LNG槽船装卸临时性重大危险源事故风险评价.docx

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LNG槽船装卸临时性重大危险源事故风险评价

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摘要：基于LNG槽船运输过程中的安全现状分析和事故统计，结合高斯气羽模型模拟计算了某港口LNG槽船靠泊发生泄漏时，LNG的泄漏速率、泄漏量和蒸发速率、扩散浓度分布。对发生泄漏后的蒸气云爆炸进行风险评价，得到了LNG蒸气云爆炸事故危害程度和范围。提出应将LNG的运输纳入临时性重大危险源。

关键词：LNG槽船运输；泄漏；临时性重大危险源

???近年来，我国的燃气事业发展迅速[1]。在进口液化天然气方面，预计到2020年，中国需要进口2500×104t/a，是目前广东LNG接收站总量的7倍。LNG进口运输的主要方式是槽船运输，大型LNG船在靠泊码头时是一个巨大的危险源。但现行国家重大危险源辨识标准：《危险化学品重大危险源辨识》GB18218—2009中并没有包括LNG的运输。由于LNG危险性比较高，泄漏时容易发生火灾、爆炸等重大安全事故[2]，应将LNG运输作为临时性重大危险源考虑，加强其安全管理显得非常重要。本文采用高斯气羽模型(GPM)和中国安全科学研究院编制的重大危险源区域定量分析评价软件(CASST-QRA)对LNG泄漏进行定量计算，希望能为LNG运输的安全管理和事故应急救援提供帮助。该软件获得劳动部、北京市、国家安全生产监督管理总局安全生产科技成果奖一等奖。本文以某LNG运输码头为例，结合项目运行的情况和2006年交通部的事故数据统计分析，得出其发生重大事故的可能形式为LNG泄漏事故和LNG蒸气云爆炸事故。

1LNG泄漏扩散风险评价

1.1LNG泄漏扩散事故情景模拟

???假设LNG管道在装卸船过程中出现连续性液态泄漏，由于在实际生产过程中均采取了压力、流量检测与控制等措施，所以持续泄漏的时间一般较短，现假设泄漏时间为3min。根据《工业污染事故评价技术手册》的要求以及液体化工品、LNG事故案例分析[3、4]，假设泄漏事故规模见表1。

表1LNG泄漏事故规模

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泄漏货种

泄漏源

泄漏规模(即管道泄漏孔径)/mm

泄漏时间

/min

中孔泄漏

大孔泄漏

LNG

码头管道

50

100

3

1.2环境条件

???LNG蒸气的扩散与环境条件密切相关，假设地形和气象条件见表2。

表2LNG扩散的环境条件

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环境条件

模型指标

地形情况

开阔平地

地面类型

混凝土

潮湿情况

比较潮湿

平均风速/(m·s-1)

2.5

年平均气温/℃

21.4

云层状况

云层覆盖大部分天空

1.3LNG泄漏速率及蒸发速率计算

???①泄漏速率模拟计算

???码头管道系统LNG的泄漏速率主要取决于管道内的压力与大气压之差，其计算基于Bernoulli方程[5]，表达式为：

???vL=f(Cd，AL，ρ，pL，pa)???(1)

式中vL——LNG的泄漏速率，kg/s

???Cd——泄漏系数

???AL——泄漏口的面积，m2

???ρ——LNG的密度，kg/m3

???pL——管道内LNG的压力，Pa

???pa——大气压力，Pa

???②蒸发速率模拟计算

???LNG泄漏后，液体沿地面向四周流动并形成一定面积的液池，液池内的LNG在蒸发作用下向大气扩散，直接危害现场作业人员的身体健康并且有爆炸的危险。模拟中孔泄漏液池面积为400m2，经计算蒸发速率为4.4kg/s。

1.4计算结果

???参照《安全评价》(第3版)的相关公式[5]，泄漏量的计算结果见表3。

???从表3可以看出，在中孔泄漏、泄漏3min情况下，管道系统将有约2000kg的LNG泄漏，经济损失严重；大孔泄漏事故的泄漏量约有10080kg。如此多的泄漏物料沿地面流淌形成液池，并不断蒸发形成易燃、易爆的蒸气云团，危险性极大。

表3典型货种泄漏速率、泄漏量及液池蒸发速率计算结果

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泄漏货种

事故规模

泄漏速率/(kg·s-1)

泄漏量/kg

LNG

中孔泄漏

11.1

2000

大孔泄漏

56.0

10080

???①LNG扩散浓度计算及风险评价

???a.LNG扩散模式

本评价选取的扩散模式为高斯气羽模型。该模型是计算释放到大气中的污染物沿下风向浓度分布的应用模型，该模型适用于蒸气扩散及液体转变为蒸气的扩散。该模型假定气羽在水平方向和垂直方向上的污染物浓度符合高斯分布，基本方程为[5]：

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式中ρ(x，y，z)——下风向空间任意一点的质量浓度，mg/m3

???Q——扩散源强(单位时间扩散量)，kg/s

???ua——风速，m/s

???Fy——横向扩散函数，m-1

???x——下风向纵向距离，m

???y——横向距离，m

???Fz——垂直扩散函数，m-1

???z——距地面高度，m