPA 59A—2009标准规定，重气扩散事故中站场建筑红线处LNG蒸气在空气中平均浓度不超过甲烷燃烧下限的50％(即2.5％)。利用平台对装卸车区的蒸气扩散事故进行计算分析，事故影响范围如图1。由图1-a可知，由于设置了集液池，形成的LNG溢出范围及重气云团尺寸较小(图中圆形区域所示)，甲烷体积浓度2.5％的等值线的影响范围有限；由图1-b可知，由于未设置集液池，形成的LNG溢出范围及重气云团尺寸(图中圆形区域所示)远大于有集液池的情况，相应甲烷体积浓度2.5％的等值线影响范围非常大，远远超出厂区范围。因此，在厂区的危险区域设置集液池收集泄漏的LNG，可有效控制重气云团尺寸，减小LNG泄漏扩散造成的危害范围。

 

 

3.2.2 池火热辐射事故安全距离计算结果

NFPA 59A—2009标准对热辐射安全值的限定如表5所示，依据标准对火灾热辐射强度安全值的规定，利用平台分别对方形和圆形围堰内池火热辐射进行计算分析，热辐射影响范围如图2。由图2-a可知，两个储罐共用一个围堰，导致池火面积较大，热辐射波及厂区周围较大范围；由图2-b可知，对单个储罐建立与储罐外罐相当的圆形高围堰(如双容罐和全容罐)，可大大减小池火面积，热辐射波及范围明显缩小，且避免当只有单个储罐发生泄漏而引发与它共用一个围堰的储罐发生连带事故。因此，为减小池火事故波及范围，在设置储罐围堰时，应考虑尽量减小围堰面积，即减小池火面积，必要时可在储罐周围设置高围堰或采用双容罐和全容罐，一方面可将火灾控制在较小范围，另一方面可尽量减小对附近其他危险源的影响，以免发生连带事故。这也正是为什么国际上普遍认为采用双容罐或全容罐安全等级高的原因。

 

1)计算LNG站场内主要危险源和工艺设施的防火间距，应采用可靠的、经实际应用验证准确可靠的数学模型，预测事故后果影响的范围，确定安全距离。

2)事故数学模型的建立是防火距离安全分析评估的重要技术手段。建立科学、准确、可靠的事故模型，分析站场潜在的危险，可保障已建站场的安全运行，并为新建、拟扩建站场的安全设计提供依据。

3)笔者研发的重气扩散模型和池火热辐射模型及液化天然气(LNG)站场危险性分析平台，可用于LNG站场选址、规划和设计过程中，站场主要危险源及工艺设施防火安全间距的分析和确定。

4)为减小LNG事故影响范围，应在LNG站场危险区域采取相应的防护措施，如在厂区危险区域或危险设备处设置集液池收集泄漏的LNG；在储罐区设置围堰控制火灾面积且应考虑尽量减小围堰面积，必要时可在储罐周围设置高围堰或采用双容罐和全容罐。

[1] RAJ P K，LEMOFF T.Risk analysis based LNG facility siting standard in NFPA 59A[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2009，22：820-829.

[2] National Fire Protection Association.Standard for the production，storage，and handling of liquefied natural gas (LNG)[S].NFPA 59A-2009，2009.

[3] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50183—2004石油天然气工程设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2004.

[4] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50028—2006城镇燃气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[5] 孙标，郭开华.LNG池火热辐射模型及安全距离影响因素研究[J].中国安全科学学报，2010，20(9)：51-55.

[6] 孙标，郭开华.LNG重气扩散安全距离及影响因素[J].天然气工业，2010，30(7)：110-ll3.

[7] KOOPMAN R P，BAKER J，CEDERWALL R T，et al.LLNL／NWC 1980 LNG spill tests(Volume I)Burro series data report[R].CA(USA)：Lawrence Livermore National Lab.，l982.

[8] MOHAN M，PANWAR T S，SINGH M P.Development of dense gas dispersion model for emergency preparedness[J].Atmosphere Environment，l995，29(16)：2075-2087.

[9] RAJ P K.Spectrum of fires in an LNG facility assessments，models and consideration in risk evaluations：final technical report[R].Washington DC：U.S.Department of Transportation Pineline & Hazardous Materials Safety Administration,2006.