AG手机客户端加油站地下储油罐爆炸能量伤害结果

更新时间:2020-05-05 20:45

  加油站地下储油罐爆炸能量伤害结果模拟评价_能源/化工_工程科技_专业资料。研究结果

  ?36 ? 职业安全卫生 工业安全与环保 Industrial Safety and Environmental Protection October 2008 2008 年第 34 卷第 10 期 加油站地下储油罐爆炸能量伤害结果模拟评价 游鹏飞1 寇玮华1 魏丹2 (1. 西南交通大学交通运输学院 成都 610031 ; 中国一航凯天电子股份有限公司技术中心 2. 成都 610091) 摘 要 针对加油站频繁发生爆炸事故的事实 ,根据加油站危险特征可知油品储存危险性较大 , 故储油罐为加油站危 险性最大的部位 。采用地下储油罐爆炸计算方法对某加油站储油罐爆炸进行了定量计算和分析 ,分别确定了事故状态下对 人和物的危害半径 ,用冲击波超压与危害半径关系绘制成坐标图 ,形象地表示爆炸不同程度的影响范围 , 并有针对性地提出 安全设计措施 ,为其他新建加油站油罐区安全设计提供参考依据 ,从而避免或减少爆炸事故的发生 。 关键词 加油站 储油罐 爆炸能量 结果模拟 Simulation Evaluation on Damage Result of Explosion Energy for Underground Oil Tank of G Station as Y OU Peng - fei 1 K Wei - hua1 OU WEI Dan2 ( 1 . College of Traffic and Transportation , Southwest Jiaotong University Chengdu 610031) Abstract There happens frequently explosion accidents in gas station and oil tank is the most dangerous site of gas stations. With the method of the underground tank blast , the paper quantitatively calculates and analyzes the explosion of the oil tank and the safety distance to people and building in the state of accident , draws the coordinate frame with the relation between the overpressure of shock wave and hazard radius , to vividly depict the influencing of the explosion and accordingly puts forward safety design measures in design , which provides reference for the safety design of oil tank area of the newly constructed gas station and so the explosion accidents can be avoided or reduced. Keywords station tank gas oil explosion energy simulation 随着社会经济的发展 ,机动车数量不断增加 , 加油站点 越来越普及 ,其危险性也受到了越来越多的关注 。加油站内 危险性最大的部分为储油罐区 ,大部分加油站的储油罐为地 下设置 。本文主要分析地下储油罐爆炸的危害程度 ,运用 G ? 莱克霍夫计算方法对地下储油罐爆炸产生的对人伤害和 M 建筑物破坏程度进行定量计算 ,把冲击波超压与危害半径关 常压 ,0. 3 、 8 、 2 、 0. 1. 2MPa ; ⑦ 防爆等级 : 本质安全型 ; ⑧ 环境 温度 : - 40 - + 80 ℃( 一次变送器) ; ⑨ 设备功耗 :1. 5W 。 (2) 集成智能显示 。系统设计采用了多通道仪表模块显 系绘制成坐标图 ,形象地表示爆炸不同程度的影响范围 , 并 提出相应的安全设计措施 ,为安全设施或防火距离的布局提 供依据 。 1 加油站概况 某加油站位于某高速公路 100 km 处服务区 , 该加油站 油罐区距离高速公路 24 m ,加油站周围 100 m 内无居民建筑 统 。本系统能对油罐的超高液位 、 温度 、 压力进行自动监测 、 显示和报警 ,并能实现安全联锁动作 ,以确保石油储罐区的 运作安全 ,为油库的现代化管理打下了基础 。整个系统具有 适时性 、 可靠性 、 准确性 、 安全性 、 易于维护性等特点 ,基本上 满足了石油储罐区管理自动化的要求 。 参考文献 [1 ] 中国石油化工集团公司安全与环保监督局 . 石油化工安全工程 . 示控制与计算机集中管理的智能显示控制模式 ,主机与控制 柜之间采用双 RS485 接口通讯 ,显示采用 LED 及大屏幕液晶 屏 ,可用数字或图形显示各罐的状况及相关参数 ,显示直观 , 便于管理 。 (3) 提供报警系统 。当出现油罐报警情况时 , 系统将在 PC 机显示醒目的报警标志 ,并发出音响 ,以提醒操作人员注 上册 . 北京 : 中国石化出版社 ,1998. 81 - 84. [2 ] 王惠文 . 光纤传感技术与应用 . 北京 : 国防工业出版社 ,2001. 290 - 295. [3 ] 李湘君 ,罗益民 ,赵英凯 . K ingview 组态软件环境下仪表通讯的实 意 。同时系统根据逻辑程序自动执行阀门的开关动作 ,并自 动记录报警及报警处理的过程 。 (4) 基于光纤传感技术的监测现场完全无电 , 可应用于 现与应用 . 南京工业大学学报 ,2003 ,25 (4) :81 - 84. [ 4 ] 郭丽芳 . 全数字式罐区监测装置的设计与实现 . 自动化仪表 ,2001 (4) :15 - 17. 易燃易爆场合 。无论从技术的可行性 ,还是从应用前景来考 虑 ,它对推动我国油罐参数监测系统的高精度和实用化将起 到重要的作用 。 5 作者简介 李宝健 , 男 ,1983 年生 , 安徽霍邱人 , 中国地质大学 ( 武 汉) 工程学院安全工程系研究生 。主要研究方向 : 安全控制技术 、 安 全信息检测与处理 、 安全评价 。 ( 收稿日期 :2008 - 04 - 22) 结语 在对石油储罐各参数监测原理以及对监测仪器抗干扰 技术措施介绍的基础上 ,设计出了石油储罐区的安全监测系 ?37 ? 物及其他重要设施 ,地理位置优越 , 车流量大 。该加油站设 有 4 个埋地油罐 ,储存能力 105 m3 ,单枪加油机 8 台 ,该站属 2 级加油站 。本文仅以汽油罐为例进行危害分析 , 总量以 3 夫的研究成果 [2 ] 。莱克霍夫对于砂质土壤中的冲击波超压 , 有: P=8 R 3 - 3 × m3 ( 即 90 m3 ) 进行计算和评价分析 。 30 导致加油站地下油罐发生爆炸的主要原因有 : 油罐泄漏 而遇到火源引起火灾 、 爆炸 ; 油罐安全附件失效 ; 油罐车卸油 防护措施不当 ; 油罐及管道泄漏 ; 防雷装置失效 ; 违章作业 。 2 地下油罐爆炸能量伤害程度计算 2. 1 W TNT ( 2) ( 3) 转换得 : ) 1/ 3 R = ( 8 W TNT/ P′ 式中 , P′ 10 P , P 为爆炸冲击波超压 , MPa ; R 为爆心到所研 = 究点的距离 , m ; W TNT为蒸气云的 TNT 当量 ,kg 。 2. 4 爆炸冲击波对人员伤害和建筑物破坏范围确定 2. 4. 1 计算前提描述 本次地下油罐爆炸能量伤害结果模拟计算是建立在假 地下储油罐爆炸冲击波超压对人员伤害范围计算 根据爆炸事故后果模拟评价方法中的超压准则 ,冲击波 超压对人体的伤害和建筑物破坏作用如表 1 。 表1 冲击波超压对人体的伤害作用 伤害情况 轻微挫伤 听觉、 气管损伤、 中等挫伤、 骨折 伤害距离/ m 8. 82 - 10. 1 7. 44 - 8. 82 想油罐内部充满汽油蒸气 ,并混入一定量的空气 , 达到汽油 蒸气爆炸极限情况下 ,在明火 、 高温或静电等作用下引发油 罐内混合气体全部参与爆炸的情况产生的最严重后果 。但 在现实经营过程中油罐发生爆炸的后果远远小于在此的计 算结果 。 由于加油站油罐埋设在土壤中 ,发生爆炸应属于在土壤 中的爆炸 ,其对周围人员和建筑物的伤害主要取决于地下油 罐爆炸冲击波超压和爆炸振动速度 ,所以 ,如果运用现有的 地上油罐重大事故后果的评价方法如火灾爆炸指数法等对 地下油罐罐内油蒸气爆炸后果进行估算 ,误差将会很大 。因 此 ,应从能量释放的角度出发 ,以岩土中的爆炸理论为基础 , 利用爆破技术中已经得出的结论 ,来模拟地下油罐爆炸事故 的爆炸能量及危害后果 。 由于地下油罐爆炸罐壁破裂释放的能量远小于冲击波 产生的能量 ,况且地下罐发生爆炸时由于罐体破裂释放的能 量更小 ,所以本文是在不考虑因容器本身破裂释放的能量的 情况下进行计算和模拟的 。本文把 3 个地下汽油罐看成 1 个整体并假设同时发生爆炸进行计算和分析评价 ,没有考虑 3 个储油罐发生爆炸的前后顺序和发生爆炸的相互影响 ,并 伤害程度 超压 P/ MPa 轻微 中等 严重 极严重 0. 02 - 0. 03 0. 03 - 0. 05 0. 05 - 0. 1 0. 1 内脏严重挫伤 、 可能造成死亡 5. 91 - 7. 44 大部分人死亡 5. 91 2. 4. 2 地下储油罐爆炸冲击波超压对建筑物危害范围计算 根据爆炸事故后果模拟评价方法中的超压准则 ,冲击波 超压对建筑物的破坏作用如表 2 。 表2 超压 P/ MPa 0. 005 - 0. 006 0. 006 - 0. 015 0. 015 - 0. 02 0. 02 - 0. 03 0. 04 - 0. 05 0. 06 - 0. 07 0. 07 - 0. 1 0. 1 - 0. 2 0. 2 - 0. 3 冲击波超压对建筑物的破坏作用 破坏作用 伤害距离/ m 15. 09 - 16. 03 11. 12 - 15. 09 10. 1 - 11. 12 8. 82 - 10. 1 7. 44 - 8. 02 6. 65 - 7 5. 91 - 6. 65 4. 69 - 5. 91 4. 1 - 4. 69 假设 3 个油罐的重心点作为爆炸原点 。本文没有考虑地下 储油罐发生爆炸后可能发生的 2 次事故造成的影响程度 。 2. 2 门窗玻璃部分破碎 受压面的门窗玻璃大部分破碎 窗框损坏 墙裂缝 墙大裂缝 ,房瓦掉下 木建筑厂房房柱折断 ,房架松动 砖墙倒塌 防震钢筋混凝土破坏 ,小房屋倒塌 大型钢架结构破坏 地下油罐爆炸能量计算 2. 4. 3 计算结果分析评价 根据爆炸力学理论 , 采用范登伯格 ( Van den Berg) 和兰 诺伊 (Lannoy) TNT 当量法 ,将其他易燃 、 易爆物质转化成相对 应的 X kg 当量 TNT ,来描述爆炸事故的威力 ,即能量释放程 度 ,就可以利用长时间军事上积累的大量 TNT 药量与目标破 坏程度之间关系的试验数据 ,计算出危害程度 [1 ] 。计算公式 如下 : W TNT = AWf Qf / Q TNT ( 1) 根据表 1 可知 ,当超压小于 0. 02 MPa 时 ,人员才能免于 损伤 ,即安全距离为 8. 82 m ; 根据表 2 可知 , 当超压小于 5 kPa 时 ,建筑物才能免于遭受破坏 , 即安全距离为 16. 03 m 。 当人在 8. 82 - 16. 03 m 间时也有可能因冲击波对建筑物造成 破坏而遭受二次事故的伤害 。 由于加油站周围 100 m 内无居民建筑 ,因此当加油站储 罐区发生爆炸时不会对加油站周边民房建筑产生任何影响 。 同时 ,罐区距离高速公路 24 m ,对交通无影响 。 3 爆炸后果形象模拟 3. 1 式中 , A 为蒸气云的 TNT 当量系数 , 取值范围为 0. 02 % 14. 9 % ,通常取 4 % ; W TNT为蒸气云的 TNT 当量 ,kg ; Qf 为燃 料的燃烧热 ,kJ/ kg ,查美国 DOW 公司火灾爆炸指数附录 《物 质系数和特性》 表并换算 ,汽油为 43. 7 kJ/ kg ; QTNT为 TNT 的 爆炸热 ,4. 12 - 4. 69 MJ/ kg ,一般取 4. 52 MJ/ kg ; Wf 为蒸气云 中燃料的总质量 ,kg 。 故 2. 3 W TNT = 冲击波超压对人破坏半径关系 根据地下储油罐爆炸产生的冲击波超压与对人危害半 径的关系 ,绘制成坐标图如图 1 所示 。 3. 2 冲击波超压对物破坏半径关系 根据地下储油罐爆炸产生的冲击波超压与对物破坏半 0. 04 × × 74 × 000 × 7 90 0. 1 43. = 25. 76 kg 4. 52 × 000 1 径的关系 ,绘制成坐标图如图 2 所示 。 3. 3 莱克霍夫计算公式 地下储罐爆炸冲击波计算应采用岩土爆破研究有关成 组合关系图 综合地下储油罐爆炸产生的冲击波超压与对人危害 、 对 果 ,结合地下储油罐属于沙土覆盖和填充 ,采用 G? 莱克霍 M 物破坏半径的关系 ,绘制成直观的组合坐标图如图 3 所示 。AG手机客户端 ?38 ? 的区域内 ,以免长时间在地下受到腐蚀危害 , 油罐的外表面 防腐设计应符合国家现行标准 《钢质管道及储罐腐蚀控制工 程设计规范》 SY0007 的有关规定 , 并应采用不低于加强级的 防腐绝缘保护层 。 (5) 油罐区的防雷应符合要求 , 必须经过当地气象部门 防雷机构的定期检测合格 ,以免发生雷击影响油罐区的安全 运行 。 图1 冲击波超压与人员伤害半径关系 (6) 有爆炸危险的场所电气应按防爆要求设置 。 (7) 油罐区应进行地质灾害评估 , 避免地质条件不符合 油罐区的设置 。 5 结论 (1) 通过分析计算和形象模拟可知 , 加油站地下储油罐 发生爆炸产生的冲击波超压不同 ,对周围的人员和建筑物的 伤害和破坏程度也不同 。 (2) 从结果比较看 ,采用 G? 莱克霍夫计算方法分析加 M 图2 冲击波超压与对物破坏半径关系 油站储罐区的危险性 ,能较准确地反映加油站储罐区的危险 性 ,从而验证了 G? 莱克霍夫计算方法在油站油罐区危险 M 性定量分析方面的适用性 。 (3) 在加油站储油罐区周围设置其他设施时应充分考虑 储油罐发生爆炸的危险区域 ,重点考虑油罐发生爆炸产生的 危害范围 。 (4) 该加油站储罐区 100 m 范围内无居民建筑物 , 距高 速公路 24 m ,无架空通信线 、 架空电力线路及其他重要建筑 物等 ,该加油站储油罐的布置满足安全要求 。AG手机客户端, 图3 油罐爆炸危害程度 参考文献 [1 ] 宋元宁 ,于立友 ,李彩霞 . TNT 当量法预测某石化设备爆炸后果 3. 4 爆炸后果形象模拟分析 根据计算结果 ,结合地下储油罐爆炸产生的冲击波超压 评价 . 中国安全生产科学技术 ,2005 ,1 (3) :66 - 68. [2 ] 党宏斌 , 宣晓燕 , 杨丽丽 . 加油站储油罐火灾 、 爆炸危险性定量 与对人危害 、 对物破坏半径的关系图可知 : ① 对人 ,处于 A′ 、 B′ 区域为极严重区域 ( 半径 5. 91 m , 可导致大部分人死 分析 . 商品储运与养护 ,2007 ,29 (3) :122 - 123. [ 3 ] 国家安全生产监督管理局 . 安全评价 . 北京 : 煤炭出版社 . [ 4 ] 中华人民共和国国家标准 . 汽车加油加气站设计与施工规范 G B50156 - 2002 (2006 年版) . 亡) ,处于 C′D′ 、 区域为安全区域 ( 半径 10. 1 m) ; ② 对物 ,处 于 A′ 区域为极严重区域 ( 半径 4. 1 m ,可摧毁所有建筑物) , 处于 D′ 区域为无破坏区域 ( 半径 16. 03 m) ; ③C′ 区域既为 人的安全区域 ,又可导致建筑物窗框损坏 ,如果有人员在 C′ 区域内 ,此时发生油罐爆炸事故 ,可能发生由于冲击波破坏 建筑物间接伤害人员的 2 次事故 ,故 C′ 区域对人来说并非完 全安全 。 4 作者简介 游鹏飞 , 男 ,1980 年生 , 江苏泰州人 , 西南交通大学交通 运输学院博士研究生 ,国家注册安全工程师 , 国家注册安全评价师 , 现主要从事安全理论 、 安全评价等方面的研究 。 ( 收稿日期 :2008 - 04 - 07) 油罐区安全设计对策措施 (1) 新建加油站在可行性研究阶段应认真计算油罐区发 遇到毒气泄漏时 对于毒气泄漏的处理是有特殊要求的 。遇到毒气泄漏时 , 应立 即报告安全主管部门 ,同时应按毒气泄漏处理的常识去做 。 (1) 若在毒气泄漏现场 ,应立即穿戴防护服装 , 并检查防毒面具 等有没有漏洞 ,能否起到防护作用 。如果没佩带防护服或防毒面具 , 绝对不允许在有毒危险的场所工作 。已经违反规定或误入现场的人 员 ,应尽快用衣服 、 、 帽子 口罩等物保护眼 、 、 鼻 口腔 ,防止毒气吸入 。 (2) 当毒气泄漏量很大而又无法采取措施防止 、 控制泄漏时 , 特 别是在通风条件差 、 较封闭的场所 ,在场的人员应迅速逃离毒气泄漏 场所 。 (3) 不慌乱 、 不拥挤 、 要听从指挥 。特别是人员较多时 ,不要大喊 大叫 ,应镇静 、 、 沉着 有秩序地撤退 。 (4) 撤离时要弄清毒气的流向 , 不可顺着毒气流向走 , 而要逆向 撤退 。 (5) 撤离后 ,应立即到医院检查身体 ,必要时进行排毒治疗 。 (6) 没有防护措施 ,任何人不得进入毒气泄漏现场实施抢救 。 ( 张志宏) 生爆炸时产生最大威力的影响范围 ,在平面布局时充分考虑 爆炸危险范围 ,油罐区设置应尽量远离人员较多的场所 。 (2) 建加油站储罐区如果与其他建 ( 构 ) 筑物距离不够 , 建议对其他建 ( 构) 筑物进行整改 ,以达到 《汽车加油加气站 ( B 设计与施工规范》 G 50156 - 2002 ) ( 2006 年版 ) 等标准 、 规 范的要求 ; 如果其他建 ( 构 ) 筑物不能整改 ,建议在储罐区与 其他建 ( 构) 筑物之间修建防爆墙 ,防爆墙的标准应符合相关 标准要求 。 (3) 设计时应仔细考虑油罐的安全附件 , 在运行时应确 保油罐安全装置的可靠 、 有效 , 如 : 高液位报警功能的液位 计、 放散管等 。 (4) 项目选址时 ,油罐区应选择在地势较高 、 地下较干燥

 
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