一引言

液化石油氣是以丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等碳氫化合物為主要成分的混合物,作為燃料和化工原料,其應用越來越廣泛,由于易燃易爆的特性,在生產、儲運和使用過程中極易引起火災,甚至造成災難性的爆炸事故。加強對液化石油氣爆炸性火災預防和撲救措施的研究具有重要意義。

二爆炸類型

(1)化學爆炸

液化石油氣通常是以液態形式常溫帶壓貯存,一旦泄漏十分危險。當貯罐破裂時,1m3液化石油氣可轉變成250~300m3的氣態石油氣,液化石油氣的爆炸極限按2%~9%的近似值計算,則1m3的液態液化石油氣漏失在大氣中,將會變成3000~15000m3的爆炸性氣體。液化石油氣的最小引燃能量為0.2~0.3mJ,極易被引爆。氣態的液化石油氣比空氣重,泄漏后易沿地面擴散,積聚在低洼處,不易逸散掉,且氣體無色無味,不易被發覺,只有當大量氣體急聚散發時,可以見到白霧或聽到噴射聲,遇明火發生爆炸時已經擴散了相當大面積,泄漏液化石油氣的化學爆炸常有突發性。

(2)物理爆炸

液化石油氣的閃點低于-60℃,具有易燃特性,當因貯罐或其附件泄漏著火后,貯罐本身以及鄰罐會處于受熱的狀態。火焰作用貯罐的形式,既有泄漏到地面的燃料液池火焰部分或全部`包圍容器,又有裂口處的噴射火焰或火炬對罐壁或鄰近罐體的燒烤。盛裝液化石油氣的貯罐受熱后,器壁及其內部液化氣溫度上升,甚至液化氣沸騰使內壓升高。由于液面以上氣相部位的殼體溫度上升較快,金屬器壁的強度會下降,同時氣液相界面處存在溫度差,器壁上產生局部的熱應力,器壁在增大的內壓作用下受到拉伸,以致產生裂口,高壓氣體通過開口噴出,器內壓力急速下降,液化氣呈過熱狀態,繼之瞬間蒸發而發生物理性蒸氣爆炸。噴出的物料立即被火源點燃,出現火球,產生強烈的熱輻射。若沒有立即點燃,噴出的液化氣與空氣混合形成可燃性氣云,遇鄰近火源則發生二次化學性爆炸。

(3)爆炸危害特性

液化石油氣泄漏形成爆炸性氣體遇火源發生化學爆炸,其爆炸威力大。1kg液化石油氣的爆炸威力約等于4~10kg梯恩梯炸藥的當量,爆速可達2000~3000m/s,由于液化石油氣熱值大,1m3發熱量是煤氣的6倍,火焰溫度高達1800℃,因此液化石油氣爆炸起火后,會迅速引燃爆炸區域的一切可燃物,形成大面積燃燒,造成重大破壞和人員傷亡。罐的化學爆炸比物理爆炸的破壞作用更大。

液化石油氣罐發生物理爆炸,又稱蒸氣爆炸,破壞性也很大,其主要危害因素為火球、沖擊波、拋射物三種。在貯罐破襲,噴出液化石油氣絕大部分以霧狀液滴形式與周圍的空氣混合而著火燃燒,火球的高溫熱輻射危害和持續時間與其大小有關。貯罐裝載液化石油氣量越大,發生蒸氣爆炸噴出燃燒的量越多,形成的火球半徑越大,火球持續時間越長,周圍受到熱輻射危害程度越大。隨著距離的增加,物體受到火球的熱輻射將不斷減小,火球半徑、火球的持續時間、物體受到火球熱輻射通量與距離的關系可分別由式(1)、(2)、(3)估算。沖擊波的危害相對于火球和拋射物的破壞作用要小,沖擊波超壓峰值大于0.003MPa,會造成明顯傷害。拋射物是蒸氣爆炸危害影響距離最大的一種,爆炸拋射物能飛出幾十米到一百米。容積較小(0.4m3)的貯罐蒸氣爆炸拋射物多在3~6個火球半徑范圍內,其中附屬拋射物,如罐上的導管、支撐腳架、其它附件等連接件或附近物件受爆炸沖擊波作用產生的拋射物體的拋射距離較大,若罐附近堆積的雜物過多,會增加附屬拋射物的危害;容積較大(0.4~130m3)的圓筒型臥式貯罐的側面拋射物80%~90%在4個火球半徑之內,90%以上在5~7個火球半徑范圍之內;部分劇烈的罐整體拋射可以達到14~22個火球半徑,極少數爆炸拋射物可達30個火球半徑;圓筒型臥式,,貯罐爆炸拋射物在各個方向上均有,但兩端的拋射物所達到的距離比側面的更遠。

R=3G0.33(1)

式中:G為蒸氣爆炸燃燒的液化石油氣或丙烷的質量,kg;

R為火球半徑,m。

T=0.15R(2)

式中:t為火球持續時間,s。

Qs=Qf·(R/S)2

式中:Qf為火球表面的熱輻射通量,kW/m2;

Qs為離火球中心S處物體受到的熱輻射通量,kW/m2;

S為離火球中心的距離,m。

三火災預防措施

(1)保證容器完好不漏

容器的制造應嚴格按照壓力容器的制造工藝進行,消除焊接等質量上的缺陷,容器配置的溫度計、壓力表、安全閥等安全裝置必須齊全好用。容器在使用過程中要防止由于腐蝕等原因造成器壁變薄、耐壓強度降低。因此,容器要定期進行檢測、維修、進行耐壓試驗,確保容器的耐壓強度。

(2)防止容器受外力破壞

對于裝載液化石油氣的槽車、船的運輸、停放應嚴加管理,防止由于交通事故、碰撞、觸礁等外力,使其產生裂縫、開口,防止泄漏的氣體達到爆炸濃度,遇火源發生化學爆炸,或因火焰加熱貯罐,發生蒸氣爆炸。要充分研究發生交通事故時預防貯罐破壞的措施。

(3)嚴格安全操作

加強安全教育,對上崗職工進行嚴格的防火防爆操作訓練,嚴格按照操作規程進行操作,避免錯誤操作造成泄漏和液化石油氣體的過量罐裝而造成容器內壓異常上升。

(4)及時有效堵漏

為了能及時檢測到液化石油氣非正常超量泄漏,以便工作人員盡快進行泄漏處置,應在易泄漏處設置可燃氣體檢測報警裝置。當發生液化石油氣泄漏時,切斷氣源,堵住漏點,是消除其形成爆炸性混合物和防止火災蔓延的重要步驟。在確保安全的情況下,采取多種措施進行堵漏,如關閉閥門,帶壓堵漏,注水等。無論火災是否已發生,都要立即采取有效措施將泄漏點控制住。

(5)采取隔熱防護措施

防火間距可降低燃燒區的熱輻射能對鄰近罐、設備的影響,避免鄰近的儲罐或設施受到烘烤,導致災害擴大。由于液化石油氣具有較大火災危險性,其防火間距要求較大。儲罐之間、分組布置的儲罐組與組之間、儲罐或罐區與建(構)筑物,堆場、道路等設施的安全距離均應符合規范所規定的要求。

火車槽車和汽車槽車可用具有低導熱性能和內部能吸熱的隔熱耐火物質,覆蓋于罐體表面進行保溫隔熱防護,能有效地延緩和防止受熱輻射的液化石油氣容器壁溫升高、器內溫度壓力升高。

液化石油氣儲罐也可用構筑防護墻進行罐體防護,可起到防止熱輻射的作用,同時還可保護罐體免受爆炸拋射物的沖擊,延遲儲罐失效的時間。

(6)控制點火源

熄滅液化石油氣擴散區的一切火種。在液化石油氣擴散的區域,將電氣設備保持原來狀態,不要開或關,及時切斷該區域的總電源。對已泄漏,但還沒有著火的情況,堵漏時不得使用非防爆電器,禁止發火的金屬物品之間撞擊和碰擦,并在事故現場四周設立警戒區,警戒區內不得有任何火源存在,嚴禁將任何火源帶入警戒區。

(7)及時撲滅初期火災

及時撲滅初期火災,對防止爆炸事故的發生至關重要。火災報警器要靈敏可靠,固定滅火設施和消防器材完備,盡早發現火情,及時分析判斷燃燒位置,威脅范圍,及時確定處置內容、撲救方法將火災控制或撲滅于初期。

四火災撲救措施

(1)及時進行安全疏散

為了預防或減少爆炸的危害,在發生火災時或泄漏情況下,必須疏散周圍區域可能受到影響的人員和物質。預防罐體的物理爆炸危害的疏散區域應有15~30個火球半徑距離的范圍,下風向人員的疏散距離還應增大,在此距離之外蒸氣爆炸的火球熱輻射和沖擊波的危害較小。對于拋射物的危害,當貯罐容積增大到5m3以上,30個火球半徑以外是較為安全的距離。預防泄漏氣云的化學爆炸危害的疏散區域應根據泄漏量的大小和已擴散的范圍確定。對于少量泄漏,疏散區域應在

100m距離以外,下風向在200m以距離外;對于較大量泄漏,則應在300m以外,下風向在800m距離以外。

(2)防止爆炸性混合物形成

使用噴霧開花水流或蒸汽驅散已經跑出的液化石油氣,防止它達到爆炸濃度。

泄漏液化石油氣已著火,如無可靠的斷源、堵漏、倒液措施,只能在水槍冷卻下讓其穩定擴散燃燒,直到燃燒完為止。倘若火焰撲滅后液公石油氣繼續泄漏,將會形成更大范圍內的可燃氣體的空氣混合物,一旦再次燃燒爆炸,破壞性更大。

(3)防止物理爆炸發生

在液化石油氣儲罐發生火災現場,保證貯罐表面冷卻至不致使外殼溫度上升的程度,能阻止發生容器破壞和蒸氣爆炸。為此,應充分利用固定冷卻水噴淋裝置,實施冷卻保護,以及在貯罐之間、罐區與裝置間設置水幕等。

消防隊員到場后應立即出水冷卻燃燒罐和與其相鄰的貯罐,冷卻強度不低于0.17L/s·m。冷卻要均勻,不要留下空白,對相鄰貯罐重點冷卻受火焰輻射的一面,避免物理爆炸事故發生。

(4)及時倒罐,放散減壓

及時將泄漏貯罐的液化石油氣導向其他貯罐,以減輕泄漏處的壓力。

對來不及倒出液化石油氣的貯罐,在其受到火焰威脅時,要開啟放散閥,向空中排放泄壓,以保證安全。貯罐上的放散管在設計時考慮了方向、朝向和火災條件下的保護作用,在放散管端形成火焰,不會將火噴向四周,或引入罐內。

(5)撲救人員位于安全位置

對于有蒸氣爆炸危險性的貯罐火災,撲救人員應處在一個安全的位置。由于液化石油氣比重大,泄漏出來沿地面向下風向擴散,且圓筒型貯罐側面拋射物距離較小,因此,安全位置應在上風向、高處和側面。然而,上風向也存在危險,風將火焰吹向罐背面,使其產生高溫導致失效,氣液混合物液混合體噴射的反方向發生劇烈位移,甚至高速飛出,帶來比下風向更大的危害。從側面接近貯罐也不是絕對安全的,因為附屬拋射物向各個方向拋射,并可能達到大的距離。

(6)控制火區,撲滅火災

在切斷氣源的同時,向火區噴射滅火劑,阻斷空氣與火苗及液化石油氣的繼續接觸。例如,對于形成穩定火炬燃燒的貯罐、管道裂口處,可用直流水槍和高壓水槍對準根部撲滅,或用干粉滅火器、二氧化碳滅火器、1211滅火器撲救。在有條件的地方,可以開啟氮氣管道、水蒸氣管道,使氮氣和水蒸氣充盈火區空間,窒息滅火。在火焰熄滅后,應防止殘余液化石油氣氣化擴散甚至復燃。

(7)觀察儲罐爆炸征兆,及時撤離至安全區

時刻注意罐體和燃燒情況,如果燃燒的火焰由紅變白,光芒耀眼;燃燒處發出刺耳的哨聲;罐體抖動,即為蒸氣爆炸的預兆。這時,撲救人員應立即擅離到安全地帶。安全距離的確定根據式(3),設火球表面熱輻射通量為300kW/m2,人員在熱輻射通量為21kW/m2的場所,暴露時間小于2s,無皮膚疼痛感,著防護服,30s無皮膚疼痛感,則S為3.8R,且大于0.003MPa的沖擊波超壓峰值和80%~90%拋射物也在4R范圍之內。因此,一般要求安全距離為4個火球半徑,并不小于90m,蒸氣爆炸時燃燒不同質量的液化石油氣的安全距離由表1給出。4R距離可能會使消防隊員難于直接向著火貯罐噴水,此時應充分利用貯罐的固定水噴淋系統,或近距離無人操作的帶架水槍。

表1蒸氣爆炸燃燒不同質量的液化石油氣的安全距離

蒸氣爆炸燃燒的

液化石油氣的質量

G(kg)

火球半徑

R(m)

火球的持續時間

t(s)

安全距離

4R(m)

50

10.91

1.64

90

100

13.71

2.06

90

500

23.32

3.50

93.29

1000

29.32

4.40

117.27

5000

46.86

7.48

199.45

10000

62.68

9.40

250.72

50000

106.61

15.99

426.42

100000

134.01

20.10

536.02

篇2:液化石油氣火災爆炸事故預防措施

1、球罐在設計時對選材應有明確的技術要求,其質量及規格應符合相應的國家標準和行業標準。要說明盛裝介質的腐蝕性適用濃度范圍,設計時要留有腐蝕裕度。運行時要嚴格執行工藝指標不得超濃度運行。

2、球罐基礎施工時,其基礎承臺地下隱蔽工程必須經監理部門驗收,以防止球罐基礎發生不均勻沉降,使罐體在不良應力下運行。

3、球罐組裝施工單位應具備相應的施工資質,施工時時應嚴格按照技術規范組織施工,嚴格按技術要求正確選用焊接材料、使用正確的焊接方法施工。

4、球罐在投入使用前必須辦理《壓力容器使用許可證》,并建立設計、制造、安裝、檢驗檔案。球罐應按《壓力容器安全技術監察規程》的規定,定期進行檢驗。

5、球罐的安全附件(液面計、壓力表、安全閥、緊急切斷裝質、溫度表)必須齊全好用。

6、建立、建全并嚴格落實《安全、消防管理規定》,特別是嚴格落實用火管理規定、規范用火作業。罐區工作人員必須經過安全教育和技術培訓,經考核取得上崗許可證后方可上崗。

7、罐區必須配有完善的消防設施,罐體應配有噴淋冷卻水和消防水幕。按規定液態烴罐區應配有高壓消防水(0.8mpa-1.2mpa)系統,并配有蓄水池。建議最好在罐區配自動或手動的高壓消防炮。

8、球罐底部接管的第一道法蘭、閥、墊片的壓力等級應比球罐本體提高一個壓力等級,墊片應選用帶有金屬保護圈的纏繞墊片,法蘭應選用對焊法蘭,螺栓應使用高強度螺栓,球罐第一道法蘭、閥門、墊片、螺栓的安裝、使用、更換應有詳細的記錄。

9、為應急處理事故,宜在球罐底部的管線上增加注水管線,該管線在正常情況下應用盲板與物料系統隔開。冬季,要及時脫除罐內游離水,防止底部閥門凍裂。

10、配電設備應與罐距離大于80m,電纜溝內應充砂。

11、罐區球罐必須設有防雷、防靜電接地。

12、球罐運行必須嚴格執行工藝技術規程,不得超溫、超壓、超負荷運行。