电厂液氨储罐泄漏事故后果分析与预测

2015-10-21 17:15黄继英
建筑工程技术与设计 2015年28期
关键词:对策措施中毒

黄继英

摘要:液氨属毒性气体,会引发人员中毒事故。为防止此类事故发生,本文采用PHAST软件计算某电厂发生液氨泄漏事故后果影响范围,并提出相应的对策措施,为液氨储罐安全管理提供参考。

关键词:液氨储罐 中毒 影响范围 对策措施

1引言

PHAST(Process Hazard Analysis Software Tool)软件是由DNV(挪威船级社)公司开发的一款定量风险分析软件。PHAST能够用于以下各方面的后果评估:①物料泄漏速率;②气体、液体及气液两相流的大气扩散;③气体凝结成液滴;④液池的形成、扩散和蒸发;⑤模拟各种气象条件;⑥计算火灾后果(包括喷射火、池火、闪火和沸腾液体扩展为蒸气云爆炸);⑦计算爆炸后果;⑧毒气泄漏后果等;⑨以图形的方式显示计算结果等。

近年来,国内燃煤电厂纷纷投资建设烟气脱硝项目,在电厂生产区设置液氨储罐。由于液氨属毒性气体,一旦液氨储罐发生泄漏,会造成人员中毒事故。本文以某电厂液氨储罐为例,通过PHAST软件输入泄漏事故发生时的场景参数,计算求出液氨泄漏事故后的瞬时排放扩散后果伤害范围及连续排放扩散后果伤害范围,以供管理人员针对不同的危害区域采取不同的应急措施,减少事故的影响。

2 工程概况

某电厂烟气脱硝采用选择性催化还原脱硝(SCR)工艺,脱硝吸收剂采用液氨,纯度99.6%,2台机组年消耗液氨13.37×104t/a。电厂设液氨储罐区,布置在厂区西南角,占地约0.2hm2,设2台110m3液氨储罐。液氨储罐与周边建构筑物之间的距离见表1。

表1 液氨储罐与周边建构筑物之间的防火距离

序号 建构筑物名称 方位 实测值(m)

1 电厂烟囱和脱硫吸收塔 北 32

2 电厂脱硫综合楼 东 22

3 中石油10万吨原油码头及原油储罐区 西南 160

3 液氨罐泄漏事故后果模拟计算

1)PHAST软件的计算参数输入

采用PHAST软件计算液氨储罐泄漏事故的影响范围及程度,需要输入事故发生时的场景参数,具体如下:

(1)从事故概率分析,2个液氨储罐同时发生泄漏的可能性极小,因此,本文对1个110m3液氨储罐发生泄漏后气化扩散伤害后果进行分析预测。

(2)根据《化工百科全书》中的毒性数据,当空气中氨气浓度达到3500mg/m3时,人体接触5~10min即可死亡;浓度达到700mg/m3时,人体接触30min可引起中毒伤害。因此,事故计算以3500mg/m3、700mg/m3浓度反映产生重度、中度两种不同危害程度的影响后果。

(3)影响液氨泄漏后扩散的因素主要有风速、大气稳定度、地面情况(建筑物、树木等)、泄漏高度、泄漏的初始状态等。为能较方便地评估泄漏后的扩散情况,作如下假设:

①风速:计算考虑1m/s、2m/s、7m/s等3种风速下气体扩散情况。

②大气稳定度取中性:液氨在标准状下的密度小于空气,考虑到大气的稳定度为“不稳定”及考虑氨气在空气中的浮力作用,取大气稳定度为中性进行评估,符合危险度最大的评估原则。

③液氨的泄漏高度:设定为零高度泄漏。

④泄漏危险源排放形:泄漏危险源分瞬时排放和连续排放两种的情形,瞬时排放泄漏量为液氨最大允许贮存量;连续排放泄漏量按与液氨储罐连接的阀门(孔径Φ20mm)泄漏计算。

⑤预测与分析泄漏发生后600s时,释放到环境中氨气的质量浓度分布。

2)液氨泄漏扩散伤害范围计算结果

通过PHAST软件计算得出:液氨泄漏瞬时排放伤害范围见图1~2,液氨泄漏连续排放时的扩散伤害范围见图3~4。(图示:1、红色——7m/s风速下气体扩散范围;2、绿色——2m/s风速下气体扩散范围;3、蓝色——1m/s风速下气体扩散范围。)

图1 图2

图3 图4

4)液氨泄漏扩散伤害范围计算结果分析

(1)当液氨泄漏为瞬时大量排放时,在1m/s、2m/s、7m/s风速条件下,在液氨储罐泄漏事故发生后600s,700mg/m3浓度最大扩散距离分别为-870~1630m,-270~1850m和30~2330m区间;3500mg/m3浓度最大扩散距离分别为-420~1150m,-80~1180m和-60~1480m区间。由此表明,事故发生后600s,在-870~2330m区间内作业人员将受到中度伤害,在-420~1480m區间内作业人员将受到重度伤害。

(2)当液氨泄漏为管道连续排放时,在1m/s、2m/s、7m/s风速条件下,在泄漏事故发生后600s,700mg/m3浓度最大扩散距离分别为0~800m,0~670m和0~430m区间;3500mg/m3浓度最大扩散距离分别为5~495m, 5~320m和5~230m区间。由此表明,事故发生后600s,在0~800m区间内作业人员将受到中度伤害,在5~495m区间内作业人员将受到重度伤害。

从以上结果分析可以看出,当液氨储罐破损,气体大规模瞬时泄漏后,泄漏初期各危害区域随时间逐渐扩大,中度危害区域逐渐扩大,重度危险区域迅速缩小,直至重度危害区域不存在。当泄漏时间足够长时,中度危害区域也将不存在。

因此,出现液氨泄漏事故,其影响范围会扩大至电厂厂区之外。

4 安全对策措施

由上述计算分析可知,一旦发生液氨储罐泄漏,其后果将非常严重,因此,在运行过程中,可考虑以下安全对策措施:

1)液氨罐区域邻近设备设施、建构筑物之间的防火距离应符合国家现行规定要求。

2)液氨储罐应布置在敞开式带顶棚的半露天构筑物中,并设置有围堰及废水池。

3)液氨储罐应采用常温全压力、卧式钢结构,储罐设计压力不应小于2.16MPa,设计装量系数不应大于0.90。

4)液氨储罐应设置人孔、进出料管、气体放空管、排污管,安全阀、压力表、液位计,氮气吹扫置换装置,防雷接地设施及水幕喷淋系统、消防器材等。

5)液氨储罐区属重大危险源,应配备温度、压力、液位、流量、组份等信息的不间断采集和监测系统以及有毒气体泄漏检测报警装置,并具备信息远传、连续记录、事故预警、信息存储等功能。

6)液氨储罐区应至少配备两套正压式空气呼吸器、长管式防毒面具、重型防护服等防护器具。

7)当液氨发生泄漏事故时,在进入该区域处理事故的人员必须配带相应的防护用品,同时应根据当时风向、风速判断扩散的方向和速度,将泄漏下风向扩散区域的人员进行疏散。根据《危险化学品应急指南》(ERG2008),液氨泄漏事故发生后初始隔离不应少于200m,下风向疏散不应少于1000m,因此,事故发生后应迅速疏散人员至规定距离外,然后进行气体浓度检测,根据有害气体的实际浓度,调整隔离、疏散距离。

5 结语

PHAST软件能全面、有效、形象地预测液氨泄漏后影响范围及程度,为管理者提供了安全管理、应急救援及降低事故风险的依据,在实际工作中具有一定的参考意义。

参考文献:

[1] 吴宗之,高进东,魏利军;危险评价方法及其应用;冶金工业出版社;2002

[2] 任建国,鲁顺清;气体扩散数学模型在安全评价方面的应用[J];中国安全科学学报;2006,3,16(3)

[3] 朱伯龄,於孝春;PHAST软件对液化天然气泄漏扩散的研究;计算机与应用化学;2009,26(11)

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