LNG泄漏時時，起初會發(fā)生猛烈沸騰蒸發(fā)，隨后蒸發(fā)率將迅速衰減至一個固定值，蒸氣沿地面形成一個層流，從環(huán)境中吸收熱量并逐漸上升和擴散，同時將周圍的空氣冷卻至露點以下，形成一個可見云團(tuán)。由于在大多數(shù)事故中存在點火源的可能性很高，所以意外溢出產(chǎn)生的熱危險基本表現(xiàn)為LNG冷液池著火[8]。室外的液池火災(zāi)，因為氧氣供應(yīng)充足，燃燒較完全，產(chǎn)生的有毒、有害氣體易擴散，熱輻射是其主要危害。而當(dāng)沒有點火源時，溢出的LNG可能會形成蒸氣云。蒸氣云團(tuán)擴散是一個復(fù)雜的問題，具體范圍取決于溢出位置和現(xiàn)場氣象條件。風(fēng)和湍流是決定蒸氣擴散稀釋的最直接原因，風(fēng)速越大，湍流越強，蒸氣的擴散速度越快，氣體濃度就越低，危險消除的就快。美國桑地亞實驗室選擇了距地面以上10m處2.33 m/s的風(fēng)速和F穩(wěn)定度的氣象條件進(jìn)行模擬[9]，獲得了蒸氣擴散的爆炸下限距離。在假設(shè)損壞船艙的泄漏孔面積1m2溢出40min后，可以形成直徑為148m2的液池，擴散到爆炸下限的距離為1536m。當(dāng)泄漏孔面積2 m2。時，僅20 min后，爆炸下限的距離既到達(dá)1710 m。王大慶等人[10]。利用高斯擴散模型，分別繪出了假設(shè)情況下天然氣連續(xù)擴散和瞬時擴散的等濃度圖。連續(xù)低強度泄漏時，在相同的泄漏口徑下，風(fēng)速越大越有利于擴散，危害區(qū)域就越小，如穿孔泄漏直徑同為100 mm，風(fēng)速為1m/s和5m/s的爆炸下限距離分別為400m和150m。而高強度的瞬時泄漏情況有所不同，大規(guī)模泄漏3min后，風(fēng)速分別為1m/s和5m/s時，氣體擴散達(dá)到最低爆炸極限的距離保守估計為225m和1000m。即在泄漏初期，泄露所造成的危險區(qū)域隨著時間延長和風(fēng)速加大而擴大，時間再延長，氣體濃度降低，表現(xiàn)出的規(guī)律類似于低強度泄漏。

　　基于國內(nèi)外對LNG泄露模擬得出的結(jié)果和氣體擴散試驗，大型溢出所產(chǎn)生的蒸氣云的擴散可能會超過1000m。擴散范圍的計算與所選擇的模型，大氣條件，泄露源強等因素都有關(guān)系，如果發(fā)生LNG蒸氣擴散應(yīng)當(dāng)充分評估對于人身和財產(chǎn)安全的危險等級和潛在區(qū)域，采取危險減輕措施，開展快速引燃擴散云團(tuán)和阻止溢出的步驟。

　　4．意外溢出的火災(zāi)危險性分析

　　LNG外溢蒸氣遇到點火源時，產(chǎn)生的火焰以兩種方式傳播：一種是以預(yù)混合的發(fā)微弱光的火焰?zhèn)鞑?，從著火點順風(fēng)向傳播；另一種是以發(fā)光的彌散火焰?zhèn)鞑ィ骘L(fēng)向移動，蔓延通過云層中燃料富集的部分，逐漸回?zé)叫孤c。國內(nèi)外進(jìn)行了一批池火災(zāi)試驗和計算機模擬，測得了一些LNG泄漏在水面上形成的池火的數(shù)據(jù)和火災(zāi)發(fā)生時的熱輻射數(shù)據(jù)。桑地亞實驗室利用標(biāo)稱火焰模型來計算[9]，意外損壞情況發(fā)生的火災(zāi)引起的預(yù)期熱危險距離列于表2。

表2 火災(zāi)熱強度距離的敏感性分析

　　結(jié)果顯示，一次LNG氣艙的意外損壞，其孔尺寸在1 m2時，其潛在火災(zāi)熱強度為37.5 kW/m 時的熱輻射危險距離溢出中心為177m。當(dāng)船體同時有3處受損壞，孔尺寸為2m2的情況下，其燃燒的熱輻射危險距離估算將達(dá)到398m。

　　二、LNG泄漏危害評價與模擬中的不確定性

　　對泄漏事故進(jìn)行風(fēng)險評價，是減少事故危害性的一項重要措施。由于LNG的泄漏、擴散以及造成的火災(zāi)、爆炸和中毒事故等方面都存在極大的不確定性，給實際的管理和預(yù)測造成了很大困難[11]。LNG泄漏與擴散問題中主要不確定性因素如下。

　　(1)LNG泄漏源位置與發(fā)生泄漏的概率的不確定性

　　LNG從生產(chǎn)地到最終用戶的運輸過程中，經(jīng)過許多裝置和管線。在海洋運輸船和接受裝置甚至再氣化過程都有可能發(fā)生泄漏，但這種泄露的概率是不能確定的。一般都是通過有經(jīng)驗的工程師利用其積累的知識與經(jīng)驗來進(jìn)行評價。

　　(2)泄漏與擴散模式的不確定性

　　對于危險性氣體泄漏和擴散，國內(nèi)外科研者都依據(jù)很多模式來進(jìn)行研究，例如高斯模型、BM 模型和FEM3模型等。但這些模式中都采用了大量的數(shù)學(xué)假設(shè)，由于假設(shè)條件與實際情況可能不符，所建立的模式勢必有些不確定性。此外，模式中許多參數(shù)的選取也具有不確定性，例如對模式影響較大的氣象因素，因為所采用的氣象歷史資料與實際狀況的差異，也造成了評價和預(yù)測的不確定性。

　　三、結(jié) 論

　?。?）LNG船舶設(shè)計中附加隔離層和三級保護(hù)殼，要造成類似油輪撞擊造成相同的孔尺寸，其撞擊速度要比撞擊油輪高一到兩節(jié)的速度。對于小型船只其動能通常不足以撞穿一艘LNG船殼。LNG運輸船舶的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有防撞擊、防泄漏和具有安全可靠性。

　?。?）LNG意外溢出時具有較高的蒸氣擴散和火災(zāi)危險性。溢出蒸氣擴散達(dá)到最低爆炸極限的距離保守估計為1600 m左右。一次LNG氣艙的意外損壞，其孔尺寸在1m2時，其潛在火災(zāi)能源密度為37.5 kW/m2時的熱危險在距離溢出中心為177m。船體同時有三處受損壞，孔尺寸為2m2的情況下，其燃燒的熱危險距離估算將達(dá)到398m。

　?。?）LNG泄漏與擴散的風(fēng)險評價中存在很多不確定性問題，需要在模式的選擇、危害區(qū)域確定和救災(zāi)應(yīng)急措施過程中充分考慮。

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