CNG储备站事故后果分析.doc

CNG储备站事故后果分析CNG储配站常用的事故后果模拟分析方法有：蒸汽云爆炸模型(TNT当量法，TNO当量法),APIpub581定量后果评价模型，喷射火模型，闪火模型。摘要：由于CNG具有易燃、易爆和易泄漏等危险性,其运行设备又处于高压状态,一旦发生事故,将对储配站场周边居民和环境造成巨大的风险和破坏,因而研究CNG储配站运行风险及模拟事故后果严重程度,对CNG储配站的安全管理和规划布局具有重要意义。为此,阐述了CNG储配站工艺流程,详细分析了CNG储配站运行过程中的安全隐患。通过构建针对性强的事故模型,对CNG储配站发生的主要事故类型和风险程度进行了模拟计算。分析结果表明:该模拟方法可以为CNG储配站的安全管理和事故预防工作提供一定的技术支撑。工艺流程CNG集气管束D燃气有限责任公司CNG储配站接收CNG母站CNG拖车来的压缩天然气，对来气进行过滤、两级换热、二级减压、加臭、过滤、计量后供给城区管网及用户。卸气完毕后，拖车将集气管束拉到母站充气，进行下一个循环。主要工艺流程如图CNG减压撬一级调压城市中压管网卸气柱CNG减压撬二级调压模拟模型1.喷射火模型加压的可燃物质泄漏时形成射流，如果在泄漏裂口处被点燃，则形成喷射火。CNG储配站中压缩天然气属于典型的加压可燃物，在泄漏时如遇电火花等被点燃，极易形成喷射火。本文所用的喷射火辐射热计算方法是一种包括气流效应在内的喷射扩散模式的扩展。把整个喷射火看成是由喷射中心线上的全部点热源组成，每个点热源的热辐射通量相等。闪火：泄漏的压缩天然气蒸气在空气中扩散，遇到火源发生突然燃烧而没有爆炸，此种情况称为闪火。闪火的危害范围是天然气爆炸下限的扩散范围。2爆炸模型爆炸按性质可分为物理爆炸和化学爆炸。CNG储配站中压缩天然气储存装置如遇外在火源等，可能造成超压，引发物理爆炸。另外，CNG加气站的化学爆炸主要包括以下几种类型：(1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸。(2)受限空间内可燃混合气体的爆炸。发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。本文采用TNT当量法建立爆炸模型。TNT当量法是将已知能量的可燃燃料等同于当量质量的TNT的一种简单方法。该方法建立在将燃料爆炸的行为等同于具有相同能量的TNT爆炸的假设的基础之上。TNT当量计算公式：Wtnt=1.8AWfQf/Qtnt式中 1.8地面爆炸系数A蒸气云当量系数,取0.04Wf蒸气云中燃料总质量,kg（D燃气有限责任公司CNG储配站储气容积为18000.7174=1291kg）Qf燃料的燃烧热,天然气燃烧热,取5104kJ/kgQtntTNT爆炸热,取4520kJ/kgWtnt蒸气云中的TNT当量,kg实例中计算出Wtnt=1.80.0412915104/4520=1028.2kg 由于本项目中易燃物较多，根据相关原则取最大的易燃液体的燃烧热(MJkg)。 （1）爆炸时的死亡半径根据易R1=13.6（Wtnt/1000）0.37实例中计算出R1=13.6（1028.2/1000）0.37=13.7m R=13.6(1.80.04WTNT1000)0.37 (2)重伤区半径重伤区半径R2指人员因在冲击波作用下耳膜破裂的概率为0.5的半径,它要求的冲击波峰值超压为44000Pa。应用超压准则,冲击波超压P可按公式计算:P=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019Z=R2（Po/E）1/3P=Ps/PoE=WtntQtnt式中 R2目标到爆源的水平距离,即重伤区半径,m Po环境压力,取1.013105Pa Ps引起人员重伤冲击峰值，取44000Pa E爆炸总能量J实例中计算出E=45201028.2=4647464kJ，P=44000/101300=0.4344，Z=1.07，R2=（46474641000/101300）1/31.07=38.3m(3)轻伤区半径轻伤区半径R3指人员在冲击波作用下耳膜破裂的概率为0.01的半径,它要求的冲击波峰值超压为17000Pa,具体计算仍然按照公式P=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019Z=R3（Po/E）1/3P=Ps/Po计算。实例中P=0.168，Z=1.95，R3=（46474641000/101300）1/31.95=69.8m(4)财产损失半径财产损失半径R4指在冲击波作用下建筑物二级破坏半径,由公式计算：R4=(K2Wtnt1/3)/(1+(3175/Wtnt)2)1/6式中K2二级破坏系数,取5.6实例中计算出R4=(5.61028.21/3)/(1+(3175/1028.2)2)1/6=38.2m表3爆炸模型模拟评价结果爆炸模型死亡半径R1 (m)重伤半径R2(m)轻伤半径R3(m)财产损失半径R4(m)13.738.369.838.2死亡区面积(m2)重伤区面积 (m2)轻伤区面积(m2)财产损失区面积(m2)589.34606.015298.24582.0API pub 581定量后果评价模型人员致死面积 (m2)设备破坏面积 (m2)462.5891.25 结语(1)结合CNG储配站运行的具体条件，对CNG储配站中发生泄漏、火灾、爆炸的部位和原因进行了分析，建立了CNG泄漏的事件树，总结了用于CNG加气站事故后果分析的数学模型。(2)CNG储配站事故后果分析中存在大量不确定因素，分析难度较大。运用ALOHA软件，对每种事故后果的危害范围进行模拟，对CNG储配站安全管理和规划布局