基于PHAST的化工園區(qū)液氨泄漏后果模擬研究

向 楨

（云南煤礦安全技術(shù)中心，云南 昆明 650205）

氨屬于一類化工原料。通常情況下，會(huì)把氣態(tài)氨通過加壓亦或冷卻的方式轉(zhuǎn)變成液態(tài)，其目的是為了更好運(yùn)輸與存儲(chǔ)。氨通常被用作 “冷凍劑”。液態(tài)的氨具有腐蝕功能，其毒性強(qiáng)、易揮發(fā)、易燃易爆。用來存儲(chǔ)液態(tài)氨的容器壓力非常高，若發(fā)生泄漏，其擴(kuò)散的速度會(huì)非?？?，其具有極速氣化特點(diǎn)。該特點(diǎn)會(huì)使其擴(kuò)散的速度與范圍變快，容易被內(nèi)部相關(guān)工作者吸入，對(duì)其造成傷害。對(duì)于存有液氨的工業(yè)園區(qū)應(yīng)當(dāng)怎樣分析事故的后果，對(duì)于其預(yù)防事故的發(fā)生有極大的幫助。目前，國內(nèi)外均有較多分析方法以及相關(guān)分析軟件，比如：美國相關(guān)公司的 “火災(zāi)、爆炸危害指數(shù)評(píng)價(jià)法”，日本所發(fā)布的 “化工安全評(píng)估六階段法”等。我國在對(duì)相關(guān)安全系統(tǒng)理論進(jìn)行引進(jìn)之后，于吸收、轉(zhuǎn)化過程中最終得到相應(yīng)的安全檢查表、故障類型、影響識(shí)別以及事故樹分析等。PHAST屬于一類功能較多的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算軟件，能夠?qū)π孤┦鹿仕斐傻挠绊懗潭燃胺秶M(jìn)行計(jì)算分析，最終獲得相應(yīng)圖表，并在對(duì)人員及相關(guān)資產(chǎn)的了解下計(jì)算員工死亡率以及資產(chǎn)的虧損情況。評(píng)估的結(jié)果能夠通過數(shù)值亦或圖片呈現(xiàn)出來，所呈現(xiàn)的結(jié)果便是事故規(guī)模及個(gè)體、集體風(fēng)險(xiǎn)值，根據(jù)所得數(shù)值，還能進(jìn)一步分析出會(huì)發(fā)生事件，并對(duì)事件進(jìn)行分層，這樣有助于制定預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)的辦法。鑒于此，文章采用PHAST軟件來模擬并定量評(píng)價(jià)化工園區(qū)內(nèi)液氨泄漏的后果，對(duì)液氨泄漏后的安全范圍進(jìn)行確定，讓現(xiàn)場的所有工作者均能夠?qū)崿F(xiàn)自救，并將事故進(jìn)一步控制住，確保工作者的人生安全，降低企業(yè)財(cái)產(chǎn)的損失。

1 PHAST的簡介

DNV在多年安全管理以及技術(shù)評(píng)估中不斷累積，最終研發(fā)出定量風(fēng)險(xiǎn)分析的相關(guān)軟件，即SATETITM系列的軟件。該系列軟件主要運(yùn)用于石化行業(yè)。PHASTRISK軟件屬于定量風(fēng)險(xiǎn)分析類軟件，其是當(dāng)前一類產(chǎn)品中比較完整的軟件。PHASTRISK也包含了PHAST，其主要運(yùn)用于陸地油氣化工領(lǐng)域，對(duì)量化風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。其可通過大量運(yùn)算來對(duì)風(fēng)險(xiǎn)類別進(jìn)行排序，降低較少的人力及物力資源所面臨的高風(fēng)險(xiǎn)［1］。該軟已被廣泛應(yīng)用，主要表現(xiàn)為：廠區(qū)的選址、設(shè)計(jì)以及平面布置；對(duì)應(yīng)急救援制定計(jì)劃；確保其和法律法規(guī)具有一致性；具備較高的安全意識(shí)；對(duì)量化風(fēng)險(xiǎn)實(shí)行評(píng)估。PHAST軟件包含了四個(gè)不同部分，即：泄漏、擴(kuò)散、風(fēng)險(xiǎn)及燃燒、中毒的后果。將事故發(fā)生的泄漏管道、方式、時(shí)間以及環(huán)境相關(guān)因素等進(jìn)行輸入，便能夠得出液氨的泄漏及爆炸情況，最終得出受影響的范圍以及危險(xiǎn)程度，這樣便于化工園區(qū)相關(guān)人員對(duì)事故現(xiàn)場進(jìn)行控制并及時(shí)處理，降低人力、財(cái)力的損失［2］。

2 模擬參數(shù)的設(shè)計(jì)以及相關(guān)依據(jù)

1）以某化工園區(qū)為例，其相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)如下：

介質(zhì)：氨。輸送的管道直徑：1m。泄漏方式：水平泄漏。泄漏時(shí)長：1h。風(fēng)速：2.7m／s。質(zhì)量：158.3t。儲(chǔ)存的溫度：2.2℃。儲(chǔ)存的壓力：0.23MPa。

2）氨濃度以及熱輻射判斷依據(jù)，如表1（火災(zāi)熱輻射影響效應(yīng)）所示。

表1 火災(zāi)熱輻射影響效應(yīng)

3 模擬的結(jié)果以及相應(yīng)數(shù)據(jù)分析

3.1 對(duì)氣體擴(kuò)散之后的中毒情況進(jìn)行分析

在氣體發(fā)生泄漏之后，在順風(fēng)距離為0～280m的范圍之內(nèi)，人體發(fā)生中毒的概率達(dá)到5.7～10，最高的中毒概率范圍是20～40m。若處于泄漏點(diǎn)的順風(fēng)距離處14～214m，此時(shí)的中毒劑量以及死亡概率均會(huì)到達(dá)最大值，若在該范圍內(nèi)，人員的死亡率高達(dá)100%［3］。當(dāng)最高值過后，中毒概率便會(huì)隨距離的加大而降低，直至500m之后，中毒的概率便會(huì)回到安全范圍之內(nèi)，因此，發(fā)生泄漏后，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)立即逃離到500m的范圍之外，確保自己的生命安全。如果泄漏發(fā)生擴(kuò)散，現(xiàn)場工作者應(yīng)當(dāng)從順風(fēng)向兩邊逃跑，盡量避開中毒以及死亡概率較大的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)自救［4］。

3.2 對(duì)噴射火所涉及的范圍進(jìn)行分析

以某化工園區(qū)為例，其發(fā)生液氨泄漏之后，噴射火所產(chǎn)生的熱輻射值緊隨順風(fēng)向的變化而變化。此時(shí)氣象條件屬于常溫，根據(jù)熱輻射值變化可，其會(huì)因?yàn)榫嚯x的增加相關(guān)數(shù)值快速加大，達(dá)到最大值之后，會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定狀態(tài)，之后，熱輻射相關(guān)數(shù)值與距離形成反比例關(guān)系，即：距離增大，數(shù)值減?。?］。整個(gè)泄漏的過程內(nèi)，于0～15m范圍內(nèi)，熱輻射值處于快速增加的狀態(tài)，于15～235m范圍內(nèi)，處于穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)距離達(dá)到最大值時(shí)，輻射值高達(dá)4km／m2，此時(shí)，輻射半徑達(dá)到270m，當(dāng)輻射值達(dá)到12.5km／m2時(shí)，半徑達(dá)到320m。發(fā)生火災(zāi)的地方，320m范圍之內(nèi)不可放置木材等相關(guān)設(shè)備，并且，人不能在該范圍內(nèi)超過10s，若發(fā)生火災(zāi)處半徑在270m之內(nèi)，對(duì)于設(shè)備并無任何影響，但是，人依然不能在該環(huán)境下超過20s［6］。

3.3 對(duì)早期爆炸影響進(jìn)行分析

若處于爆炸點(diǎn)的1300m距離之外，則屬于安全范圍，若在1300m范圍之內(nèi)，便屬于危險(xiǎn)范圍。早期爆炸的影響范圍具體分析：若超壓為2.068kPa，爆炸距離為1300m，對(duì)人體的損害程度屬于安全，對(duì)建筑基本不會(huì)有破壞；若超壓在2.068～13.79kPa范圍內(nèi)，且爆炸半徑于1300～330m范圍內(nèi)，會(huì)對(duì)人體造成輕傷，并損壞部分建筑物；若超壓為13.79kPa，爆炸點(diǎn)半徑為330m，同樣會(huì)是現(xiàn)場人員受輕傷，同時(shí)損壞部分建筑；若超壓在13.79～20.68kPa范圍內(nèi)，爆炸半徑于330～280m范圍內(nèi)，對(duì)現(xiàn)場工作者會(huì)造成輕傷，但是對(duì)建筑物會(huì)有非常明顯的損壞；若超壓為20.68kPa，爆炸點(diǎn)半徑為280m，現(xiàn)場施工人員同樣是輕傷，而建筑物會(huì)有極其明顯的損壞。由此可得，應(yīng)當(dāng)對(duì)施工現(xiàn)場的相關(guān)建筑物進(jìn)行保護(hù)，并制定相應(yīng)的應(yīng)急措施對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行急救，確保人員的安全，讓其不受威脅［7］。

4 結(jié)語

綜上所述，第一，若液氨發(fā)生泄漏并擴(kuò)散，相關(guān)工作者應(yīng)當(dāng)立即朝順風(fēng)向兩邊緊急散開，遠(yuǎn)離中毒及死亡概率比較高的區(qū)域，做好自救。第二，若泄漏達(dá)到響應(yīng)程度便會(huì)發(fā)生火災(zāi)，其輻射區(qū)域通常以著火點(diǎn)作為中心，以圓形方式對(duì)外擴(kuò)散，此次結(jié)果的模擬，最大的半徑為320m，若超出該范圍，便屬于安全范圍。第三，泄漏后發(fā)生爆炸，在爆炸點(diǎn)1300m之外便是安全范圍，1300～330m范圍內(nèi)是易燃易爆范圍，應(yīng)當(dāng)將該范圍內(nèi)的所有易燃易爆物品通通排除，以此確保相關(guān)工作者生命安全以及現(xiàn)場財(cái)產(chǎn)安全。第四，使用PHAST軟件來進(jìn)行液氨泄漏后果模擬，應(yīng)當(dāng)重視對(duì)相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)。實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)與實(shí)際情況和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)數(shù)據(jù)及結(jié)果反復(fù)比較，確保模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果真實(shí)有效，且和實(shí)際情況相一致。PHAST軟件對(duì)于液氨泄漏后果的模擬效果極佳，可形象、準(zhǔn)確地將事故影響程度和范圍模擬出，為液氨泄漏現(xiàn)場救援以及災(zāi)害的預(yù)防提供理論支撐。