甲醇儲罐池火災(zāi)事故影響分析與對策

孫海彤 牛國慶 張軒軒 王品

摘 要：針對甲醇儲罐防火堤設(shè)置，采用池火災(zāi)事故模型，對火焰的熱輻射危險性進行分析與評價。結(jié)果表明：甲醇儲罐防火堤內(nèi)若發(fā)生池火，將產(chǎn)生較為嚴(yán)重的熱輻射危害，人員發(fā)生輕度燒傷、設(shè)備輕度破壞的破壞半徑為37.4m，人員發(fā)生嚴(yán)重?zé)齻⒃O(shè)備中度破壞的破壞的半徑為21.6m，人員發(fā)生死亡、設(shè)備嚴(yán)重破壞的破壞半徑為15.0m，造成設(shè)備完全破壞的破壞半徑為12.2m。對評價中發(fā)現(xiàn)的安全隱患提出相應(yīng)的整改措施，為企業(yè)管理決策及實現(xiàn)安全生產(chǎn)提供合理的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：甲醇儲罐；防火堤；池火災(zāi)；整改措施

中圖分類號：TE85 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）22-0142-02

Analysis and Countermeasures of Fire Accident in Methanol Storage Tank

SUN Haitong NIU Guoqing ZHANG Xuanxuan WANG Pin

（School of Safety Science and Engineering， Henan Polytechnic University， Jiaozuo Henan 454000）

Abstract： Based on the setting of fireproofing dyke for methanol storage tank， the thermal radiation hazard of flame was analyzed and evaluated by the model of pool fire accident. The results showed that if the a pool fire occurs in the fireproof dyke of the methanol storage tank， it would produce more serious thermal radiation harm. The damage radius of minor burn of the personnel and the minor damage of equipment was 37.4m. The radius of serious burn of the personnel and the medium damage of equipment was 21.6m. The damage radius which caused the death of the man and the serious destruction of equipment was 15.0m. Furthermore， the radius of destruction was 12.2m. Corresponding corrective measures were putted forward for safety hazards discovered in the evaluation， so as to provide reasonable basis for enterprise management decision-making and safety production.

Keywords： methanol storage tank；fire dike；pool fire；rectification measures

甲醇別名木酒精，無色透明，高揮發(fā)度，易燃。略有酒精氣味。與大多數(shù)液體一樣，甲醇具有受熱膨脹性。若甲醇儲罐裝料過滿，當(dāng)體系受熱，甲醇的體積增加，密度變小的同時會使蒸氣壓升高，當(dāng)超過容器的承受能力時，儲罐易破裂；若氣溫驟變，儲罐呼吸閥由于某種原因來不及開啟或開啟不夠，也易造成儲罐破壞[1]，發(fā)生泄漏。甲醇在儲存過程中如果發(fā)生大量泄漏，會在地面上流淌、積聚，并形成一定面積和厚度的液池。液池若遇火點燃，嚴(yán)重的時候?qū)l(fā)生爆炸，空氣條件好的時候?qū)l(fā)生池火災(zāi)。池火一旦發(fā)生，首先是處于池火之中及火焰所觸及的人員和設(shè)備將遭受致命傷害或破壞，其次是液池周圍的人員和設(shè)備將遭受一定程度的火焰熱輻射的危害。因此，對甲醇儲罐發(fā)生火災(zāi)后的危險性進行定量評價，對降低風(fēng)險發(fā)生概率、提高企業(yè)安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 池火災(zāi)事故模型

根據(jù)某企業(yè)總平面圖紙標(biāo)注，已知甲醇罐區(qū)防火堤的尺寸為32m×60m，則各罐防火堤圍成面積為1 920m2。

1.1 池火災(zāi)直徑

為了便于計算，通常假定液池為圓形。但對實際池火來說，其形狀往往不是圓的，而是方形、長方形或其他不規(guī)則形狀，這種情況下，可采用圓形區(qū)域[2]，其等效直徑De為：

[De=4S/3.1412] （1）

式中：[S]表示防火堤所圍池面積，m2。

根據(jù)以上條件得知：[De=49.4m]。

1.2 池火災(zāi)火焰高度

池火災(zāi)的火焰高度與液池直徑、周圍空氣密度、重力加速度和物料的燃燒速度等因素有關(guān)[3]。可按下式計算：

[dmdt=0.001HccpTb-T0+H] （2）

[h=84rdm/dtρ02gr0.6] （3）

式中：[Hc]表示液體燃燒熱，J/kg；[cp]表示液體的比定壓熱容，J/（kg/K）；[Tb]表示液體的沸點，K；[T0]表示環(huán)境溫度，K；[H]表示液體氣化熱，J/kg；[h]表示火焰高度，m；[r]表示液池等效半徑，m；[dm/dt]表示燃燒速率，kg/（m2·s）；[ρ0]表示空氣密度，取1.293kg/m3；g表示重力加速度，取9.8m2/s。

已知，甲醇儲罐池火災(zāi)事故情況下，[r]=24.7m，[dmdt]=0.018 5kg/（m2·s），由此可得出h=23.8m。

1.3 池火災(zāi)總輻射通量

假定能量由圓柱形火焰?zhèn)让婧晚敳肯蛑車鶆蜉椛?，按下式計算火焰表面的通熱量[2]：

[Q=πr2+2πrhdm/dtηHC72dm/dt0.61+1] （4）

式中：[Q]表示總輻射通量，kW；[HC]表示燃燒熱，kJ/kg；[η]表示效率因子，取0.24。

根據(jù)以上條件可知，[Q]=70 358kW。

1.4 池火熱輻射傷害/破壞半徑

根據(jù)儲罐池火災(zāi)事故模擬，入射熱輻射強度的計算公式為：

[I=Qtc/4πx2] （5）

式中：[I]表示熱輻射強度，kW/m2；[Q]表示總輻射通量，kW；[tc]表示熱傳導(dǎo)系數(shù)，在無相對理想的數(shù)據(jù)時，可取1；x表示目標(biāo)點距火球中心的水平距離（假設(shè)全部輻射熱量是液池中心點的小球面輻射，則實際距離是目標(biāo)點到液池的邊界），m。

2 池火災(zāi)事故后果分析

通過池火災(zāi)模型計算發(fā)現(xiàn)，甲醇儲罐一旦發(fā)生池火，將產(chǎn)生較為嚴(yán)重的熱輻射危害。人員發(fā)生輕度燒傷、設(shè)備輕度破壞的破壞半徑為37.4m，人員發(fā)生嚴(yán)重?zé)齻⒃O(shè)備中度破壞的破壞半徑為21.6m，人員發(fā)生死亡、設(shè)備嚴(yán)重破壞的破壞半徑為15.0m，設(shè)備完全破壞的破壞半徑為12.2m。

3 事故預(yù)防措施及整改

針對該企業(yè)的甲醇儲罐池火災(zāi)模型分析結(jié)果，對公司預(yù)防池火災(zāi)事故提出以下安全對策，以減小事故發(fā)生的可能性及減輕事故發(fā)生后對人員的傷害與設(shè)備的損壞[3]。

3.1 合理設(shè)計防火堤

安全距離是保證人員與設(shè)備不發(fā)生傷亡、損壞的保障。根據(jù)池火災(zāi)模型發(fā)現(xiàn)，總輻射通量與液池等效半徑呈正相關(guān)，在保證防火堤堤高小于上限3.2m、高于液面0.2m的情況下，通過減小液池等效直徑來降低總輻射通量，從而使目標(biāo)到液池中心距離增加，減小人員設(shè)備的影響；同時，根據(jù)池火傷害/破壞程度半徑（目標(biāo)點到火球邊界距離）制定不同界限，給出警示，以免池火災(zāi)發(fā)生后對人員設(shè)備造成巨大的傷害與破壞。

3.2 安全管理，做好防范

定期檢查設(shè)備設(shè)施，防止其發(fā)生泄漏。尤其在夏季和冬季，夏季做好降溫措施，防治大量有機物蒸氣揮發(fā)，做好避免形成明火、靜電火或雷電火花防范，從燃燒的三要素出發(fā)，杜絕池火災(zāi)發(fā)生；冬季應(yīng)對設(shè)備設(shè)施進行保溫處理，防止儲罐發(fā)生破壞，形成液池現(xiàn)象，避免遇火發(fā)生池火災(zāi)。

4 結(jié)語

運用池火災(zāi)事故模型對甲醇儲罐（包括所有易燃儲罐）進行定量危險性分析，可以預(yù)估發(fā)生事故后對人員傷亡與設(shè)備設(shè)施破壞的情況，便于合理地設(shè)計儲備條件以及實施分級分類，為公司制定應(yīng)急預(yù)案提供參考。

參考文獻：

[1]鮮愛國，郎需慶，張衛(wèi)華，等.大型甲醇儲罐火災(zāi)風(fēng)險與消防技術(shù)探討[J].安全、健康和環(huán)境，2013（9）：47-50.

[2]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.安全評價通則：AQ8001-2007[S/OL].（2007-04-01）[2018-06-25].https：//wenku.baidu.com/view/93899ddead51f01dc281f1f2.html.

[3]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.安全評價[M].修訂版.北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.