导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

LNG储罐事故模拟分析

文档作者：要栋梁文档来源：北京市劳动保护科学研究所		点击数：	更新时间： 2021年01月08日
下载地址：点击这里	文件大小： 3.19 MB 共2页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共2页]

本文件共2页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：3.19 MB 共2页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：浅谈大型储罐安全附件的设计

上一篇：苯/甲醇罐区工艺安全防护层设计

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

2014 年3 月
安全管理
LNG 储罐事故模拟分析
要栋梁(北京市劳动保护科学研究所北京100054)
The Accident Simulation Analysis of LNG Tank
Yao Dong-liang (Beijing Municipal Institute of Labor Protection, Beijing,100054, P.R.China)
摘要:本文应用挪威船级社的SFETI 软件对某液化天然气
储罐进行事故模拟，分别选用泄漏扩散、池火灾和爆炸模型进行
模拟计算，得出不同事故的伤害范围和影响区域，为事故救援和
防灾减灾提供了理论依据。
关键词:液化天然气；事故模拟；泄漏
Abstract:Based on the software SAFETI coming from Norway
Veritas, accident simulation of a liquefied natural gas storage tanks
are selected. Leakage and diffusion, tank fire and explosion model
was used to simulate the damage scope and impact area. It can pro⁃
vide a theoretical basis for the emergency rescue and disaster preven⁃
tion and mitigation.
Key Words:Liquefide Natural Gas, accident simulation, leak⁃
age.
天然气是现代化城市生活和工业生产的一种重要能源，为国
家“十二五”能源规划发展的重点，发展天然气可以减轻城市污
染、提高人民生活水平和工业产品质量，社会综合效益显著。液
化天然气（Liquefide Natural Gas，简称LNG）是经过净化处理、
低温液化后的液态天然气，体积仅为原来的1/625，比天然气更
清洁、热值更高、在储存、运输、贸易和应用方面更有优势，在天然
气产业发展过程中，液化天然气将是重要的组成部分，对提高天
然气利用效率、扩展天然气应用领域有重要作用。
一、风险分析方法
目前存在的各类定量风险分析方法较多，本文应用挪威船级
社的SFETI 软件进行事故模拟分析。SAFETI 软件则是用于定
量风险分析和危险性评价的计算软件，完成危险辨识、事故后果
模型、事故频率分析、综合危险定量分析的功能。广泛用于风险
评价、工厂选址与设计、区域和土地使用决策、运输方案优化、设
计优化、提供可接受性安全标准等方面的量化分析。软件建立在
大量实验的基础上得出数学模型，有很强的可信度。不仅可以对
常见的各种工业灾害事故进行较为准确的模拟分析, 还可以分
析事故发生的频率和事故后果对个人和环境的风险值[1]。
该软件可以通过输入相关的工艺设备参数，选择某一事故情
景（如设备的灾难性破坏、泄漏或连接管线失效等），对物料的释
放过程进行模拟；然后采用相应的弥散模型对泄漏出的物料的扩
散或蒸发过程进行模拟，得到可燃易燃或有毒云团的分布结果；
运用一定的火灾模型对事故火灾影响范围进行模拟，运用一定的
爆炸模型对爆炸事故的影响范围进行模拟。
二、危险性分析
液化天然气具有低温、易燃、易爆、易蒸发、易扩散、易流淌、
易产生静电荷的特点。其火灾的特点是火焰传播速度快、质量燃
烧速率大、火焰温度高、辐射热强，易形成大面积火灾，具有复燃
性、复爆性，难于扑灭[2]。
进行事故模拟前，首先应该选定模拟对象和模拟参数。本次
模拟对象选取一个5000m3的液化天然气储罐，常温低压储存（-
162℃），发生灾难性破裂的事故情景。该储罐直径为22m，高
19m，设置在防火堤内，罐区长69m，宽50m，防火堤高2 m。
不同气象参数和地形条件对模拟的结果影响很大。地形条
件假定为开阔陆地扩散，无障碍物。气象条件假定为：风速
2.5m／s，考虑最恶劣状况，风向吹向监测位置；大气稳定度为D
级；环境温度为20℃；大气压力为101kPa。
三、事故模拟
依据工艺特点及天然气的特性，以及气象、地形等条件，选取
液化天然气储罐泄露发生池火灾、罐体完全发生破裂泄露扩散及
发生火灾爆炸的事故情景进行模拟分析。
1.池火灾事故模拟
该情景采用池火灾模型进行模拟计算，将其他形状的罐池均
按照面积等效成圆形液池进行计算。将该液化天然气罐池按照
面积换算，得到等效半径为33m 的圆形。池火灾危害主要是火焰
范围及热辐射引起的危害，经计算可知，热辐射值随着池火距离
的增大而减小，达到37.5kW/m2 的最远距离为62.2m，达到
12.5kW/m2的最远距离为108.0m，达到4kW/m2的最远距离为
174.6m。图1模拟了不同热辐射条件下的影响范围。
图1池火灾模拟分析不同辐射区域图
2.泄露扩散事故模拟
LNG 储罐完全破裂后，液化天然气会急剧气化，气体会顺下
49
2014 年3 月
风向迅速扩散，很快达到爆炸极限，研究天然气能够达到的最远
爆炸极限，对于影响区域内应采取的防火防爆等安全措施具有很
现实的指导意义。该模型还可以设定既有目标坐标值，研究泄露
气体在既有目标的位置可能达到的相关浓度，从而采取针对性的
措施，将事故危害降到最小，该模型计算了距离事故中心50m、
100m、200m 处可能达到的气体浓度。
采用泄露扩散模型对LNG 储罐完全破裂的事故情景进行模
拟计算，达到爆炸上限、爆炸下限及1/2 爆炸下限的扩散范围是
分别为129.3m、367.2m、678.9m，在50m、100m、200m 处的扩散
浓度分别为449574ppm、274322ppm、85328ppm。具体计算结果
见表2。
由计算结果可知，LNG 储罐完全破裂情况下，能够达到爆炸
极限的可燃气体最远能够达到367.2m；在200m 的既有目标处，
可燃气体浓度值在爆炸极限范围内，应该采取防火防爆措施，人
员应及时疏散并撤离，且在可燃气体可能影响范围内的所有目标
均应进行安全性分析和考虑。
表2 罐体破裂导致大量气体泄漏计算结果
易燃物到
达爆炸上
下限时的
扩散范围
浓度
爆炸上
限
爆炸下
限
1/2爆炸
下限
距离(m)
129.3
367.2
678.9
不同距
离下可
燃物的
释放浓
度
距离(m)
50
100
200
浓度
(ppm)
449574
274322
85328
图2 模拟了液化天然气储罐完全破裂后，液池蒸发速率与时
间变化的结果：在事故初始阶段液化天然气的蒸发速率最大，达
到了315kg/s；随着时间的推移，蒸发速率急剧减小，在20min 内
下降到80 kg/s；随后蒸发速率进入一个平缓的下降期，在40min
内下降到60 kg/s，约在2h 内蒸发完毕。
图2罐体破裂液池蒸发速率随时间变化图
3.火灾爆炸事故模拟
火灾爆炸事故是化工生产中最严重的事故类型，其造成的影
响范围大，破坏性强，一旦发生便是灾难性的。该软件选用TNT
当量爆炸模型对液化天然气储罐进行模拟计算，得出冲击波对人
员财产的影响。
经模拟计算，火灾爆炸事故造成的轻伤半径、重伤半径、死亡
半径最远距离分别为4271.6m、1106.0m、855.8m。图3 模拟了
天然气爆炸形成的冲击波造成不同程度伤害的影响范围。
图3 TNT 当量爆炸模型模拟分析不同程度伤害区域
结论及探讨
1.SFETI 作为一种定量风险评价软件，能很好地对石油、化
工装置中各种事故进行定量风险模拟与评价，并能将评价结果以
图表的形式直观形象地表达出来[3]。但要想得出科学准确的模拟
结果，必须建立在对物料特性的认真了解，对工艺装置的深入分
析之上，应结合工程实际对模拟过程中每项参数都要加以推敲，
必要时进行对比分析，从而使模拟结果更准确地反映工程事故实
际。
2.发生池火灾事故时，热辐射值随着池火距离的增大而减
小，而隔堤的存在与有效性对池火灾的辐射范围影响很大。因
此，在应急救援时应保证一定的安全救援距离，根据火灾热辐射
危害区域进行相应的耐火保护，并在必要的情况下尽可能建设隔
堤，以实现对泄露液体的有效隔离、截留，将事故控制在一定范
围。
3.从泄漏扩散事故后果仿真看出，在给定的事故条件下，可
燃气体扩散范围较广，影响区域会扩展到一定范围；因此，应根据
泄漏扩散区域，采取一定的防火防爆和其它安全防护措施，做好
应急救援工作。
4.大型LNG 储罐发生爆炸事故后，影响范围会非常大，后果
非常严重。因此，大型LNG 储罐的选址一定要谨慎，地质条件应
稳定可靠，以防止地震等自然灾害造成储罐的破裂，要尽可能远
离人员密集地区和其他敏感区域和设施，确保人民生命和财产的
安全。
5.不同的事故产生的危害程度不同，应根据不同的事故类型
制定不同的应急救援措施，在企业进行事故应急救援时应根据实
际情况来确定人员疏散方案、救援范围和安全防护距离。
参考文献：
[1]秦言杰等.SFETI模拟氯气泄漏事故的参数选择及后果模
拟[J].工业安全与环保,2010,36（5）:52-54.
[2]张国辉.大型LNG储罐灾难性破裂后LNG扩散范围分析
[J].安全健康和环境,2005,5（7）.
[3]陈国华等.LNG泄漏事故后果模拟与定量风险评估[J].天然
气工业,2007,27（6）:133-135.
安全管理
50

网友评论 more

化工安全论文最新内容

03-11