根据式(3)、(4)计算不同泄漏持续时间的天然气泄漏量,见表1。
表1 天然气泄漏量
泄漏持续时间/min | 5 | 10 | 30 |
m/kg | 0.82 | 1.64 | 4.91 |
泄漏持续时间/h | 1 | 6 | 12 |
m/kg | 9.81 | 58.86 | 117.71 |
2.3 天然气蒸气云爆炸伤害评估
根据荷兰应用科学研究院(Netherlands Organization for Applied Science Research)建议,蒸气云爆炸的冲击波损伤半径可按下式预测[9]:
式中R——损伤半径,m
Ca——经验常数,m·kJ-1/3,取值见表2
N——效率因子,一般取10%
E——爆炸能量,kJ
Qh——天然气的高热值,kJ/kg,取55683kJ/kg
表2 Cs取值
损伤等级 | Cs | 设备损坏情况 | 人员伤亡情况 |
一级损伤 | 0.03 | 重创建筑物内的加工设备 | 一级损伤区域内人员中1%死于肺部伤害,50%耳膜破坏,50%被碎片击伤 |
二级损伤 | 0.06 | 破坏建筑物外表,可修复性破坏 | 二级损伤区域内人员中1%耳膜破坏,%被碎片击伤 |
三级损伤 | 0.15 | 玻璃破碎 | 三级损伤区域内人员被碎玻璃击伤 |
四级损伤 | 0.40 | 10%玻璃破碎 | — |
联合式(3)~(6),计算出不同泄漏持续时间下的损伤半径,见表3。
表3 损伤半径
泄漏持续时间/min | 5 | 10 | 30 |
损伤半径/m | 一级损伤 | 0.49 | 0.62 | 0.91 |
二级损伤 | 0.99 | 1.25 | 1.81 |
三级损伤 | 2.49 | 3.13 | 4.52 |
四级损伤 | 6.62 | 8.35 | 12.05 |
泄漏持续时间/h | 1 | 6 | 12 |
损伤半径/m | 一级损伤 | 1.14 | 2.07 | 2.61 |
二级损伤 | 2.28 | 4.14 | 5.21 |
三级损伤 | 5.69 | 10.34 | 13.03 |
四级损伤 | 15.18 | 27.58 | 34.75 |
由此可见,泄漏后遇明火点燃的天然气爆炸事故的危害程度及影响范围均与泄漏时间有关,泄漏时间越长,泄漏量越大,损伤半径越大。
3 防止燃气泄漏火灾、爆炸事故的措施
燃气泄漏导致爆炸的危害重大,为了避免燃气灾害事故的发生,在工程的每一个阶段均要制定一系列安全措施,并严格执行,确保安全运营。
① 设计方面
天然气调压站设计时需充分考虑运行的安全可靠性,严格遵循相关规范及规定,采用国内外成熟先进的技术和设备。
设置事故监测和应急装置,以避免事故的发生或将事故造成的危害及损失降到最低程度。
调压区内的电气设备必须选用防爆型,并要保证系统连接完成后,整体防爆性能满足要求。
② 施工方面
施工企业在进行施工组织设计时,应制定完善的安全技术措施。施工安全技术措施内容必须符合现行安全生产法律、法规和安全技术规范标准。要加强施工现场的安全管理,配备专职安全管理人员。
③ 安全管理方面
天然气调压站应按照《压力管道安全管理与监察规定》(劳动部[1996]140号)进行管理;建立特种设备技术档案,内容包括设备的设计文件、制造单位、产品质量合格证、使用维护说明等文件;应对设备和管道进行日常维护与保养,并有检测和维修记录。
4 结论
① 泄漏是引起火灾、爆炸的主要因素,设计不合理、施工和管理阶段的不合理操作均会引起燃气泄漏的发生。
② 蒸气云模型分析结果表明,1mm2的泄漏面积,即使泄漏持续5min,四级损伤半径会达到6.62m。火灾、爆炸是调压区应重点防范的事故。
③ 为了防止天然气泄漏发生火灾、爆炸事故,在工程的设计、施工及运行管理阶段都要制定安全措施并严格执行。
参考文献:
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