從美國費城煉油廠(chǎng)爆炸事故談沸騰液體擴展蒸汽爆炸(BLEVE)
美國費城當地時(shí)間6月21日凌晨,費城能源解決方案煉油廠(chǎng)(Philadelphia Energy Solutions Refinery, PES)發(fā)生爆炸。
有報道稱(chēng),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(lái)看,這次事故可能涉及了一個(gè)過(guò)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(jiàn)失效事故形式。CCPS對BLEVE的定義是設備突然失效,并且此時(shí)設備內帶壓的液化氣體溫度超過(guò)常壓沸點(diǎn),設備失效后導致蒸汽積聚膨脹和液體迅速閃蒸,BLEVE會(huì )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)丙烷儲罐即使有安全閥,并且安全閥設計時(shí)考慮了火災工況,也不能阻止BLEVE的發(fā)生??!
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吸收的熱量被罐內的液體吸收,導致液體不斷氣化,液位下降,最后導致罐體吸收的熱量無(wú)法被帶走,罐體溫度迅速上升,超過(guò)了罐體的設計溫度,此時(shí)罐體的強度和應力有了很大的下降,罐體所能承受的壓力可能會(huì )低于它的設計壓力。當罐內氣相的壓力大于罐體此時(shí)能承受的壓力,儲罐就可能會(huì )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計壓力。
那要怎么減少BLEVE的風(fēng)險呢?
一是要合理布置設備間距,減少相鄰設備之間的影響,并且在設備布置時(shí)要考慮斜坡設計,建議開(kāi)展后果分析對廠(chǎng)內設施進(jìn)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構和外壁,建議在制定應急預案時(shí),應充分考慮消防和被動(dòng)保護設施,確定應急策略。
三是考慮將儲罐內的物料安全轉移或迅速放空,建議通過(guò)HAZOP分析,制定物料安全轉移的措施。
四是當發(fā)生外部火災時(shí),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,建議在制定應急預案時(shí),應急策略應該首要考慮將明火帶離儲罐底部,并且對應急人員展開(kāi)培訓和演練,確保他們應該知道BLEVE的前兆,以及何時(shí)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)生后應提前疏散周邊可能會(huì )受影響的人員。建議通過(guò)定量風(fēng)險分析計算合理的外部間距,并且其結果還可用于指導疏散范圍。