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液化石油气拥有易燃易爆的特点,而在对其进行储存和使用的过程中易导致火灾爆炸事故。液化石油气储罐作为大量存储液化石油气的压力容器,一旦引发事故,极有可能导致大量的人员伤亡与财产损失。有鉴于此,针对石油液化气储罐火灾爆炸的危险性研究,以液化石油气站风险分析为基础,应用相应的爆炸模型,运用计算机仿真技术对其进行模拟,能有效地预测、预防控制液化石油气火灾爆炸事故的发生,保障储罐的安全运行。
本文的研究可分为三大部分,重点研究对液化石油气储罐的火灾爆炸模拟,分别运用MATLAB和ALOHA等计算机软件对液化石油气储罐爆炸事故进行结果模拟,并对模拟结果,提出了相应的应急指挥决策体系。
第一部分是对液化石油气站的风险分析研究,包括对液化石油气的危险特性分析和液化石油气站危险因素分析。
依据液化石油气的主要的化学成分,总结分析出液化石油气的危险特性,即吸入危害、接触危害、火灾爆炸危害和烧伤危害。通过研究液化石油气理化性质,发现液化石油气火灾爆炸危害性最大。火灾事故主要体现在隐患不易被发现、火情大、火势猛和继生灾害严重。爆炸事故能对其周围的人和物迅速造成破坏且破坏力极大,主要体现在爆炸产生的强大冲击波的作用、燃烧产生的热辐射作用、燃烧产生的一氧化碳等有毒气体的毒害作用、爆炸过程中抛出物的撞击破坏作用。
通过收集资料获取某液化石油气站的气象信息和地理环境,并参考《企业职工伤亡事故分类》对液化石油气站进行分类和按职业健康进行危险、有害因素辨识,即车辆伤害、机械伤害、物体打击、触电、压力容器爆炸、高处坠落、低温冻伤、中毒、坍塌、噪音和振动、火灾爆炸11类主要危险有害因素。并总结出火灾爆炸是液化石油气站最主要的、危害最大的、造成损失最大的危险有害因素。气站火灾爆炸的主要危险因素为盛装液化石油气的压力容器强度的缺陷、液化石油气储罐上安全附件的缺陷、储罐上安装的各类仪表缺陷、温度过高、腐蚀破坏、储罐破裂等14类。
第二部分是对液化石油气储罐爆炸模拟,主要分别采用MATLAB、ALOHA等计算机程序,对其进行结果模拟。
运用MATLAB软件基于蒸气云爆炸模型和沸腾液体扩展蒸气爆炸模型对液化石油储罐爆炸事故进行后果模拟,得出了冲击波超压与距离的关系以及泄漏量与死亡区、重伤、轻伤区半径的关系曲线,模拟表明LPG储罐发生泄漏时泄漏量愈大,造成的后果也愈严重。通过具体的工程实例运用MATLAB软件分别计算出了液化石油气站发生蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸死亡、重伤、轻伤半径,并根据对爆炸事故后果进行了分析,确定了危险及安全区域,模拟表明运用MABLAB软件模拟液化石油储罐爆炸事故是方便可行的。
利用ALOHA软件,对比分析了不同风速、不同温度湿度、不同大气稳定度情形下,液化石油气扩散的区域浓度分布,得出气象环境对事故的泄露区域影响非常大,从而对液化石油气爆炸区域的影响也很大。风速越大,空气湍流也越强,大气稀释的作用越强,风对泄露的液化石油气输送作用越大。当风速大于6m/s时,风速增大,泄露的液化石油气在地面的浓度会有所降低。湿度越大,越不利于液化石油气气云的扩散。大气温度越高越有利于气体扩散,危害越大。大气稳定度越高,液化石油气气云越不容易垂直向上扩散,而会在地表聚集,大气稳定度越低,大气的垂直运动越强烈,对贴近地表的扩散区域会稍微小些。
第三部分根据液化石油气储罐爆炸结果模拟和分析,提出相应的针对液化石油气储罐爆炸事故的应急指挥决策体系。
通过对应急指挥体系系统科学的分析,即自组织理论的分析、控制过程分析、混沌理论分析。分析结果表明:应急体系的结构不断地发生变化,该结构不是简单的层次结构,也不是分散的全联通模式,而是这两者的综合;液化石油气事故应急指挥过程既包括前馈控制,也有反馈控制。采用ECOM模型进行分析可看出应急指挥系统存在的不确定性风险;由于内部组织结构之间的关系以及信息流量方式都呈现高度的非线性,以及系统的“组织结构缺陷”或缺少训练,在应急指挥的过程中,系统易进入混沌状态而功能无法正常发挥作用。
通过对液化石油气事故应急指挥体系的系统特点的分析,液化石油气应急指挥体系采用层次结构模式的同时,确保组织机构的信息流通方式采用集中与分散结合模式。把与应急行动过程相关的、紧密联系的部门集中起来,层次内实现全联接的方式。决策指挥层采取了层次结构的模式,以便有效快速地根据事故的发展情况,评估、判断、分析应急目标与应急水平。液化石油气事故指挥系统组织结构包括四个功能区:行动、计划、后勤、行政。其中,事故应急指挥负责人全面管理整个事故应急指挥系统;行动部门负责现场战术行动,以完成事故应急指挥负责人所要求的应急救援目标;计划部门负责事故形势信息的收集、评估以及传达,维护现场信息、形势预测信息、以及资源分配状况;后勤保障部门为液化石油气事故应急指挥提供支持和服务。
液化石油气储罐的应急指挥决策系统的研究涉及多个领域的专业知识,相关的理论研究还不是十分成熟。由于个人水平与能力限制,论文只是对液化石油气应急指挥决策系统的关键问题进行了初步的研究,尚需进一步完善。