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液化气在储存与运输过程中的事故分析及防治

  
评论: 更新日期:2011年03月11日

  2液化气泄漏后的危害行为

  当液化气容器破裂或液化气经安全阀泄漏后,液化气直接与周围环境接触,在不同因素的影响下,就会导致沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE-BoilingLiquidExpandingVapourExplosion)、盛有物泄漏(TLOC-TotalLossofContainment)、自由蒸气云爆炸(UVCE-UnconfinedVapourCloudExplosion)、火灾及空气污染等一系列危害行为的发生。

  2.1BLEVE及TLOC

  学术界对BLEVE现象的发生机理目前尚有争议,其定义也有所不同。本文采用以下定义:BLEVE是指盛有加压液化气的容器在发生灾难性破裂时,剧烈沸腾的液体与迅速膨胀的蒸气组成的气液两相混合物的爆炸性瞬时释放(体积膨胀)过程。TLOC是指较BLEVE稍为缓和,持续时间较长的气液两相混合物的释放过程。

  当容器受到剧烈的机械或热作用而突然破裂时,容器内的液化气由于压力突降导致过热,一部分液化气在极短的时间里(几毫秒到一两秒钟)完全气化,其余的部分喷射成小液滴,立即与气化部分混合成气液两相混合物。容器的剧烈破裂加速了气液两相混合物与空气的混合。混合物以极高的速率向四周爆胀,产生冲击力且作用于容器破裂所形成的碎片,使容器碎片象弹片一样抛射出去。剧烈爆胀的混合物遇到火焰被点燃后,形成向四周喷射的火球。抛射出去的容器碎片对周围一定范围内的建筑物和设施造成严重破坏,危及附近居民及工作人员的生命;喷射火球则可以引发大火,造成不可估量的后果。当发生TLOC现象时,气液两相混合物的释放过程较为缓和,其危害主要以火灾为主。1984年12月19日,墨西哥一个容量达16000的液化气储存厂,由于通过管道向储气容器输气时不慎发生泄漏,泄漏液化气遇火燃烧起来。剧烈的热作用使两个球形储气容器破裂,液化气大量泄漏引发大火。高温火焰包围了附近的储气容器,相继造成许多容器破裂,液化气大量泄漏引发大火。高温火焰包围了附近的储气容器,相继造成许多容器炸裂并发生BLEVE,并使大火在附近蔓延。在这次事故中大约500人丧生,7000人受重伤,可见其伤害力之大。

  目前还不能准确确定在什么情况下会发生BLEVE现象。Reid提出的过热界限理论认为,当容器内的液体温度超过环境压力下相应的饱和温度时,若容器由于某种原因破裂,则处于环境压力下的液化气由于过热,发生剧烈的沸腾,产生气液两相混合物向外急剧膨胀,形成BLEVE现象。但有的学者在实验中发现,容器内液体温度是否高于环境压力下相应的饱和温度并不是BLEVE发生的必要条件。不过,液体区的温度确实可以影响BLEVE爆发的激烈程度,特别对于TLOC现象,液体区的温度是决定其能否进行的关键因素。因此,容器内液体区的温度是影响BLEVE和TLOC的重要因素。研究表明,容器壁的厚度,安全阀的设定压力,液化气的性质,容器内的液化气量,蒸气区温度,容器压力及气液两相物质的混合速率也是影响BLEVE爆发的重要因素。对这些因素的影响进行定量研究,是预防BLEVE现象的有效途径。

  2.2UVCE

  UVCE是由于以“预混云”形式扩散的蒸气云遇火后在某一有限制空间发生爆炸而导致的。泄漏的液化气如果没有发生BLEVE现象或立即引发大火,就会与空气充分混合,在一定的范围积聚起来,形成预混蒸气云。如果在稍后的某一时刻遇火点燃,由于气液两相物质已经与空气充分混合均匀,一经点燃,其过程极为剧烈,火焰前沿速度可达50~100m/s,形成爆燃,对蒸气云覆盖范围内的建筑物及设备产生过压破坏,危及人们的生命安全。发生UVCE现象最起码应具备以下几个条件。

  a周围环境如树木、房屋及其它建筑物等形成具有一定限制性的空间;

  b延缓了的点火过程;

  c充分预混了的气液两相物质与空气的混合物;

  d一定量的泄漏液化气。

  UVCE现象在液化气的运输过程中并不常见,因为在运输过程中即使发生液化气泄漏,也不易积聚起来。而在液化气储备厂,UVCE现象相对易于发生。历史上由于UVCE造成的工业事故占有相当比例。1974年1月,在美国伊利诺州东圣路易斯,由于丙烯泄漏引起的UVCE,产生了相当于60tTNT威力的过压冲击,造成大约230人的人员伤亡和上千万美元的经济损失。

  2.3火灾及空气污染

  由于液化气极强的挥发性,其危害行为一般以不同的爆炸形式表现出来,但其危害后果常与火灾有关,而且许多液化气的危害行为都因火灾而起,火灾总是伴随不同的爆炸形式一起发生,是一种危害后果很大的危害行为。

  液化气泄漏后的另一种危害是空气污染。虽然这种危害持续时间长,潜在危害大,特别是对于一些有毒或剧毒物质,如果在短期内不能将其驱散或处理掉,就会弥漫在空气中形成毒雾,导致环境污染,给周围居民的身体造成严重伤害,引发各种疾病,甚至中毒死亡。所以如果情况允许,最好能让泄漏的有毒物质在控制之下燃烧掉或用其它方式处理掉,以免留下后患。

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