液化石油气储罐设置方式初探

液化石油气储罐设置方式初探

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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400nb碎片飞出最远的达1200m,死亡500余人，伤20xx余人，

损失达5000万美元。19xx年3月5日，发生在XX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1.57MP&,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：WTNT一一蒸气云的TNT当量（kg）；

«——蒸气云的当量系数，通常取4%；

Wf——蒸气云爆炸中燃烧掉的总质量（kg）；

Qf——燃料的燃烧热（MJ/kg）；

QTNT——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：AP---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）。

<0.2

能保证人员安全

表2冲击波对建筑物的破坏效应

超压APX105,Pa

建筑物被破坏的程度

>2.0

钢架桥位移

1.0-2.0

防震建筑物破坏或严重破坏

0.5~1.0

钢骨架或轻型钢筋混凝土建筑物破坏

0.3-0.5

不含混凝土厚0.2~0.3m的砖板因剪切或弯曲而破裂，房屋儿乎

完全破坏

0.15-0.3

砖砌房屋50%被破坏，无框架、自约束的钢板建筑完全破坏，油

罐破裂

0.07-0.015

房屋的一部分完全破坏，无法继续居住

0.02-0.07

房屋结构受到轻微破坏，大小窗玻璃经常震碎

0.01

玻璃开始破裂2结果与讨论

设一个50m3的液化石油气储罐分别设置在地上、地下室内和直埋

在地下，在地下室内爆炸时，蒸气云扩散到地下室有限的空间内，使

整个地下室和储罐融为一体，相当于一个直埋地下的储罐，按直埋地

下储罐估算其爆炸影响范围。具体的蒸气云爆炸的冲击波伤害效应，

见表3c

表3在空气中和粘土中爆炸冲击波伤害效应的比较

影响半径R(m)

伤害效应

空气中爆炸冲击波

粘土中爆炸冲击波

冲击波超压

△PX105Pa

建筑物被破坏情况

人员伤害情况

40.5

32.0

>2.0

砖木结构全破坏

大部分人死亡

56.0

40.5

2.0-1.0

砖墙部分倒塌，土房倒塌

80.0

51.5

1.0-0.5

土墙开裂或局部倒塌

可能造成死亡

108.0

61.0

0.5〜0.3

木房架折断，顶棚部分破坏

重伤

170.5

77.0

0.3〜0.15

门窗破坏，屋面瓦大部分掀掉

轻伤

304.0

99.0

0.15-0.07

门窗部分破坏玻璃破碎，屋面瓦部分破坏

不能造成伤害

913.0

150.0

0.07-0.02

砖墙部分破坏，屋面瓦部分翻动

表4地下爆炸和地下爆炸破坏半径比较

人员伤害情况

建筑物损坏情况

死亡半径（01）

重伤半径（m）

轻伤半径（m）

严重损坏（m）

轻微损坏（m）

地下爆炸

40.5

61.0

77.0

99.0

150.0

地上爆炸

56.0

108.0

170.5

304.0

913.0

比例

72.3%

56.5%

45.2%

32.6%

16.4%

通过对液化石油气储罐设在粘土中和大气中爆炸后果估算结果来

看，同一个储罐在粘土中爆炸的影响范围比在大气中小。这是因为在

粘土中爆炸，周围的土壤要吸收一部分爆炸能量，所以对地面影响范

围小，因此，就爆炸后果来看，储罐埋在地下要比地上安全。

从表4中比例项可以看出，随着影响半径的增加，比例逐渐减

小。说明对地上爆炸和地下爆炸的影响范围的估算，应分别采用相应

的计算公式，否则误差很大。所以，对液化石油气储罐进行安全管理

和安全评价时，应注意这点。

3结论

(1)从储罐设置角度考虑，如果储罐直接埋在土壤中，虽然爆炸

影响范围最小，不便于发现和维修，受水土腐蚀，出现破裂、老化、

磨损、密封不严等情况，一旦发生泄漏，会造成地下水和土壤污染。

设在地上爆炸影响范围最大，比较危险，要保障安全距离就得占用大

量的空间，不利于整体环境的规划。设在地下室中，爆炸的影响范围

较小，便于检查，甘肃省空间，不会造成环境污染，与前两者比较，

具有一定的优势。前两者的弊端是不可避免的，而设在地下室中的隐

患是可控制的。通过本文的研究，为液化石油气储罐的安全设置提供

了理论依据。

(2)保证液化石油气储罐安全有两种途径，一是主要通过比较大

的安全间距来减少事故的危害，二是主要通过技术措施保证运行的安

全。在土地日益紧张的今天，前者很难实现，只能通过第二条途径来

实现。

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