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從美國費城煉油廠爆炸事故談沸騰液體擴展蒸汽爆炸(BLEVE)

美國費城當?shù)貢r間6月21日凌晨,費城能源解決方案煉油廠(Philadelphia Energy Solutions Refinery, PES)發(fā)生爆炸。

有報道稱,事故原因初步推測為有明火接近了儲藏丙烷的大桶。從報道來看,這次事故可能涉及了一個過程安全常常提到的詞匯——BLEVE,也就是沸騰液體擴展蒸汽爆炸。

BLEVE是壓力式液態(tài)烴(如LPG)儲罐的常見失效事故形式。CCPS對BLEVE的定義是設(shè)備突然失效,并且此時設(shè)備內(nèi)帶壓的液化氣體溫度超過常壓沸點,設(shè)備失效后導致蒸汽積聚膨脹和液體迅速閃蒸,BLEVE會產(chǎn)生爆炸沖擊波和碎片。除了爆炸沖擊波和碎片,釋放出的大量液態(tài)丙烷由于馬上接觸到周邊的明火,能產(chǎn)生了巨大的火球。而火球的熱輻射比BLEVE爆炸沖擊波的影響范圍很可能更遠。 

那是不是安裝了安全閥就能防止丙烷儲罐發(fā)生BLEVE呢?答案是否!

液態(tài)丙烷儲罐即使安全閥,并且安全閥設(shè)計時考慮了火災(zāi)工況,也不能阻止BLEVE的發(fā)生?。?/span>

 

這是因為

如此次事故,很有可能的情況就是丙烷儲罐罐體從外部火災(zāi)吸收的熱量被罐內(nèi)的液體吸收,導致液體不斷氣化,液位下降,最后導致罐體吸收的熱量無法被帶走,罐體溫度迅速上升,超過了罐體的設(shè)計溫度,此時罐體的強度和應(yīng)力有了很大的下降,罐體所能承受的壓力可能會低于它的設(shè)計壓力。當罐內(nèi)氣相的壓力大于罐體此時能承受的壓力,儲罐就可能會破裂,引起氣體急劇膨脹和液體閃蒸。罐體破裂的壓力甚至有可能小于儲罐的設(shè)計壓力。

 

那要怎么減少BLEVE的風險呢?

一是要合理布置設(shè)備間距,減少相鄰設(shè)備之間的影響,并且在設(shè)備布置時要考慮斜坡設(shè)計,建議開展后果分析對廠內(nèi)設(shè)施進行布局優(yōu)化。

二是可以考慮水噴淋對儲罐外壁降溫,或者耐火涂層保護儲罐支撐結(jié)構(gòu)和外壁,建議在制定應(yīng)急預(yù)案時,應(yīng)充分考慮消防和被動保護設(shè)施,確定應(yīng)急策略。

三是考慮將儲罐內(nèi)的物料安全轉(zhuǎn)移或迅速放空,建議通過HAZOP分析,制定物料安全轉(zhuǎn)移的措施。

四是當發(fā)生外部火災(zāi)時,在保證安全的前提下要盡量把外部明火帶離液態(tài)烴儲罐底部,建議在制定應(yīng)急預(yù)案時,應(yīng)急策略應(yīng)該首要考慮將明火帶離儲罐底部,并且對應(yīng)急人員展開培訓和演練,確保他們應(yīng)該知道BLEVE的前兆,以及何時需要馬上撤離。

五是與周邊敏感人群保持合理間距,事故發(fā)生后應(yīng)提前疏散周邊可能會受影響的人員。建議通過定量風險分析計算合理的外部間距,并且其結(jié)果還可用于指導疏散范圍。