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大会报告16：张彬老师--罐区事故主要危害及应急响应研究.pdf

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大会报告16：张彬老师--罐区事故主要危害及应急响应研究.pdf

1、罐区事故主要危害及应急响应研究张彬教授江苏特聘教授博士生导师过程安全实验室南京工业大学Process Safety Lab安全科学与工程学院南京工业大学NANJING TECH UNIVERSITY#page#目录研究背景典型罐区事故及主要危害主要研究方向结论与展望#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab2019年，国内原油产量1.91亿吨，同比增长1.2%，原油产量连年下跌趋势中国石油储备得以扭转。2019年，我国原油进口量5.06亿吨增长9.5%，石油对外依存度达70.8%。我国已建成九大石油储备基地共可存储石油量3，830万立方米石油。独山子舟山：500万立方米岛、岛时

2、家舟山扩建：250万立方米石油储备测片镇海：520万立方米大连：300万立方米自山扩建黄岛：320万立方米黄岛洞库（地下库）：300万立方米独山子：规划库容540万立方米，首期工程规划建设库容300万立方米兰州：300万立方米天津：建设规模500万立方米，前期建设库容320万立方米宝全实验室我国九大石油储备基地Cyprocass Safey Lab#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab存储液化天然气（LNG）2019年天然气产量为1，736亿立方米，同比增长9.8%。天然气进口量9，660万吨，同比增长6.9%，对外依存度达43%截至2019年底，我国累计建成并投运22座L

3、NG接收站，年接收能力为7，082万吨。已建在建管定已乱重LND接收站过程安全实验室ProcessSafeyLab我国主要天然气管线和LNG接收站#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab典型储罐事故案例及死亡人数2005年英国邦斯菲尔2013年桑商贸有限公1988年上海高桥石油化工1984年河北保定石油1944年美国东俄玄司“31”硫酸储罐爆德油库火灾爆炸事故公司炼油厂小凉山球罐区化工厂“331”渣油俄州燃气公司事故直接经济损失：2.5亿炸事故液化气爆炸燃烧事故焊接作业爆炸事故死亡人数：130英锈死亡人数：7死亡人数：26死亡人数：16J19892005 2010时间线木19

4、44200682010年兰州石化公司爆炸事故死亡人数：61989年黄岛油库火2006年独山子石化分公司防腐承1984年印度博帕尔农2010年大连石化三苯罐区爆炸灾事故包商“10.28”闪爆事故药厂毒气泄漏事件着火事故死亡人数：19rSoleylab死亡人数：3死亡人数：2.5万死亡人数#page#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab储罐事故的主要危害原油、成品油等易燃液体在罐区发生泄漏时容易在围堰内聚集形成液池，遇明火点燃后发生池火灾害。沸点较低的易燃液体如苯、汽油、LNG等还可能产BLEVE蒸汽云爆炸生沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE），生成的蒸汽在

5、空气中与空气混合，形成爆炸性混合物，从而产生蒸汽云爆炸（VCE）。一氧化碳、硫化氢、氯气、氨气等有毒压缩气体泄露后会立即随风向向下风向扩散，产生毒物泄漏中毒后果。毒物泄漏罐区中储罐分布密集，单个储罐的事故后果极易波池火灾害及周边储罐，造成多米诺事故储罐事故的主要后果过程安全实验室ProcessSafeyLab#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab主要研究方向LNG池火灾研究储罐灾难性泄漏事故的堤堰防护高倍泡沫对LNG的危害防控罐区多米诺事故及应急策略过程安全实验室ProcssSafy Lab#page#过程安全实验室ProcessSafetyLabLNG池火灾研究池火是LN

6、G储罐泄漏的主要危害之一在实训场地搭建实验检测和数据采集系统环境温度、风速及方向、湿度和太阳辐射LNG液位、温度池火的温度、热辐射和火焰形态开展多尺度实验研究LNG池火灾的主要特征和危害TEEX的消防实训基地质量燃烧速率Pit1:小围堰-3m3m1.22m火焰直径、高度、倾斜角度等Pit2:大围堰-10m6.7m1.22mPit3:L形的沟渠热辐射Pit4:海上围堰-2.44m6.7m6.7m建立预测火灾特性的计算模型过程安全实验室ProcassSafeylab#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab大尺度LNG池火实验全实验室ProcassSafeiy lab#page#过

7、程安全实验室ProcessSafetyLabLNG池火的CFD建模 FDS CFire Dynamics Simulator）美国NISTNationalInstituteofStandard and Technology）开LNG池火的火焰形态（左：实验，右：CFD）发的开源CFD软件，专注于火灾模拟方面的应用（H）m=m1-exp(-kD）（2）Q=mAHALNG池火燃烧LNG池火火焰温度过程安全实验室PocessSafeylab10#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab储罐灾难性泄漏事故的提堰防护LNG可以储存在巨大的储罐中，储罐容积可以高达23万立方米。为了控制L

8、NG泄漏后的危害，相关规范（GB/T20368-2012）要求储罐外围堤堰的容积应为最大储罐内液体体积的110%，对堤堰高度和到储罐的距离要求如下：最高液位一二级防护控制污染储罐降低汽化速率控制火灾范围防护堤或拦营墙x为储罐的内壁到防护堤或拦蓄墙最近砌面的距离；y为储罐中最高液位到防护堤或拦蓄堤顶部的距离x应等于或大于y加液面以上蒸汽压力的LNG当量压头过程安全实验室ProcessSafey Lab11#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab255个实验结果用于发展提堰溢流率的预测模型。建立圆形堤堰、方形提堰和不规则形状堤堰的溢流率预测模型实验研究开展了13系列的实验室实验和

9、5系列场地实验实验材料包括水、液氮和LNG。储罐：圆柱形，提堰：圆形直堤、方形直堤和方形弧形堤110%的提堰防护条件下，溢流率为24%到100%）0153l（+0061（）+01479+03018csQ=-0.2180*ln高0.9180空80.70.60.50.430.30.200.10.20.30.40.50.6070.809实验装置图（左：实验室实验，右：场地实验）全实验室MeBsuProcess Safely LakZhangB.etal，（2017），ExperimentalStudyofBundOvertoppingCausedbyaCatastrophicFailure ofTa

10、nks.IndEng.Chem.Res.12Luan，x.etal.（2020）.Predictivemodel of bundovertopping fracttiion forcatastrophicfailure ofstorage tank，Saf.Sc#page#过程安全实验室ProcessSafetyLabCFD数值模拟基于Fluent开展堤堰防护的CFD数值模拟采用RNGk-8和LES两种端流模型LESL（下）的模拟结果RNG k-g（上）和实验（上）和CFD模型（下）的溢流过程Procass Safely Lal13#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab高倍

11、泡沫对LNG的危害防控低倍泡沫发泡倍数不高于20中倍泡沫发泡倍数20到200高倍泡沫发泡倍数大于200高倍泡沫高倍泡沫优势：泡沫供给量大灭火迅速水渍损失少灭火后现场处理简单对LNG气体和池火两方面危害都有防控作用中倍泡沫过程安全实验室ProcassSafeylab14#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab高倍泡沫发生器流量计可计算管道瞬时流量和总流量软管和卡套控制喷嘴到筛网之间调压阀控的距离制流量风扇开启、泡沫液收集器，带有凹槽（可拆装、可根据实际泡沫液量上下移系统升降、动）泵开启电控箱实验用高倍泡沫装置图过程安全实验室ProcessSafey Lab150#page#1框

12、架2竖直导轨3水平导轨4隔块（防止透明圆筒滑出导轨）5支撑板6透明亚克力板7钢圈（带有垫圈和螺丝固定）8喷嘴区想610风机11升降电机12储液箱13截止阀14泵15调压阀16流量计17压力表18输液管道19电控箱20回流管实验室21挡板ak1622滑轮#page#过程安全实验室ProcessSafetyLabLNG气体危害控制阻隔效应高倍泡沫对泄露液池进行OELNGODLNGFING覆盖并在低温液体表面形蒸汽蒸汽蒸汽成冰层抑制低温液体的持蒸汽To续蒸发。LT高倍泡沫阻隔外界热辐射和热对流效应，抑制低温增温效应液体的持续蒸发H高倍泡沫通过和低温气体冻层进行热交换使蒸发的低温气体升温，加速气体向上

13、凝扩散，防止在地表形成气层.体爆炸混合物。QCLNG在过程安全实验室汽化效应ProcessSafey Lab#page#过程安全实验室ProcessSafetyLabLNG池火危害控制全实验室Process SafetyLab18#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab罐区多米诺事故及应急策略罐区事故后果严重，储罐之间距离较近，容易发生多米诺事故多米诺事故不确定性大，后果复杂，给事故应急带来挑战物理效应初始事故事故数量热辐射超压碎片440池火灾44011716蒸汽云爆炸017机械爆炸1001303BLEVE880喷射火0000闪火011火球0安全实验室多米诺事故场景统计Pro

14、cassSafeyla19#page#过程安全实验室T1T2ProcessSafetyLab罐区布局情况事故基本情罐内物质特性分析况分析T3T4储罐类型确定可能出现的事故场景分析计算物理效应事故传播过T6程分析初始事故储罐的确定确定事故传播过程先验概率分析静态贝叶斯网络分析后验概率分析确定失效时间和燃尽时间T2时间区间划分T4动态贝叶斯动态贝叶斯网络的建立网络分析先验概率分析T6后验概率分析事故前应急物资调度T1应急响应分事故后应急对象选择析事故后应急策略实施5T3程安全实Process Safety Lah罐区多米诺事故分析路线图20#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab

15、动态贝叶斯网络分析Ctt+Att-t以上述案例为例，若T4储罐失效之前，T1/T2/T3的发生的火灾已经熄灭，那么计算处的接受的热辐射值可能就达不到破坏阀值，从而造不成T4的失效，解决这一为题需要综合考虑两个参数：设备类型失效时间计算方程燃尽时间（TTB）：可燃物总量除以燃烧速率ln（TTF）=-1.128*ln（）-2.667*10-5*V+9.887常压容器失效时间（TTF）：TTF的计算方法见表压力容器21#page#过程安全实验室ProcessSafetyLab结论与展望储罐事故的后果分析是应急响应的基石大尺度火灾研究仍存在不足火灾的CFD模型需进一步改进堤堰是储罐泄漏事故有效的防护方法堤堰设计对防护有效性有重要影响规范修订应考虑研究的成果高倍泡沫是LNG储罐事故有效的应急响应方法通过“增温效应“和“阻隔效应“控制气体危害通过降低质量燃烧速率及火焰大小控制池火危害罐区的多米诺事故模型对指导应急响应具有重要意义有效开展罐区风险评估辅助罐区布局发展科学的应急响应策略过程安全实验室ProcssSafy Lab22#page#过程安全实验室china-THANK YOU ！#page#

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