液化石油气(LPG)沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE)的风险分析

　　摘要：液化石油气发生BLEVE具有极大的危害性。如何对危害性进行定量分析和评估是风险分析评价的重要内容。由于BLEVE的发生具有很大的不确定性，其造成的危害也存在不确定性，这给定量分析评价

    带来了较大的困难从风险工程学的角度对BLEVE引起的热辐射和碎片抛射可能对人员造成的危害风险进行了定量分析，对不确定性参数利用有关的资料和数据确定其概率密度分布，并利用蒙特卡罗方法进行模拟，从而计算了热辐射强度、热辐射剂量、人员死亡风险以及碎片抛射范围.对于定量评价BLEVE风险具有重要意义。

    关键词：液化石油气；BLEVE；风险分析；蒙特卡罗法

    1引言

    当液化石油气储罐发生沸腾液体蒸汽爆炸(BLEVE)和蒸汽云燃烧爆炸(VCE)，引起爆炸冲击波、容器碎片抛出和巨大的火球热辐射，对周围的人员和设备造成严重破坏。对液化石油气BLEVE进行风险分析主要包括两大方面，一是对事故的可能性进行分析，二是对事故的后果进行分析。重点对后者进行分析，即对液化石油气发生BLEVE后可能造成的后果和危害进行分析。采用Monte-Carlo方法对热辐射、碎片抛射进行分析。

    2热辐射风险分析

    液化石油气发生BLEVE，遇火源会产生火球，火球的热辐射危害性大小可以用以下3个参数来定量，即热辐射强度、热辐射剂量和个人风险。

    火球的热辐射强度可以用下式计算[1]

 （1）

    火球的热辐射强度直接取决于火球表面单位面积的发射强度，而火球表面单位面积的发射强度具有很大的不确定性，主要原因包括：一是由于对火球表面热辐射的机理缺乏足够的知识，使得计算模型本身具有不确定性；同时计算模型中参数的取值或参数得应用条件等也有不确定性。对于这些参数的不确定性进行处理的方法是，把这些参数看成是服从一定分布的随机变量。

    将用蒙特卡罗法产生的随机变量代人式(1)，即可得到距离火球不同距离处的火球热辐射强度。

    热辐射剂量与热辐射强度和辐射时间的关系如下[2]

 （2）

    由于式(2)中未引人新的变量，因此热辐射剂量的不确定性主要取决于式(1)中变量的不确定性，采用蒙特卡罗方法可以得到离火球不同距离处的热辐射剂量由于每个人的体力、身体素质不同，即使在相同的热辐射剂量下，热辐射对每个人的伤害程度也是不一样的，因此热辐射对人员的伤害程度也存在不确定性，为此可以用个人风险来表示。个人风险是指在假设人员的身体素质服从[5,1〕正态分布的基础上，人员在一定的热辐射剂量下丧失生命的概率

 

    在个人风险中，增加了不确定性变量d50和y，用蒙特卡罗法产生随机变量，可以计算离火球不同距离处的个人风险。

    3抛射碎片风险分析

    碎片的危害性大小与碎片的飞出速度及飞行轨迹有很大的关系。由于碎片抛射与很多因素有关，具有很大的随机性，因此可以用蒙特卡罗法进行风险分析。

    碎片的飞行轨迹可以用二维运动方程[3]来表示，由于碎片的飞行速度一般不超过音速，因此空气的阻力与速度的平方成正比。求解运动方程可以得到碎片飞行速度和距离

  

    碎片上升阶段

 

    碎片下降阶段

 

    要确定碎片的飞行速度和距离，必须先确定碎片的质量、初始速度等参数，而它们又取决于其它许多参数，如储罐失效压力、储罐失效时内部液化气体的充装水平和能量、碎片的数量、碎片的形状、爆炸能量中用于碎片抛射部分的比例、阻力系数等。而这些参数大多都是随机的或不确定的，它们可以用符合一定的概率密度分布的随机变量来表示。

    4结论

    分析了液化石油气储罐发生BLEVE可能造成的危害，对于具有不确定性的参数采用蒙特卡罗法产生随机变量，从而计算了一定概率下的热辐射强度、热辐射剂量和人员死亡的风险以及碎片抛射距离的概率。对于定量评估BLEVE危害具有一定的指导意义。

    参考文献：（略）