? 1·引言

??? 隨著液化氣的大量使用，液化氣儲罐爆裂誘發(fā)的火災(zāi)爆炸事故不斷增多。1998年3月5日，西安煤氣公司液化石油氣管理所11號球罐爆裂，引發(fā)火災(zāi)爆炸事故，造成11人死亡（包括7名特勤消防隊(duì)員），三十多人重傷。諸如此類的事故造成了大量財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。因此，很有必要對液化氣儲罐在外焰加熱條件下的爆裂原因進(jìn)行分析，以便為儲罐設(shè)計(jì)部門及消防人員預(yù)防類似事故提供參考。

??? 2·爆裂原因分析

??? 近年來，有關(guān)人員對外焰加熱、機(jī)械碰撞及小孔泄漏條件下液化氣儲罐的爆裂進(jìn)行了一系列研究，并編制了用以分析各種條件下儲罐響應(yīng)的仿真程序。通過對仿真結(jié)果的分析，認(rèn)為在外焰加熱條件下造成液化氣儲罐爆裂的原因主要有以下幾點(diǎn)。

??? 2．1安全閥打開后壓力的上升

??? 在外焰加熱儲罐的情況下，隨著儲罐內(nèi)蒸氣區(qū)溫度的不斷升高，壓力將逐漸升高。到達(dá)閥門打開壓力后，閥門打開，儲罐內(nèi)壓力陡然下降。PLGS仿真結(jié)果表明，研究閥門打開后儲罐內(nèi)壓力的變化情況，對分析外焰加熱條件下的儲罐的爆裂意義重大。

??? 圖1 儲罐壓力（85%丙烷噴射火焰）

??? 圖2 填充量（85%丙烷噴射火焰）

??? 圖1為噴射火焰加熱情況下裝有85%丙烷的臥罐內(nèi)的壓力變化曲線。圖2為考慮液體膨脹和不考慮液體膨脹時液面的變化曲線。文獻(xiàn)中的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)也顯示了同樣的結(jié)果。從圖中可以看出，閥門第二次打開后，儲罐內(nèi)壓力首先經(jīng)歷了一個陡然下降的過程，然后在不長的時間后，儲罐壓力在閥門打開的情況下出現(xiàn)攀升。其原因是安全閥打開導(dǎo)致儲罐壓力的突降，使得儲罐內(nèi)靠近液面的大部分飽和液體處于相應(yīng)壓力下的過熱狀態(tài)。一方面，這部分過熱的液體迅速氣化。使得蒸氣區(qū)的質(zhì)量大量增加（此時盡管閥門打開，但由于較強(qiáng)的外焰加熱，使閥門泄放的質(zhì)量小于氣化和蒸發(fā)輸送到蒸氣區(qū)的質(zhì)量）。另一方面，液體氣化時將在液體內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，使液面迅速抬升，壓縮蒸氣空間（從圖2 可以看出）。這兩個因素都會導(dǎo)致壓力的回升。同時，儲罐內(nèi)壓力的升高會使大量氣泡破裂，這又會進(jìn)一步造成壓力的上升。也就是說，閥門打開后導(dǎo)致的壓力下降速率小于以上各種因素導(dǎo)致的壓力上升速率，從而使儲罐壓力不降反升。從圖中可以看出，壓力上升的最大值甚至超過安全閥的打開壓力。如果儲罐壁由于制造上或受腐蝕的原因存在裂紋或缺陷，此時極易引發(fā)儲罐爆裂。

??? 閥門打開后儲罐壓力上升的最大值，主要與液體的過熱度、加熱儲罐的熱流強(qiáng)度、閥門及容器的幾何尺寸、填充量的多少等有關(guān)。需要指出的是，閥門打開后壓力升高引發(fā)的爆裂，在一定條件下可能會誘發(fā)BLEVE（沸騰液體膨脹蒸汽爆炸）現(xiàn)象，其取決要素主要為液體的性質(zhì)、液體過熱度、加熱熱流強(qiáng)度、閥門及容器的幾何尺寸、填充量等。