摘要：基于LNG槽船運輸過程中的安全現(xiàn)狀分析和事故統(tǒng)計，結(jié)合高斯氣羽模型模擬計算了某港口LNG槽船靠泊發(fā)生泄漏時，LNG的泄漏速率、泄漏量和蒸發(fā)速率、擴散濃度分布。對發(fā)生泄漏后的蒸氣云爆炸進行風險評價，得到了LNG蒸氣云爆炸事故危害程度和范圍。提出應將LNG的運輸納入臨時性重大危險源。

關鍵詞：LNG槽船運輸；泄漏；臨時性重大危險源
??? 近年來，我國的燃氣事業(yè)發(fā)展迅速^[1]。在進口液化天然氣方面，預計到2020年，中國需要進口2500×10⁴t/a，是目前廣東LNG接收站總量的7倍。LNG進口運輸?shù)闹饕绞绞遣鄞\輸，大型LNG船在靠泊碼頭時是一個巨大的危險源。但現(xiàn)行國家重大危險源辨識標準：《危險化學品重大危險源辨識》GB 18218—2009中并沒有包括LNG的運輸。由于LNG危險性比較高，泄漏時容易發(fā)生火災、爆炸等重大安全事故^[2]，應將LNG運輸作為臨時性重大危險源考慮，加強其安全管理顯得非常重要。本文采用高斯氣羽模型(GPM)和中國安全科學研究院編制的重大危險源區(qū)域定量分析評價軟件(CASST-QRA)對LNG泄漏進行定量計算，希望能為LNG運輸?shù)陌踩芾砗褪鹿蕬本仍峁椭?。該軟件獲得勞動部、北京市、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局安全生產(chǎn)科技成果獎一等獎。本文以某LNG運輸碼頭為例，結(jié)合項目運行的情況和2006年交通部的事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，得出其發(fā)生重大事故的可能形式為LNG泄漏事故和LNG蒸氣云爆炸事故。

??? 假設LNG管道在裝卸船過程中出現(xiàn)連續(xù)性液態(tài)泄漏，由于在實際生產(chǎn)過程中均采取了壓力、流量檢測與控制等措施，所以持續(xù)泄漏的時間一般較短，現(xiàn)假設泄漏時間為3min。根據(jù)《工業(yè)污染事故評價技術手冊》的要求以及液體化工品、LNG事故案例分析^[3、4]，假設泄漏事故規(guī)模見表1。

???LNG蒸氣的擴散與環(huán)境條件密切相關，假設地形和氣象條件見表2。

???① 泄漏速率模擬計算

???碼頭管道系統(tǒng)LNG的泄漏速率主要取決于管道內(nèi)的壓力與大氣壓之差，其計算基于Bernoulli方程^[5]，表達式為：

??? v_L=f(C_d，A_L，ρ，p_L，p_a)??? (1)

式中v_L——LNG的泄漏速率，kg/s

??? C_d——泄漏系數(shù)

??? A_L——泄漏口的面積，m²

??? ρ——LNG的密度，kg/m³

??? p_L——管道內(nèi)LNG的壓力，Pa

??? p_a——大氣壓力，Pa

???② 蒸發(fā)速率模擬計算

???LNG泄漏后，液體沿地面向四周流動并形成一定面積的液池，液池內(nèi)的LNG在蒸發(fā)作用下向大氣擴散，直接危害現(xiàn)場作業(yè)人員的身體健康并且有爆炸的危險。模擬中孔泄漏液池面積為400m²，經(jīng)計算蒸發(fā)速率為4.4kg/s。

???參照《安全評價》(第3版)的相關公式^[5]，泄漏量的計算結(jié)果見表3。

???從表3可以看出，在中孔泄漏、泄漏3min情況下，管道系統(tǒng)將有約2000kg的LNG泄漏，經(jīng)濟損失嚴重；大孔泄漏事故的泄漏量約有10080kg。如此多的泄漏物料沿地面流淌形成液池，并不斷蒸發(fā)形成易燃、易爆的蒸氣云團，危險性極大。

??? ① LNG擴散濃度計算及風險評價

??? a. LNG擴散模式

本評價選取的擴散模式為高斯氣羽模型。該模型是計算釋放到大氣中的污染物沿下風向濃度分布的應用模型，該模型適用于蒸氣擴散及液體轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵獾臄U散。該模型假定氣羽在水平方向和垂直方向上的污染物濃度符合高斯分布，基本方程為^[5]：

?

式中ρ(x，y，z)——下風向空間任意一點的質(zhì)量濃度，mg/m³

??? Q——擴散源強(單位時間擴散量)，kg/s

??? u_a——風速，m/s

??? F_y——橫向擴散函數(shù)，m^-1

??? x——下風向縱向距離，m

??? y——橫向距離，m

??? F_z——垂直擴散函數(shù)，m^-1

??? z——距地面高度，m

??? 由表3可知，LNG液池蒸發(fā)速率為4.4kg/s，作為LNG蒸氣的擴散源強。

?