液化石油气储罐设置方式初探

 液化石油气作为一种通用燃料广泛应用于工业生产和人民生活中，但由于其具有易燃易爆的特性，在其生产、贮运和使用过程中极易引起火灾爆炸事故，尤其在液化石油气的贮罐区，贮罐集中贮量大，一旦发生火灾爆炸，将会造成严重的后果。例如1984年墨西哥某液化石油气贮备站，一个球型和枕型贮罐相继发生爆炸着火，爆炸半径达400m，碎片飞出最远的达1200m，死亡500余人，伤2000余人，损失达5000万美元。1998年3月5日，发生在西安市液化石油气站的一个储罐区内，相继发生了4次爆炸，出事现场一片火海，有6个储罐被焚毁，造成12人死亡，32人受伤，直接经济损失470多万元。

　　 盛装液化石油气的储罐属压力容器，压力通常有1.57MPa，一旦发生爆炸，危害极大。如果液化石油气储罐设在地上，为了确保储罐与周围的人和建筑物的安全距离，需要很大的空间，可是现在城市用地十分紧张，很难找到一片专用空地；如果液化石油气储罐直接埋在地下，发生泄漏很难发现和维修，容易造成地下水和土壤污染；如果设置在地下室里，同体积的液化石油气比空气大约重0.5倍，一旦泄漏出来，地下室里空气流通不好，很容易在较低处聚集，可能形成爆炸性混合物，遇到火源就会爆炸。所以，液化石油气储罐不管设置在地上还是地下都会有危险。本文从储罐发生爆炸后会造成的影响后果考虑，就怎样设置储罐相对比较安全进行探讨，对液化石油气储罐的安全管理和安全评价具有现实意义。

　　1 研究方法

　　 本文从能量释放的角度出发，以爆炸理论为基础，利用相关模型估算爆炸冲击波的波及范围。

　　 液化石油气储罐属于压力容器，当它发生爆炸时有两种形式：一种是压力容器爆炸，由于罐内操作压力过大或储罐受腐蚀、老化，抗压能力下降，导致压力容器爆炸。二是蒸气云爆炸，由于储罐或各种附件破裂、磨损、密封不严而导致的泄漏，形成爆炸性混合气体遇火源发生爆炸。这两种爆炸都会产生冲击波。冲击波的计算可采用TNT当量法，即将爆炸的能量换算为TNT当量，然后将等量的TNT炸药爆炸的冲击波即近似认为是液化石油气爆炸的冲击波。由于液化石油气爆炸速度没有TNT炸药爆炸速度快，因此按TNT当量计算的冲击波要高于液化石油气爆炸的实际产生的冲击波，但是这种方法简单而且偏于安全，所以在工程经常采用。

　　1.1 蒸气云爆炸的能量

　　 式中：W_TNT——蒸气云的TNT当量（kg）；

　　 α——蒸气云的当量系数，通常取4％；

　　 W_f——蒸气云爆炸中燃烧掉的总质量（kg）；

　　 Q_f——燃料的燃烧热（MJ/kg）；

　　 Q_TNT——TNT的爆炸热（MJ/kg）。

　　1.2 冲击波超压

　　 液化石油气储罐设置在地上时，采用空气中爆炸的冲击波超压计算公式：

　　 式中：ΔP——冲击波超压（kgf/cm2）；

　　 W——爆炸蒸气云的TNT当量（kg）；

　　 R——爆心到所研究点的距离（m）。

　　 液化石油气储罐设置在地下室或直埋地下时，当液体泄漏一段时间，形成爆炸性混合气体，不管是地下室还是储罐都融为一体，假设成一个理想爆炸源，在地下粘土中发生爆炸，其爆炸冲击波的计算公式：

　　 式中，Δp、W、R意义同上。

　　1.3 超压准则

　　 超压准则认为，爆炸波是否对目标造成伤害由爆炸波超压唯一决定，只有当爆炸波超压大于或等于某一临界值是地，才会对目标造成一定的伤害。否则，爆炸波不会对目标造成伤害。

　　 研究表明，超压准则并不是对任何情况都适用。相反，这级严格的适用范围，即爆炸波正相持续时间必须满足如下条件：ωt＞40，（ω为目标响应角频率（s^-1）,t为爆炸波持续时间（S））。根据超压准则所确定的人员伤害程度及建筑物破坏程度见表1和表2。

　　 （1）爆炸冲击波对人员的伤害，采用表1所示的伤害准则。

　　 （2）爆炸冲击波对建筑物的破坏，采用表2所示的破坏准则。

表1 冲击波对人的伤害效应

表2 冲击波对建筑物的破坏效应