摘　要：介紹LPG的性質和道化學火災、爆炸危險指數評價法的評價程序，利用道化學火災、爆炸危險指數評價法對廣州某LPG加氣站儲罐區(qū)的火災、爆炸危險性進行定量評價。評價結果表明，采取行之有效的安全預防措施可以有效地降低LPG加氣站儲罐區(qū)的風險程度。?

關鍵詞：LPG加氣站；??儲罐區(qū)；??道化學火災爆炸危險指數評價法

Abstract：The properties of LPG and the procedure of Dow?Chemical fire and explosion index evaluation method are introduced．The fire and explosion?hazards in tank area of a LPG filling station in Guangzhou City are evaluated quantitatively by Dow Chemical?fire and explosion index evaluation method．The evaluation results indicate that using effective safety precautionary measures Call effectively reduce the risk degree?of tank area of LPG filling station．

Keywords：LPG filling station；tank area；Dow Chemical fire and explosion index evaluation?method

?

液化石油氣(LPG)是石油產品之一，具有易擴散、易燃、易爆等特點。一旦LPG加氣站發(fā)生事故，將會對人民群眾的生命財產造成巨大損失，因此，有效地預防LPG加氣站的火災、爆炸事故的發(fā)生是十分必要的。本文采用道化學公司火災、爆炸危險指數評價法^[1]，對廣州某LPG加氣站儲罐區(qū)的火災、爆炸危險性進行定量分析，以期了解火災、爆炸風險大小，為LPG加氣站事故風險預防提供科學依據。

LPG主要是丙烷和丁烷的混合物，通常伴有少量的丙烯和丁烯。LPG氣體的相對密度為1.5～2.0，易在低洼或者通風不良處聚積。液態(tài)LPG的體積膨脹系數大約是同溫度下水的體積膨脹系數的10～16倍。LPG的爆炸極限和點火能較低，爆炸極限(氣態(tài)LPG在空氣中的體積分數)為1.0％～10.0％^[2]，最小點火能為0.2～0.3mJ^[3]。

①物理性爆炸

LPG氣化時體積擴大250～350倍，當儲罐內LPG受熱膨脹，若壓力大于設備所能承受的壓力，則導致設備破裂，液態(tài)LPG泄漏，瞬間氣化膨脹，并快速釋放大量的能量，引發(fā)物理性蒸氣爆炸^[4]。

②火災爆炸

氣態(tài)LPG在空氣中的體積分數達到1.0％～10％時，混合氣體遇火源就能爆炸；LPG的爆炸威力很大，1kg的LPG的爆炸能量相當于4～10kg的TNT炸藥的爆炸威力^[4]；LPG的火焰?zhèn)鞑ニ俣群芸?，劇烈燃燒時火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤梢赃_到2000m/s以上^[5]；LPG比一氧化碳、汽油等物質更易燃燒，燃燒時的熱量和火焰溫度很高，其低熱值約為50MJ／kg，火焰溫度高達2143℃^[6]，LPG爆炸起火后會迅速引燃爆炸區(qū)域內的一切可燃物，引起大面積的火災，對人民群眾的生命財產造成巨大的損失。

③對人體的傷害

LPG對人體神經中樞有麻醉性，當空氣中氣態(tài)LPG的體積分數高于10％時，就會使人頭暈，甚至窒息死亡。

選取工藝單元實際上就是選取評價對象，選取恰當的工藝單元應考慮以下6個方面的因素^[1]8。

①物質系數；

②工藝單元中危險物質的數量；

③資金密度(工藝單元中折合成每1m²建筑面積的設備造價，單位為元)；

④操作溫度和操作壓力；

⑤過去發(fā)生的火災、爆炸事故資料；

⑥對裝置操作起關鍵作用的單元。

一般情況下，這6個方面的數值越大，工藝單元越需要評價。

在火災、爆炸危險指數計算過程中，物質系數(F0)是最基礎的參數，也是表征由燃燒或化學反應引起火災、爆炸時釋放能量大小的內在特性參數。確定物質系數的方式有如下兩種：

①根據美國消防協(xié)會規(guī)定的物質可燃性系數(Np)和物質不穩(wěn)定性系數(Nr)，在文獻[1]中的表4—6^[1]13中查出。

②有些物質直接從物質系數表中查得。若工藝單元內的物質為混合物，則應按“在實際操作過程中所存在的最危險物質”原則來確定^[1]12，即取混合物中物質系數最大的值。

一般工藝危險系數(F1)是影響事故損害大小的主要因素，共有6項，即放熱化學反應、吸熱化學反應、物料處理與輸送、密閉式或室內工藝單元、通道、排放和泄漏控制^[1]16-19。一般工藝危險系數等于工藝單元中選取的所有項目的危險系數和工藝單元基本系數之和，各工藝單元中并不一定包含每一項，當工藝單元中不包含某項時，其危險系數取0。

特殊工藝危險系數(F2)是影響事故發(fā)生的主要因素，共包括12項，即毒性物質、負壓操作、燃燒范圍或其附近的操作、粉塵爆炸、釋放壓力、低溫、易燃和不穩(wěn)定物質的數量、腐蝕、泄漏、明火設備、油熱交換系統(tǒng)、轉動設備^[1]20-37。特殊工藝危險系數等于工藝單元中選取的所有項目的危險系數和工藝單元基本系數之和，一個工藝單元中并不一定包含每一項，當工藝單元中不包含某項時，其危險系數取0。

工藝單元危險系數按式(1)計算。

F3=F1F2??　　　　???(1)

式中F3——工藝單元危險系數，其取值范圍為1～8，若F3>8，則按8計

F1——一般工藝危險系數

F2——特殊工藝危險系數

火災、爆炸危險指數用來估計生產過程中的事故可能造成的破壞程度^[1]38?；馂?、爆炸危險指數按式(2)計算。

FEI=F0F3?　　　　???(2)

式中FEI——火災、爆炸危險指數

F0——物質系數

為了方便了解單元火災、爆炸的嚴重程度，文獻[1]將FEI分為5個等級(見表1)。

?

安全措施分為3類：工藝控制、物質隔離、防火措施。安全措施補償系數按式(3)計算。

C=C1C2C3???? ?????(3)

式中C——安全措施補償系數

C1——工藝控制補償系數，該系數等于該類中選取的所有具體安全措施補償系數的乘積

C2——物質隔離補償系數，該系數等于該類中選取的所有具體安全措施補償系數的乘積

C3——防火措施補償系數，該系數等于該類中選取的所有具體安全措施補償系數的乘積

補償后工藝單元的火災、爆炸危險指數按式(4)計算。

FEI,a=CFEI?　　　　???(4)

式中FEI,a——補償后工藝單元的火災、爆炸危險指數

暴露半徑按式(5)計算，暴露區(qū)域面積按式(6)計算。

R=0.256FEI??????????(5)

A=pR²?　　??　　　??(6)

式中R——暴露半徑，m

A——暴露區(qū)域面積，m²

暴露區(qū)域內的財產更換價值按式(7)計算。

Vc=0.82la???　　　?(7)

式中Vc——更換價值，元

l——未發(fā)生火災或爆炸時的財產價值，元

a——價格增長系數，由工程預算專家確定

危害系數(FD)表示工藝單元中的物料泄漏或反應能量釋放所引起的火災、爆炸事故的綜合效應^[1]52。危害系數由工藝單元危險系數(F3)和物質系數(F0)按照文獻[1]中的圖^8[1]53來確定。

理論最大可能財產損失按式(8)計算。

LE=VcFD?　　　???(8)

式中LE理論最大可能財產損失，元

FD——危害系數

實際最大可能財產損失表示采取適當的防護措施后，事故造成的財產損失^[1]52。實際最大可能財產損失按式(9)計算。

LA=LEC　　　????(9)

式中LA——實際最大可能財產損失，元

廣州某LPG加氣站為三級加氣站，設置有30m³臥式埋地儲罐1臺，4臺加氣機，24支加氣槍，總造價為300×10⁴元人民幣。LPG汽車加氣站站區(qū)主要由儲罐、卸車點、壓縮機以及加氣島等組成?？偲矫娌贾靡妶D1。

?

①儲罐區(qū)

LPG埋地儲罐設置在站區(qū)的西面，埋地儲罐與綜合樓的距離為14m(凈距，以下同)，與罐區(qū)圍墻的距離為3m，與加氣島的距離為14m。

②卸車點

卸車點在埋地儲罐西南3m處，壓縮機棚設置在埋地儲罐西北側4m處，壓縮機棚與卸車點相距14m，與西面道路次干線邊沿距離為7m。

③加氣島

加氣區(qū)設有3個加氣島，加氣島寬度為1.2m，靠站區(qū)西南側的一個加氣島設置有2臺6槍加氣機，其余兩個加氣島各設置1臺6槍加氣機。加氣機與綜合樓的最小距離為14m，與東面道路主干線邊沿的距離為23m；此外，該LPG加氣站周邊100m范圍內沒有學校、醫(yī)院、幼兒園和其他黿要公共設施。

4．2．1選取工藝單元

LPG汽車加氣站的主要危險是火災、爆炸。其中，相對于儲罐區(qū)，加氣區(qū)的LPG儲存量較少，即使發(fā)生火災，也比較容易控制。儲罐區(qū)內儲存大量的LPG，火災、爆炸危險性大，特別是在卸車過程中，槽車與卸車管道的LPG輸送，增大了火災、爆炸事故的影響范圍，故LPG加氣站儲罐區(qū)是LPG加氣站的主要危險源。因此，采用道化學火災、爆炸危險指數評價法對該LPG汽車加氣站儲罐區(qū)的火災、爆炸危險性進行綜合分析。

該LPG汽車加氣站儲罐區(qū)的LPG臥式埋地儲罐壓力為460～1770kPa，幾何容積為30m³。液態(tài)LPG密度(4℃時)取570kg／m³，充裝系數為0.85。

Vs=Vb　　　　　(10)

m=rVs　　　　　(11)

式中Vs——安全容量，m³

V——儲罐幾何容積，m³

b——充裝系數，取0.85

m——儲罐中液態(tài)LPG的質量，kg

r——液態(tài)LPG的密度，kg／m³

將V=30m³、b=0.85代入式(10)得Vs=25.5m³。

將r=570kg／m³、Vs=25.5m³代入式(11)得m=14535kg。

4．2．2確定物質系數

本火災、爆炸危險性評價工藝單元儲罐區(qū)儲存的物質為LPG，由文獻[1]可以查得丙烷和丁烷的物質系數均為21，根據工藝單元內的物質為混合物時，按“在實際操作過程中所存在的最危險物質”原則，確定本工藝單元的物質系數F0=21。

4．2．3計算一般工藝危險系數

本工藝單元沒有放熱化學反應、吸熱化學反應、排放和泄漏控制等項目。

①基本系數。不論本工藝單元是否存在工藝危險性，基本系數均取1。

②物料處理與輸送。所有Ⅰ類易燃或液化石油氣類的物料在連接或未連接(易燃液體直接注入儲罐)的管道上裝卸時，一般工藝危險系數取0.5。本工藝單元LPG通過管道裝卸，因此，一般工藝危險系數采用0.5。

③密閉式或室內工藝單元：臥式埋地儲罐。在封閉區(qū)域內，在閃點以上處理易燃液體時，一般工藝危險系數取0.3；如果處理易燃液體質量>4540kg，一般工藝危險系數取0.45^[1]13。LPG的閃點大約為-91.4℃，LPG質量為14535kg，加氣站的LPG一般采用常溫壓力儲罐，因此，一般工藝危險系數取0.45。

④消防通道。消防通道符合要求，因此，一般工藝危險系數為0。