泄漏（液化石油气）规律的探讨

引言（1）

　　　　通过对国内外液化石油气重大事故的分析提出事故泄放型，并结合生产、储存现场调查提出潜在事故泄放型，从而找出液化石油气泄漏规律，建立液化气泄漏源模式。

　　　　在现代工业灾害中，由于液化石油气泄漏而导致的火灾、爆炸灾害性事故屡有发生。如上海高桥小梁山液化气球罐区切水跑气回火形成的灾害性事故；美国路易斯安那州催化裂化装置到罐区的管线撕裂，造成装置和罐区毁灭的事故。据1966～1998年间世界“石油化学工业重大财产损失30年回顾”统计，其中造成损失最大的10例事故中，有3起是由于液化石油气泄漏而导致的。国际上工业发达国家的众多科研机构（组织）对液化石油气火灾爆炸事故进行了大量的研究工作，而液化石油气的泄漏爆炸事故进行了大量的研究工作，而液化石油气的泄漏扩散模型研究便是其中的研究热点。进行泄漏扩散模型研究的第一步是研究液化石油气泄漏规律，将液化气泄漏事故模型化，泄漏源模式应能体现主要的事故形态，并适合于我国液化石油气的生产、贮存现状。我们通过对国内外液化石油气重大事故的分析提出了事故泄放型，并结合生产、贮存的现场调查，提出潜在事故泄放型，从而找出液化石油气泄漏规律，建立液化气事故源模式。

事故泄放型（2）

　　　　从以往的重大事故看，液化气事故的泄放形态非常复杂，受贮存条件、设备、物质、气象条件等诸多因素的影响。通过对近百起国内外液化气重大事故的综合分析，可将其归纳为以下几种泄放型：

　　1爆炸性压力液化气体

　　　　包括：压力液化气体储罐、罐车等爆炸。

　　　　基本形态：大量的液化气体在瞬间泄放，由于闪蒸导致了大量的空气夹带，随后由于“液滴”的蒸发使云团的温度急剧下降形成冷云团。

　　2连续性压力液化液化

　　包括：压力液化气体储罐液相孔、管道、阀门等泄漏。

　　基本形态：泄放的压力液化气迅速闪蒸、混入空气并形成低温烟云。

　　3非爆炸性压力液化气体

　　包括：压力液化气体储罐气相孔、小口径管道、阀门等泄放。

　　基本形态：产生气体射流，泄放速度随罐内压力而变化。

　　4低温液化气液体

　　包括：冷冻液化气储罐液下孔、管道、阀门等泄放，低温罐塌顶。

　　基本形态：形成低温液池。

　　5两相射流

　　包括：压力液化气管道泄漏、压力液化气体储罐气相中等孔泄放。

　　基本形态：产生变化的“雾”状或泡沫流。

潜在的源泄放型（3）

　　　　通过对中国石化内部企业液化气贮存现状的调查结果的综合分析，归纳出以下几类潜在的事故泄放型：

　　1阀门和法兰泄漏

　　　　密封件失效、腐蚀、误操作、加工缺陷、外部载荷。

　　　　介质：气体、压力液化气体、低温液化气体。

　　2管道泄漏

　　　　原因：接头开裂和脱落、腐蚀、加工缺陷、外部载荷。

　　　　介质：气体、压力液化气体、低温液化气体。

　　3储罐泄漏

　　 原因：腐蚀、附件缺陷、局部加工和材质缺陷。

　　　　介质：气体、压力液化气体、低温液化气体。

　　4爆炸性储罐泄放

　　　　原因：超温、超压、加工和材质缺陷、外部载荷。

　　　　介质：压力液化气体。

　　5储罐塌顶

　　　　原因：超温、超压、加工和材质缺陷、外部载荷。

　　　　介质：低温液化气体。
 
影响泄漏的因素（4）

　　　　依据以上提出的事故泄放类型和潜在的源泄放型。通过对两者的综合分析，提出了影响泄漏的几个基本因素：

　　1贮存条件

　　　　指液化气的贮存状态，包括：压力液化和低温液化。

　　2相态

　　　　液化气泄放的物态，分为：液体、气体和两相射流。

　　3泄放型

　　　　源的泄放类型，分为：有限连续、瞬时、非典型3种情况。

　　4弥散限制

　　　　指液体在地面上弥散有无限制，即有防液堤和无防液堤。

泄漏源模式的建立（5）

　　　　综合以上各参数项建立了液化气源泄漏模式，其表达式为：

　　WM=Wdike+Winst+Wcon+Wcryo+Wpres+Wrel

　　式中Wdike——液化弥散参数

　　　　有防液堤为限定性弥散，值为“1”

　　　　无防液堤为非限定性弥散，值为“0”

　　　　Winst——瞬时泄放源参数

　　　　源泄放时间在10秒内或Dd·Ua·Ua/(g·(ρc-ρa)/ρa·v·pi)<10，值为“1”

　　　　否则为非瞬时源（值为“0”）

　　　　其中：g——重力加速度，m/s2

　　　　 ρc——云团密度，kg/m3

　　　　 ρa——空气密度，kg/m3

　　　　 v——云团体积，m3

　　　　　　　pi——3.14159

　　　　Wcom——连续泄放源参数

　　　　稳定泄放源待续10分钟以上或Dd>Xc/Ua，值为“1”

　　　　否则，为非连续源，值为“0”

　　　　其中：Dd——泄放持续时间，s

　　　　 Xc——关心浓度的最大距离，m

　　　　 Ua——10m高风速，m/s

　　　　Wcryo——低温液化参数

　　　　由下式确定：

　　　　Trel
　　　　Trel
　　　　其中：Tg——地面温度，Ｋ

　　　　　　　Trel——泄放液体温度，Ｋ

　　　　Wpres——压力液化参数

　　　　如果Pt>Pa压力液化，值为“1”

　　　　否则为非压力液化，值为“0”

　　　　其中：Pt——为罐内压力

　　　　　　　Pa——大气压

　　　　Wrel——泄放相态参数

　　　　泄放孔位于液下，为液体泄放，值为“1”

　　　　泄放孔位于液上，为气体泄放，值为“0”
 
典型泄漏情况及泄漏源模式（6）

　　　　根据以上分析，将液化石油气泄漏规律及其泄漏源模式列表（见表1）。

　　　　表1　液化石油气泄漏规律及其泄漏源模式

　　　　

表达式          源模型                     简要描述 （WM）

010010  无限制瞬时压力液化气      储罐、钢瓶、槽车等爆炸（大孔） 001010  无限制连续压力液化气      压力液化气储罐气相小孔、管道等泄漏 000011  无限制非典型压力液化气      压力储罐液化管道、阀门、法兰等泄放 000101  无限制非典型低温液化气    低温液化储罐液下孔及管道、阀门等泄放 001100  无限制非典型低温液化气    低温液化储罐气相孔及管道、阀门等泄放