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城鎮(zhèn)燃?xì)馐鹿曙L(fēng)險評價研究

  
評論: 更新日期:2010年10月06日

  
  第三章管道燃?xì)獾娘L(fēng)險分析與評價
  
  一、液化石油氣及液化石油氣摻混空氣混合氣的特性
  
  (一)液化石油氣的性質(zhì)  
  液化石油氣(LiquefiedPetroleumGas,簡稱LPG或液化氣)是我國城鎮(zhèn)燃?xì)獾闹饕獨庠粗?,目前許多城市還將液化石油氣與空氣混合配制成混合氣作為氣源。液化氣及其摻混氣是城市燃?xì)庵腥急kU性較大的氣體,下面是液化石油氣的一些性質(zhì):
  
  (1)比空氣重,比水輕  
  液化石油氣的氣態(tài)相對密度為1.5-2,液態(tài)的液化石油氣與4℃水相比,相對密度為0.5-0.6。所以液化石油氣在儲配、運輸及使用過程中,如發(fā)生泄漏,氣化的LPG就會往低洼處流動并積聚,不易被風(fēng)吹散,或是沿地面漂流。
  
  (2)揮發(fā)性強  
  在常溫常壓下,液態(tài)LPG極易揮發(fā),1升液態(tài)LPG經(jīng)揮發(fā),可變成250升氣體。
  
  (3)著火溫度低  
  液化石油氣的著火溫度約為430-500'C,火柴焰、打火機火星、機械火星、汽車排氣管火星等均可點燃液化石油氣。
  
  (4)燃燒熱值高  
  在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1kg液化石油氣燃燒后,發(fā)出的熱量可達(dá)46.1-50.2MJ,約為焦?fàn)t煤氣的6倍之多,其溫度可達(dá)700-2000'C.
  
  (5)沸點低  
  丙烷的沸點為一42'C,丁烷的沸點為一10'C。因此,在容器中儲存的液化石油氣,只要溫度略有升高,就會引起飽和蒸汽壓的升高。
  
  (6)燃爆危險性大  
  液化石油氣的爆炸極限是2^15%,而天然氣和煤氣分別為5%和4.5%,所以液化石油氣與遇明火極易燃燒和爆炸。
  
  (7)體積膨脹系數(shù)大  
  由于液化石油氣常以液態(tài)儲存,其危險性一方面是因為它具有較大的體積膨脹系數(shù)。在15℃時,液化石油氣的體積膨脹系數(shù)約為0.003,為水的16倍。
  
  (二)液化氣摻混空氣混合氣(以下簡稱空混氣)的特點
  
  (1)摻混過程是液化氣被強制氣化后和空氣以一定比例混合,一般為液化氣:空氣=40:60  
  (2)空混氣熱值為452MJ/Nm3,它和天然氣熱值相當(dāng),是煤制氣熱值的3倍,因此爐具與用天然氣的爐具有互換性,管網(wǎng)也適用于天然氣的輸送。  
  (3)空混氣壓力為。.1MPa時,露點為一20'C,在環(huán)境溫度高于該溫度的地區(qū)均不會冷凝?! ?br />   (4)空混氣爆炸極限為1.8%^'9.55%,混合氣中空氣占60%,比爆炸上限高出5倍,因此使用混合氣安全可靠?! ?br />   (5)摻混過程為簡單的機械混合過程,所以過程無三廢產(chǎn)生。  
  (6)目前摻混過程的關(guān)鍵設(shè)備及中央控制系統(tǒng),國內(nèi)尚無產(chǎn)品,各廠均從美國成套引進(jìn)。以國產(chǎn)液化氣制取混合氣為例,液化氣和混合氣的組成及物性見下圖:
  
  (三)液化石油氣泄漏事故的特點
  
  1.突發(fā)性強。在氣體泄漏事故發(fā)生之前,往往沒有任何征兆,特別是大型儲罐漏氣時更是如此,儲罐的容積越大,發(fā)生事故的損失也越大;
  
  2.擴散迅速,極易形成很大的危險區(qū),液化石油氣比空氣重1.5-2.0倍,氣體的體積是液體的250-350倍,泄漏出來的氣體會隨風(fēng)漂移,無風(fēng)時會積聚在低洼處,在很短的時間內(nèi)就能造成數(shù)千甚至數(shù)萬平方米的爆炸氣體危險區(qū);
  
  3。極易發(fā)生災(zāi)難性的爆炸、火災(zāi)事故和造成巨大損失.如1升液化氣,與空氣混合濃度達(dá)到2%時,形成12.5m'的爆炸性氣體。其爆炸速度為2000-3000m/s,火焰溫度達(dá)20000C,閃點在?!嬉韵拢钚∫寄芰吭?2-0.3mJ。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,1m3的氣體完全燃燒后發(fā)熱高達(dá)1.05x103kJ相當(dāng)于24kgTNT炸藥爆炸的能量,由以上數(shù)據(jù)可想而知液化石油氣的爆炸威力。
  
  4液化油氣儲罐被大火燒烤后,容器會發(fā)生強烈爆炸,殼體和碎片飛行距離遠(yuǎn),會擊毀和震壞附近的設(shè)施及建筑物,能產(chǎn)生二次災(zāi)害,造成群死群傷。
  
  第四章燃?xì)馐鹿曙L(fēng)險評價模型研究
  
  從以往發(fā)生的燃?xì)馐鹿蕘砜矗貏e是燃?xì)饣馂?zāi)、爆炸事故,絕大多數(shù)是由于燃?xì)庑孤┮鸬?。因此,以燃?xì)庑孤┦鹿蕿槠瘘c,進(jìn)行對火災(zāi)爆炸事故進(jìn)行風(fēng)險評價,是減少事故損失及人員傷亡的一項重要措施。
  
  一、燃?xì)馐鹿曙L(fēng)險評價模型
  
  針對液化石油氣摻混空氣,下面以空混氣為例闡述燃?xì)饣馂?zāi)爆炸事故風(fēng)險評價模型。
  
  (一)泄漏源強度
  
  空混氣從管道及閥門中泄漏出來,假設(shè)其為理想氣體(在壓力較高時是合理的),可以采用以下模型進(jìn)行計算:  
  第一步先判斷氣流是處于臨界狀態(tài)還是次臨界狀態(tài):  
  第二步是根據(jù)Crane公式計算泄漏源強度:  
  燃?xì)獾姆肿恿?,R是通用氣體常數(shù),;是熱容比,T8是氣體溫度。評價者應(yīng)考慮泄漏的時間長短是否足以顯著地影響到壓力的變化。如果周期短,那么在后果計算中采用最初的泄漏強度是合適的;否則,在整個周期中應(yīng)選擇等效泄漏強度。
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