液化石油氣儲罐設置方式初探

?液化石油氣作為一種通用燃料廣泛應用于工業生產和人民生活中，但由于其具有易燃易爆的特性，在其生產、貯運和使用過程中極易引起火災爆炸事故，尤其在液化石油氣的貯罐區，貯罐集中貯量大，一旦發生火災爆炸，將會造成嚴重的后果。例如1984年墨西哥某液化石油氣貯備站，一個球型和枕型貯罐相繼發生爆炸著火，爆炸半徑達400m，碎片飛出最遠的達1200m，死亡500余人，傷2000余人，損失達5000萬美元。1998年3月5日，發生在西安市液化石油氣站的一個儲罐區內，相繼發生了4次爆炸，出事現場一片火海，有6個儲罐被焚毀，造成12人死亡，32人受傷，直接經濟損失470多萬元。

　　 盛裝液化石油氣的儲罐屬壓力容器，壓力通常有1.57MPa，一旦發生爆炸，危害極大。如果液化石油氣儲罐設在地上，為了確保儲罐與周圍的人和建筑物的安全距離，需要很大的空間，可是現在城市用地十分緊張，很難找到一片專用空地；如果液化石油氣儲罐直接埋在地下，發生泄漏很難發現和維修，容易造成地下水和土壤污染；如果設置在地下室里，同體積的液化石油氣比空氣大約重0.5倍，一旦泄漏出來，地下室里空氣流通不好，很容易在較低處聚集，可能形成爆炸性混合物，遇到火源就會爆炸。所以，液化石油氣儲罐不管設置在地上還是地下都會有危險。本文從儲罐發生爆炸后會造成的影響后果考慮，就怎樣設置儲罐相對比較安全進行探討，對液化石油氣儲罐的安全管理和安全評價具有現實意義。

　　1 研究方法

　　 本文從能量釋放的角度出發，以爆炸理論為基礎，利用相關模型估算爆炸沖擊波的波及范圍。

　　 液化石油氣儲罐屬于壓力容器，當它發生爆炸時有兩種形式：一種是壓力容器爆炸，由于罐內操作壓力過大或儲罐受腐蝕、老化，抗壓能力下降，導致壓力容器爆炸。二是蒸氣云爆炸，由于儲罐或各種附件破裂、磨損、密封不嚴而導致的泄漏，形成爆炸性混合氣體遇火源發生爆炸。這兩種爆炸都會產生沖擊波。沖擊波的計算可采用TNT當量法，即將爆炸的能量換算為TNT當量，然后將等量的TNT炸藥爆炸的沖擊波即近似認為是液化石油氣爆炸的沖擊波。由于液化石油氣爆炸速度沒有TNT炸藥爆炸速度快，因此按TNT當量計算的沖擊波要高于液化石油氣爆炸的實際產生的沖擊波，但是這種方法簡單而且偏于安全，所以在工程經常采用。

　　1.1 蒸氣云爆炸的能量

　　 式中：W_TNT——蒸氣云的TNT當量（kg）；

　　 α——蒸氣云的當量系數，通常取4％；

　　 W_f——蒸氣云爆炸中燃燒掉的總質量（kg）；

　　 Q_f——燃料的燃燒熱（MJ/kg）；

　　 Q_TNT——TNT的爆炸熱（MJ/kg）。

　　1.2 沖擊波超壓

　　 液化石油氣儲罐設置在地上時，采用空氣中爆炸的沖擊波超壓計算公式：

　　 式中：ΔP——沖擊波超壓（kgf/cm2）；

　　 W——爆炸蒸氣云的TNT當量（kg）；

　　 R——爆心到所研究點的距離（m）。

　　 液化石油氣儲罐設置在地下室或直埋地下時，當液體泄漏一段時間，形成爆炸性混合氣體，不管是地下室還是儲罐都融為一體，假設成一個理想爆炸源，在地下粘土中發生爆炸，其爆炸沖擊波的計算公式：

　　 式中，Δp、W、R意義同上。

　　1.3 超壓準則

　　 超壓準則認為，爆炸波是否對目標造成傷害由爆炸波超壓唯一決定，只有當爆炸波超壓大于或等于某一臨界值是地，才會對目標造成一定的傷害。否則，爆炸波不會對目標造成傷害。

　　 研究表明，超壓準則并不是對任何情況都適用。相反，這級嚴格的適用范圍，即爆炸波正相持續時間必須滿足如下條件：ωt＞40，（ω為目標響應角頻率（s^-1）,t為爆炸波持續時間（S））。根據超壓準則所確定的人員傷害程度及建筑物破壞程度見表1和表2。

　　 （1）爆炸沖擊波對人員的傷害，采用表1所示的傷害準則。

　　 （2）爆炸沖擊波對建筑物的破壞，采用表2所示的破壞準則。

表1 沖擊波對人的傷害效應

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表2 沖擊波對建筑物的破壞效應

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