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(lái)越廣泛,由于易燃易爆的特性,在生產(chǎn)、儲運和使用過(guò)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(lèi)型
(1)化學(xué)爆炸
液化石油氣通常是以液態(tài)形式常溫帶壓貯存,一旦泄漏十分危險。當貯罐破裂時(shí),1m3液化石油氣可轉變成250~300m3的氣態(tài)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(tài)液化石油氣漏失在大氣中,將會(huì )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(tài)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(wú)色無(wú)味,不易被發(fā)覺(jué),只有當大量氣體急聚散發(fā)時(shí),可以見(jiàn)到白霧或聽(tīng)到噴射聲,遇明火發(fā)生爆炸時(shí)已經(jīng)擴散了相當大面積,泄漏液化石油氣的化學(xué)爆炸常有突發(fā)性。
(2)物理爆炸
液化石油氣的閃點(diǎn)低于-60℃,具有易燃特性,當因貯罐或其附件泄漏著(zhù)火后,貯罐本身以及鄰罐會(huì )處于受熱的狀態(tài)?;鹧孀饔觅A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(huì )下降,同時(shí)氣液相界面處存在溫度差,器壁上產(chǎn)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(chǎn)生裂口,高壓氣體通過(guò)開(kāi)口噴出,器內壓力急速下降,液化氣呈過(guò)熱狀態(tài),繼之瞬間蒸發(fā)而發(fā)生物理性蒸氣爆炸。噴出的物料立即被火源點(diǎn)燃,出現火球,產(chǎn)生強烈的熱輻射。若沒(méi)有立即點(diǎn)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(fā)生二次化學(xué)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(fā)生化學(xué)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(fā)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(huì )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(xué)爆炸比物理爆炸的破壞作用更大。
液化石油氣罐發(fā)生物理爆炸,又稱(chēng)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?chē)目諝饣旌隙?zhù)火燃燒,火球的高溫熱輻射危害和持續時(shí)間與其大小有關(guān)。貯罐裝載液化石油氣量越大,發(fā)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(shí)間越長(cháng),周?chē)艿綗彷椛湮:Τ潭仍酱?。隨著(zhù)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(shí)間、物體受到火球熱輻射通量與距離的關(guān)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(huì )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?。?.4m3)的貯罐蒸氣爆炸拋射物多在3~6個(gè)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(chǎn)生的拋射物體的拋射距離較大,若罐附近堆積的雜物過(guò)多,會(huì )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(gè)火球半徑之內,90%以上在5~7個(gè)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(gè)火球半徑,極少數爆炸拋射物可達30個(gè)火球半徑;圓筒型臥式,,貯罐爆炸拋射物在各個(gè)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(zhì)量,kg;
R為火球半徑,m。
T=0.15R (2)
式中:t為火球持續時(shí)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(jìn)行,消除焊接等質(zhì)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(guò)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(jìn)行檢測、維修、進(jìn)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(chē)、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(chǎn)生裂縫、開(kāi)口,防止泄漏的氣體達到爆炸濃度,遇火源發(fā)生化學(xué)爆炸,或因火焰加熱貯罐,發(fā)生蒸氣爆炸。要充分研究發(fā)生交通事故時(shí)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(jìn)行嚴格的防火防爆操作訓練,嚴格按照操作規程進(jìn)行操作,避免錯誤操作造成泄漏和液化石油氣體的過(guò)量罐裝而造成容器內壓異常上升。
(4)及時(shí)有效堵漏
為了能及時(shí)檢測到液化石油氣非正常超量泄漏,以便工作人員盡快進(jìn)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(fā)生液化石油氣泄漏時(shí),切斷氣源,堵住漏點(diǎn),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(jìn)行堵漏,如關(guān)閉閥門(mén),帶壓堵漏,注水等。無(wú)論火災是否已發(fā)生,都要立即采取有效措施將泄漏點(diǎn)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(chǎng)、道路等設施的安全距離均應符合規范所規定的要求。
火車(chē)槽車(chē)和汽車(chē)槽車(chē)可用具有低導熱性能和內部能吸熱的隔熱耐火物質(zhì),覆蓋于罐體表面進(jìn)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(jìn)行罐體防護,可起到防止熱輻射的作用,同時(shí)還可保護罐體免受爆炸拋射物的沖擊,延遲儲罐失效的時(shí)間。
(6)控制點(diǎn)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(lái)狀態(tài),不要開(kāi)或關(guān),及時(shí)切斷該區域的總電源。對已泄漏,但還沒(méi)有著(zhù)火的情況,堵漏時(shí)不得使用非防爆電器,禁止發(fā)火的金屬物品之間撞擊和碰擦,并在事故現場(chǎng)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(shí)撲滅初期火災
及時(shí)撲滅初期火災,對防止爆炸事故的發(fā)生至關(guān)重要?;馂膱缶饕`敏可靠,固定滅火設施和消防器材完備,盡早發(fā)現火情,及時(shí)分析判斷燃燒位置,威脅范圍,及時(shí)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(shí)進(jìn)行安全疏散
為了預防或減少爆炸的危害,在發(fā)生火災時(shí)或泄漏情況下,必須疏散周?chē)鷧^域可能受到影響的人員和物質(zhì)。預防罐體的物理爆炸危害的疏散區域應有15~30個(gè)火球半徑距離的范圍,下風(fēng)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<?namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" ?>
