危險性分析（1）

     我國的液化輕烴普遍采用常溫加壓力的儲存方式，儲存的容器有球型儲罐、臥式儲罐以及汽車槽車、火車槽車等，在生產、運輸、儲存中，液化輕烴容器受火焰加熱的事故屢有發生。一旦容器或其附件出現泄漏著火，容器本身以及鄰罐會處于受熱的狀態。火焰的作用形式可能是由于泄漏到地面的燃料形成的池火焰部分或全部包圍容器，也可能是來自鄰近罐的穿孔形成的噴射火焰或火炬。受熱下容器器壁及其內部液化氣溫度上升，甚至液化氣沸騰使內壓升高。由于液面以上氣相部位的殼體溫度上升較快，金屬器壁的強度會下降，同時氣液相界面處存在溫度差，器壁上產生有局部的熱應力，器壁在增大的內壓作用下受到拉伸，以致產生裂縫。當裂縫出現在液面附近的氣相部分，且開口面積較大時，帶壓的液化氣蒸氣會迅速從裂縫噴出，又導致器內壓力急速下降，造成器內液化氣呈過熱狀態。為了再次維持氣液相的平衡，液相內的部分熱量會轉變為蒸發熱，使液體加速蒸發，同時過熱液體內部產生眾多的沸騰核，無數氣泡形成和增長，液體體積急劇膨脹，沖擊器壁而呈現液擊現象。器壁在隨這種數倍于最初蒸氣壓力的沖擊下，其裂縫便繼續開裂擴大，甚至發生破壞性爆裂，器內液體瞬間大量噴出，呈現爆炸現象。容器破裂泄漏出來的可燃物料立即被點燃，會出現火球燃燒，產生強烈的輻射熱。若可燃物料沒有立即被點燃，噴出的液化氣與空氣混合形成可燃性氣云，遇到火源發生二次混合氣體的爆炸。

     1997年6月27日，北京東方化工廠罐區發生了特大火災。由于閥門處于錯開錯關狀態，石腦油滿裝外溢，遇火源引起爆炸和燃燒。陷入火中的乙烯B#罐被烘烤引起蒸氣爆炸，大強度爆炸驅動的可燃物形成的火球和“火雨”向四周拋撒，產生強大的破壞，乙烯B#罐炸成7塊，向四外飛散，打壞管網引起新的火源。與乙烯B#罐相鄰的乙烯A#罐被爆炸沖擊波推倒，罐底部管線斷開，大量液態乙烯從管口噴出后遇火燃燒。爆炸沖擊波還對其他管網、建筑物、鐵道上油罐車產生破壞作用，大大增加了可燃物的泄漏，火勢嚴重擴展，釀成了一次國內外罕見的特大事故。
 
特性分析（2）

    1 火焰作用下容器器壁溫度升高

     火焰作用下導致液化輕烴容器壁溫升高是容器破裂失效的重要原因。容器器壁的溫度升高與容器的充裝度有關。如果火焰作用在容器的液相部分，液體對器壁有冷卻作用，容器內壁溫度通常保持在液體溫度附近，這是由于液化輕烴由液態變為氣態時吸收大量的熱，液相部分溫度較低。而火焰作用在容器的氣相部分，蒸氣對器壁沒有冷卻作用，溫度會很快上升。若在強烈火焰加熱下，傳熱速率很大，致使液體不能保持內壁濕潤時，液體對器壁的冷卻作用減弱。普通碳鋼達到300℃，強度就會迅速降低。曾經有人采用一個直徑為0.6m，壁厚為3~6mm，體積為0.4m3的液化輕烴容器進行實驗，在容器頂部用火炬加熱，容器內大部分物料未被加熱（平均溫度20℃），發生了蒸氣爆炸。圖1為一個5t的液化輕烴罐被火焰包圍，不同充裝度下，罐壁溫度隨時間的變化。從圖中看出，高充裝度的容器壁溫上升較緩慢，因為容器的充裝度越高，火焰需加熱的液化輕烴質量越大，器壁受液體冷卻的面積越大，冷卻作用也越大。

   

     圖1 不同充裝度罐壁溫度隨加熱時間的變化

     火焰作用下容器器壁的溫度升高與容器的壁厚有關。器壁厚度增加，減慢了器壁溫度上升速度。采用直徑為3m，壁厚為16mm的鐵路罐車進行實驗，被火焰包圍，罐頂溫度達到640℃—700℃，24min以后，罐壁的溫度仍在上升。圖2為采用火炬火焰和池火焰作用在普通鋼板上，鋼板達到危險溫度所需時間隨厚度的變化。火炬火焰溫度為1300K，對流傳熱系數為200Wm-2K-1；池火焰溫度為1073K。


     圖2 達到危險溫度所需時間隨厚度的變化

     一般，溫度上升所需的時間隨厚度的變化是線性的，然而，其他因素如充裝度、風等可對它有明顯的影響。在同樣火焰作用下，如果容器壁厚增加一倍，溫度升高所需的時間也增加一倍。由此可見，壁厚較大的大型儲罐比壁厚薄的小型容器破裂失效的時間增長。

    2 火焰作用下容器內壓力增大

     火焰作用下容器內的液化輕烴溫度上升，隨之器內的蒸氣壓增大，當蒸氣壓超過容器的耐壓強度，且安全泄壓裝置又未能及時將超壓部分泄出，器壁會發生過量的塑性變形而破裂。圖3為火焰作用下液化輕烴罐內物料平均升高速度隨罐直徑的變化。從圖中看出，隨著罐直徑的增大，平均升壓速度降低。

   

     圖3 火焰作用下罐內物料平均升壓速度隨罐直徑的變化

    3 容器破裂時間估計

     液化輕烴容器破裂時間受火焰的傳熱速率、內容物的性質、安全閥動作壓力以及容器的隔熱防護等因素影響，主要取決于容器內蒸氣部分器壁溫度、器壁厚度和器內液體的液位。火炬火焰作用在容器上，容器破裂時間與火焰作用的部位有關。如果強烈的火炬火焰作用在容器頂部蒸氣部分，容器可能很快會破裂失效，如果作用在底部液相部分，容器不會很快破裂，直到安全閥的泄放使液位降至火炬火焰能夠作用到蒸氣部分為止。圖4為受不同形式火焰，不同部位作用下，近似的容器破裂時間隨容器直徑的變化。

   

     圖4 受火焰作用容器破裂時間隨容器直徑的變化

事故預防措施（3）

    1 事故預防措施

    1.1 確保容器的耐壓強度

     容器的制造應嚴格按照壓力容嚦嚦的制造工藝進行，消除焊接等質量上的缺陷。容器在使用過程中要防止由于腐蝕等原因造成器壁變薄，耐壓強度降低。因此，容器要定期進行探檢、維修和耐壓試驗，確保容器的耐壓強度。

    1.2 防止容器受外力破壞

     裝載液化輕烴的油槽汽車、油槽火車、油輪，由于交通事故、碰撞、觸礁等外力，使油槽產生裂縫、開口，如果裂縫足夠大，立即就會發生蒸氣爆炸，有時開口較小，但泄漏的氣體著火時，其火焰可加熱貯罐，使開口擴大，也有發生蒸氣爆炸的可能。對這類油槽車（船）的運輸、停放應嚴加管理，防止碰撞。還要充分研究發生交通事故時預防貯罐破壞的措施。

    1.3 嚴禁違章操作

     在操作過程中要嚴格按照操作規程進行操作，防止容器產生裂縫、開口或使液化輕烴泄漏。避免液化輕烴的過量罐裝而造成的容器內壓異常上升。

    1.4 采取隔熱防護措施

     防火間呀可降低燃燒區的熱輻射能對鄰近罐、設備的影響，避免將鄰近的儲罐或設施烤著，導致災害擴大。由于流化輕輕的較大火災危險性，故它的防火間距較大。儲罐之間，分組布置的儲罐組與組之間，儲罐或罐區與建（構）筑物、堆場、道路等設施之間的安全距離均應符合規范所規定的要求。

     在液化輕烴儲罐發生火災場合，保證貯罐的表面冷卻到不致使外殼溫度上升的程度，能阻止發生容器破壞和蒸氣爆炸。為此，應設置冷卻水噴淋裝置，實施隔熱保護，以及在貯罐之間、罐區與裝置間設置水幕等。

     火車槽車和汽車槽車可采用一種具有低導熱性能和內部能發生吸熱的隔熱耐火物質，覆蓋于罐體表面進行保溫隔熱防護，能有效地延緩和防止受熱輻射的液化輕烴容器壁溫升高，器內溫度和壓力升高。

     液化輕烴儲罐也可用構筑防護墻進行罐體防護，可起到防止熱輻射的作用，同時還可保護罐體免受爆炸拋射物的沖擊，延遲儲罐失效的時間更長。

    5 安全裝置和消防設施完備

     液化輕烴容器上設置的安全閥具有重要的作用，避免由于受熱器內壓力升高而此起破裂，同時其安全泄放起到了冷卻的作用。容器配置的溫度計、壓力表、安全閥、報警器等安全裝置必須齊全好用。

     及時撲滅初期火災至關重要。應有完備的固定滅火設施和消防器材，盡早發現火情，及時分析判斷燃燒位置、威脅范圍，及時確定處置內容、撲救方法，將火災局限或撲滅于初期。

    6 控制點火源

     容器受熱破裂失效，泄放在大氣中的蒸氣云擴散速度快、范圍廣，易發生二次可燃混合氣體爆炸。因此，必須嚴格控制危險區域的引火源，驅散氣云，限制可能的液化氣流淌蔓延。