焦炉煤气汽车加气站风险因素识别与危害预测

作者:李欢 何锋 李惠林 王海涛 吴海波 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2016年09月09日
摘 要:对焦炉煤气汽车加气站的风险因素进行识别及危害预测。风险因素包括压缩机房泄漏、焦炉煤气净化系统泄漏,对压缩机房泄漏导致的爆炸危害、焦炉煤气净化系统泄漏导致的大气扩散污染危害进行了预测。
关键词:焦炉煤气汽车加气站;  风险识别;  危害预测;  爆炸;  大气扩散污染
Risk Factor Identification and Hazard Prediction for Coke Oven Gas Vehicle Filling Stations
Abstract:The risk factors for coke oven gas vehicle filling stations are identified and their hazards are predicted.Risk factors include gas leak in compressor room and gas leak from coke oven gas purification system.The explosion hazard caused by gas leak in conpressor room and the atmospheric diffusion pollution hazard caused by gas leak from coke oven gas purification system are predicted.
Keywords:coke oven gas vehicle filling station;risk identification;hazard prediction;explosion;atmospheric diffusion pollution
 
1 概述
焦炉煤气作为车用替代燃料,既能改善汽车排放对环境的影响,又能解决焦炉煤气未被充分利用的问题。焦炉煤气汽车加气站(以下简称加气站)存在较高的事故风险,有必要对焦炉煤气加气站运营中存在的风险因素进行识别和危害预测。
国内对氢气、压缩天然气(CNG)等替代燃料加气站环境风险进行了较为广泛的研究,K.Eunjung等人[1]对氢气加气站泄漏爆炸风险进行了研究,通过对氢气爆炸方式的模拟,确定了氢气加气站设施之间的安全距离。侯向秦等人[2]对CNG加气站火灾爆炸危险性进行了分析,采用指数评价法进行了定量评价。谭金会等人[3]对CNG加气站安全风险评价中的关键问题进行了研究,明确了风险评价应从站内扩展到站外,并对储气型式的安全风险评价提出了新标准。乔蓓等人[4]针对CNG加气站的风险识别与评价,提出CNG加气站安全生产的管理措施。胡晨等人[5]针对液化石油气加气站,采用定量分析法辨识了主要风险。本文对焦炉煤气加气站风险因素识别与危害预测进行探讨。
2 风险因素识别及危害预测对象
在焦炉煤气加气站中,焦炉煤气经计量调压后,进入净化系统,经过脱硫、脱焦油、脱苯脱萘、脱水处理后,再进入压缩系统,压缩后进入储气装置储存,储气装置内的高压焦炉煤气供应加气机对汽车进行加气。
焦炉煤气加气站运营过程中存在的主要风险是焦炉煤气泄漏引起的爆炸及大气扩散污染,泄漏主要来自压缩机房、焦炉煤气净化系统。压缩机的振动易造成与缓冲罐连接的部件松动,在高压状态下易引起焦炉煤气的泄漏。压缩机房通风不良,将造成焦炉煤气的聚积,极易形成爆炸性蒸气云,引发爆炸事故。焦炉煤气净化系统中的脱硫塔、脱萘塔、脱水装置以及相连接的管子及阀门等,均可能由于密封失效或其他故障引起焦炉煤气泄漏。由于焦炉煤气净化装置多采用露天或半露天设置,焦炉煤气的泄漏易造成大气扩散污染。因此,危害预测对象确定为:压缩机房泄漏引发的爆炸,焦炉煤气净化系统泄漏引起的大气扩散污染。
3 危害预测
3.1 压缩机房
①TNT当量和爆炸破坏半径[6-7]
蒸气云爆炸的TNT当量mTNT计算式为:
 
式中mTNT——蒸气云爆炸的TNT当量,kg
m——发生爆炸的焦炉煤气质量,kg,根据某焦炉煤气加气站压缩机房容积估算为450kg
Qc——焦炉煤气的燃烧热,kJ/kg,取35800kJ/kg
QTNT——TNT的爆炸热,kJ/kg,取4520kJ/kg
爆炸破坏半径r的计算式为:
 
式中r——爆炸破坏半径,m
Dp——超压,kPa
由冲击波一冲量准则确定的不同超压范围对建筑物的破坏程度、人体的伤害程度分别见表1、2。
 
表2
 
②预测结果
以建筑物破坏程度作为基准,超压选取不同建筑物破坏程度对应的超压最小值(并进行圆整),由式(1)、(2)计算压缩机房泄漏焦炉煤气发生蒸气云爆炸时,不同超压对应的爆炸破坏半径,并判定对人体伤害程度,见表3。
 
3.2 净化系统
①气态污染物
在焦炉煤气中的气态污染物(一氧化碳、二氧化硫、硫化氢、萘等)中,一氧化碳的体积分数较大,为主要气态污染物,应对其进行大气扩散污染预测。
②预测方法
对于气态污染物的大气扩散污染预测,采取HJ/T l69—2004《建设项目环境风险评价技术导则》推荐的多烟团模式预测方法,可预测在一定的泄漏条件、气象条件下,任意时刻下风向与泄漏点不同距离处地面空气中污染物的质量浓度。
③预测结果
泄漏条件:一氧化碳的泄漏质量流量为0.76kg/s,泄漏持续时间为10min,泄漏点高度为3m,每10s释放一个烟团。气象条件:风速为1.8m/s,大气稳定度为D级。采用多烟团模式预测方式的预测结果见表4。根据预测结果,可分析不同时刻下风向地面空气中一氧化碳质量浓度超标距离范围。
 
4 结语
焦炉煤气泄漏是焦炉煤气加气站发生爆炸、大气扩散污染的主要原因,是焦炉煤气加气站运营中必须考虑的风险因素,据此采取积极的应对措施。
 
参考文献:
[1]EUNJUNG K,JAEDEUK P,CHO J H,et al.Simulation of hydrogen leak and explosion for the safety design of hydrogen fueling station in Korea[J].International Journal of Hydrogen Energy,2013,38(3):1737-1743.
[2]侯向秦,曹建,贾宁.CNG加气站火灾爆炸风险后果的指数评价[J].西南石油大学学报:自然科学版,2012,34(5):171-176.
[3]谭金会,何太碧,杨菡,等.CNG加气站设备安全风险评价的关键问题[J].天然气工业,2008,28(11):117-120.
[4]乔蓓,陈忱,陈学峰.CNG加气站风险识别评价和对策措施分析[J].石油与天然气化工,2011,40(1):100-102.
[5]胡晨.液化石油气汽车加气站量化风险评估[J].炼油设计,2001,3l(7):50-54.
[6]周月琴,张增刚,王夏冉.室内天然气泄漏爆炸的定量计算[J].煤气与热力,2013,33(9):B21-B23.
[7]吴峰,王锐.天然气管道泄漏事故后果量化评价分析[J].煤气与热力,2012,32(5):B34-B36.
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