液氧储罐外部安全防护距离评估.docx

液氧储罐外部安全防护距离评估 摘 要 依据国务院安委会日前印发《全国安全生产专项整治三年行动计划》文件的精神，各地对危险化学品生产及储存单位进行外部安全防护距离评估，氧气站储存及经营的氧气属于《危险化学品目录（2015年版）》中列举的危险化学品，应进行外部安全防护距离评估，氧气属于第2.2类不燃气体，非爆炸性、有毒性气体，不能依据《危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法》（GB/T37243-2019）进行评估，因此本文从液氧储罐物理爆炸的角度评估外部安全防护距离，给小型氧气站的选址和安全管理提供参考。 关键词：危险化学品；物理爆炸；外部安全防护距离 0引言 随着我国经济的发展，城市郊区已向城市化发展，城郊原危险化学品生产与储存企业周边人口越来越密集，已不满足外部安全防护距离要求，危化品企业一旦发生安全生产事故，将对周边群周造成严重的影响，为此全国各地陆续开展危险化学品生产储存企业外部安全防护距离评估，对于外部安全防护距离不符合规范要求的企业采取整改、搬迁等措施，以保证人民群众的生命、财产安全。 氧气在工业生产、建筑施工中应用极广，如氧气焊、金属切割等，城市的发展离不开氧气，氧气站选址与城市的距离既要符合安全防护距离的要求，也得考虑城市用气的运输便捷。《危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法》（GB/T37243-2019）适用于爆炸性、有毒性的危险化学品生产储存企业，对液氧储罐的外部安全防护距离并不适用。因此，笔者考虑了液氧储罐的理化特性，建立物理爆炸模型，从物理爆炸的冲击波按照超压准则（不考虑超压持续时间和液氧储罐碎片所造成的破坏）来评估液氧储罐的外部安全防护距离。 1评估方法 1.1物理爆炸的定义 物理爆炸是指物理变化引起的爆炸。物理爆炸的能量主要来自于甩缩能、相变能、运动能、流体能、热能和电能等。气体的非化学过程的过压爆炸、液相的气化爆炸、液化气体和过热液体的爆炸、溶解热、稀释热、吸附热、外来热引起的爆炸、流体运动引起的爆炸、过流爆炸以及放电区引起的空气爆炸等都属于物理爆炸。 物理爆炸如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量（即爆破能量）不仅与气体压力和容器的容积有关，而且与介质在容器内的物性相态相关。 1.2外部安全防护距离评估流程 1.2.1压缩气体与水蒸气容器爆破能量 当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为： （1） 式中 ——气体的爆破能量，kJ； ——容器内气体的绝对压力，MPa； ——容器的容积，m3； ——气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。 常用气体的绝热指数数值见表1。 表1 常用气体的绝热指数 气体名称 空气 氮 氧 氢 甲烷 乙烷 乙烯 丙烷 一氧化碳 值 1.4 1.4 1.397 1.412 1.316 1.18 1.22 1.33 1.395 气体名称 二氧化碳 一氧化氮 二氧化氮 氨气 氯气 过热蒸气 干饱和蒸气 氢氰酸 值 1.295 1.4 1.31 1.32 1.35 1.3 1.135 1.31 从表中可看出，空气、氮、氧、氢及一氧化氮、一氧化碳等气体的绝热指数均为1.4或近似1.4，若用 =1.4代入式1中，则： （2） 令 则式2可简化为： （3） 式中 ——常用压缩气体爆破能量系数，kJ/m3。 压缩气体爆破能量 是压力 的函数，各种常用压力下的气体爆破能量系数列于表2中。 表2常用压力下的气体容器爆破能量系数（=1.4时） 表压力 /MPa 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.6 2.5 爆破能量系数Cg/（kJ?m-3） 2×102 4.6×102 7.5×102 1.1×103 1.4×103 2.4×103 3.9×103 表压力 /MPa 4.0 5.0 6.4 15.0 32 40 爆破能量系数 Cg/（kJ?m-3） 6.7×103 8.6×103 1.1×104 2.7×104 6.5×104 8.2×104 1.2.2液化气体与高温饱和水的爆破能量 液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质重量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时考虑气体膨胀做的功。过热状态下液体在容器破裂时释放出的爆破能量可按下式计算： （4） 式中 ——过热状态液体的爆破能量，kJ； ——爆炸前饱和液体的焓，kJ/kg； ——在大气压力下饱和液体的焓，kJ/kg； ——爆炸前饱和液体的熵，kJ/kg?k； ——在大气压力下饱和液体的熵，kJ/kg?k； ——介质在大气压力下的沸点，k； ——饱和液体的质量，kg。 1.2