航空燃油罐区事故后果模拟与定量风险评估

陈 晨

（江苏航空职业技术学院，江苏 镇江 212134）

近年来随着航空业的快速发展，航空燃油的需求急速增加，航空燃油属于易燃液体，其物理形态具有较好的流动性，同时具有较强的挥发性，常见的类型有航空煤油、航空汽油等。航空燃油罐油料泄漏后挥发的油蒸气一旦遇到点火源易发生火灾乃至爆炸事故，该类事故可造成大量人员伤亡、财产损失及严重的社会影响[1]。近几年国内外因油罐内油品泄漏导致的火灾、爆炸事故时有发生，如2018年3月新加坡布星岛码头终端站“3.20”燃油储罐火灾事故，造成千人紧急疏散。油罐一旦泄漏导致燃烧爆炸，如果防控处置不当，甚至可能引发多米诺效应[2-3]。航空油罐发生泄漏之后主要的事故类型是池火灾和蒸气云爆炸。本文采用南京安元QRA定量风险评估软件将某油库的航空燃油储罐作为模拟分析对象，通过设定模拟参数，计算出两种不同事故类型池火灾热辐射和蒸气云爆炸带来的影响范围与后果，根据结果可优化航空油罐的周边安全措施，同时可为后面的油罐区设计与事故紧急救援提供参考。此外根据国家相关标准要求和企业实际情况，模拟计算出不同类型事故后果的安全距离，得出航空油罐的个人风险和社会风险，为企业事故防控提供参考[4]。

1.1 模拟评估项目介绍

本次模拟对象航空燃油储罐采用的是固定的常压容器储罐，容积为1000 m3，罐体周边设有防火堤，泄漏模式采用泄漏到大气中-小孔泄漏，燃油泄漏量为260 kg，人员暴露时间为30 s。

1.2 不同类型事故后果分析

航空燃油在常温下均为液体，温度升高，航空燃油的挥发性增大，与空气混合后爆炸危险性增大。航空燃油在高温下易受热膨胀，若储罐内航空燃油装载过满，体积与压力将随之增加，当超过罐体的承压能力时，罐体破裂，加之航空燃油具有较强的流动性，增加了火灾的风险。航空燃油闪点、自燃点较低，在微弱的点火能作用下有引爆的可能性。由航空燃油的理化特性及火灾危险性分析可知，航空燃油发生燃烧爆炸的事故类型为池火灾和蒸气云爆炸[5]。泄漏初始油气浓度较低，难以形成蒸气云爆炸，一般仅发生池火灾。如果泄漏量不断增大，油气混合浓度增大，则较易形成蒸气云爆炸。

1.3 定量风险评估

本文采用南京安元有限公司开发的QRA定量风险评估软件系统,该系统软件可以测算出个人风险、社会风险及其安全防范的距离,并且可以通过图形表示。输入环境参数、装置信息参数以及周边人口区域分布信息后，可模拟出不同事故类型的后果，软件计算分析出个人风险值和社会风险值，并能展示出外部安全防护距离。具体流程如图1所示。

图1 航空燃油罐在不同事故类型下的定量风险评估流程

2.1 气象条件

航空油罐区域周边的环境条件因素对事故的后果变化有着直接的影响，根据油罐区所处的位置区域，同时结合数值模拟的需要，设定环境气象参数，具体环境参数见表1所示，当地风向如图2所示。

表1 模拟设定环境参数

图2 航空油罐区域玫瑰风向图

2.2 项目周边环境与人员分布情况

该项目所处地势较为平坦，周边主要存在工厂、企业宿舍等。对周边企事业单位进行走访调研统计其人员情况及出现的概率，具体人员分布情况见表2。

表2 项目周边环境与人员分布统计表

2.3 装置参数

模拟装置为固定的常压容器和储罐，装置体积为2 000 m3，连续泄漏源强＜10 kg/s，主要模拟的事故类型为池火灾、蒸气云爆炸事故，燃料泄漏量500 kg，人员暴露时间30 s，液池半径33.04 m，蒸气云质量占容器最大存量的比值0.5，燃料燃烧热43 000 kJ/kg。

3.1 池火灾事故后果模拟

航空油罐泄漏后的池火灾后果主要是燃烧产生热辐射[6-7]。火灾发生后现场环境温度不断升高，环境热辐射强度不断增大，当超过一定的阈值就会给周边的环境、设备、人员带来安全威胁。该项目通过模拟计算得出事故后果，其中事故死亡半径为52.6 m，事故重伤半径为63.7 m，事故轻伤半径为91.3 m，财产损失半径为39.2 m（见图3）。

图3 航空油罐区域池火灾事故后果模拟图

3.2 蒸气云爆炸事故后果模拟

在一定条件下，航空燃油罐发生泄漏后燃油蒸气首先与空气进行预混，当混合物的浓度处在爆炸极限浓度范围之内，遇到火源后极易发生燃烧与爆炸，产生的冲击波向周围扩散，即产生爆燃现象。通过模拟计算结果可知，蒸气云爆炸后死亡半径为133.9 m，事故重伤半径为212.77 m，轻伤半径为413.88 m，财产损失半径为496.32 m（见图4）。

图4 航空油罐区域蒸气云事故后果模拟图

3.3 个人风险与社会风险计算

3.3.1 个人风险和社会风险标准

个人风险是一种风险指标，单位为次/年。具体个人风险标准配置如表3所示。

表3 个人风险标准详细配置（单位：次/年）

社会风险使用标准社会风险曲线(f-N曲线)描述,包括最可承受的风险区、尽可能降低风险区和最无法承受风险区等,图中的实线代表了该地区的实际社会风险分布状况,具体内容参见图5社会风险标准曲线。

图5 社会风险标准曲线

3.3.2 个人风险和社会风险模拟结果

个人风险和社会风险的值是参照《危险化学品生产装置和储存设施风险基准》标准。针对航空燃油罐区的研究，选择个人可容许风险标准值为1×10-6次/年，可容许的社会风险标准上限为1×10-3次/年，下限为1×10-5次/年。通过软件系统模拟计算出个人风险曲线图和社会风险曲线图。航空燃油库的社会风险曲线图如图6所示。

图6 社会风险曲线图

由图6社会风险曲线图可看出，模拟对象航空燃油罐区的社会风险曲线的部分值超出了安全区域，这说明此部分设备等因素带来的风险后果不能接受，此外风险曲线图还有大部分值处在尽可能降低风险区域，这说明需要加强安全管理，采取安全技术措施对风险进行降低，直至在可接受的范围内。经模拟发现，航空燃料罐区的一级风险对应外部安全防范距离为94.59 m，二级风险对应外部安全防范距离为366.41 m，三级风险对应外部安全防范距离为621.88 m（如图7和图8）。

图7 个人风险模拟图

图8 基于风险的外部安全防护距离图

航空燃油的火灾与爆炸的形成与发展是一个复杂的过程，通过定量风险评估软件模拟计算可得出不同类型事故后果影响及风险范围，得到如下结论：

（1）航空燃油罐一旦泄露将会发生火灾爆炸事故，主要事故后果类型为池火灾和蒸气云爆炸，其中发生池火灾事故的死亡半径为52.6 m，事故重伤半径为63.7 m，蒸气云爆炸死亡半径为133.9 m，事故重伤半径为212.77 m，蒸气云爆炸要比池火灾事故破坏范围更大，是造成人员伤亡、财产损失的主要原因，因此要根据重伤及死亡半径的距离优化航空燃油罐区周边的布局，同时针对性制定出有效的应急处置方案。

（2）航空燃油罐区的社会风险曲线的部分值超出了安全区域，这部分带来的风险后果不能接受，社会风险曲线图还有大部分值处在尽可能降低风险区域，需要加强安全管理，采取安全技术措施对风险进行降低直至到可接受的范围内。

（3）个人风险曲线图和外部安全防护距离图表明建议航空燃油罐区以外366.41 m为风险控制防护距离，此范围内禁止布置人员密集场所和产生明火的企事业单位。

猜你喜欢蒸气油罐后果“耍帅”的后果快乐语文(2021年31期)2022-01-18高温重油罐区超压分析总结云南化工(2021年6期)2021-12-21把握主动权，提高油罐火灾扑救成功率水上消防(2020年4期)2021-01-04这些行为后果很严重今日农业(2020年15期)2020-12-15乙醇蒸气放空管设置室内引发爆炸劳动保护(2019年3期)2019-05-16众荣的后果8则高中生学习·高一版(2017年11期)2018-01-15上朝迟到了 后果很严重学与玩(2017年3期)2017-02-16某分馏厂油罐区设计山东工业技术(2016年15期)2016-12-01DSP运动控制器在油罐焊接机器人中的应用探讨现代制造技术与装备(2015年4期)2015-12-23混合蒸气在板式换热器中凝结换热研究新疆大学学报(自然科学版)（中英文）(2014年2期)2014-11-06

推荐访问:定量 燃油 风险评估