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HAN技术在预防LPG球罐BLEVE事故的工程实践

1 BLEVE现象及发生危害的可能性石油液化气储存中的主要危险（几率低，但后果严重的事故）是沸腾液体膨胀性蒸气爆炸（Boiling Liquid Expanding Vapor Explosinons，缩写为BLEVE），当随州高压储罐遭遇暴露火灾时，罐内压力会上升，同时由于罐内迎火面的罐壁（剧烈沸腾）形成气泡和液面之上的直到故障排除以后干罐壁，而干罐壁部分会因为被过度加热使金属强度下降，由此出现内部压力升高，外部强度下降的局面。由于金属高温蠕变，容关东煮易造成容器断裂，形成爆炸。BLEVE事故发生的条件，见图1所示。中油海洋（集团）燃气公司储罐区3个1000m3的球形储罐与各种油品储罐区组成“超大型危险品仓库区”。PS原料储罐区到LPG球形储罐外壁的距离为60m，小于《原油和天然气工程设计防火规范》（GB50183）中100m防火间距的要求，根据现场情况要防范下列几种情况引发球罐与吉林省有4个合作项目 涵盖多个方面的BLEVE事故。图1 BLEVE发生的条件⑴球罐与球罐之间因泄漏喷泻火焰；⑵地面聚积高浓度的爆炸气体；⑶大型地上储罐泄漏导致蔓延地面火焰。2 对LPG球罐实施HAN技术改造的依据2．1 国外的研究报告图2、图3是一组对经照片，图2实施了HAN技术改造，图3没有实施改造，其结果是在同样的火中燃烧，实施HAN改造的保持了罐体结构，没实施改造的由于金属强度减弱，罐体断裂。图2 实施HAN技术改造的罐体受火情况图3 未实施HAN技术改造的罐体受火情况实验说明，HAN技术使得LPG的导热系数得到改变，使得液层间传热变为液和金属之间的传热。由于HAN材料的巨大传热面积、导热系数增加，极大的改变了传热速度。同样，使液面以上的气相部分（干罐壁）罐壁热量，迅速传递给罐内的HAN材料，通过HAN材料传递给液相，干罐壁部分的罐壁温度得到降低，保持了罐壁金属材料的强度。2．2 模型实验的结果图4、图5是一组对比实验，用燃烧器作热源，用壁厚为8mm的低碳钢制成容器，内盛装30#机械油作为热的接收器，一组环壁加装HAN材料，另一组不加装。由热源、热传导和热接收组成了实验装置。试验结果是：没加装HAN材料的内壁局部烧红，机械油冒烟，机械油受热传导和热辐射温度上升速度为02℃/min。加装HAN材料后，机械油没有冒烟，机械油本身受热传导和热辐射温度上升速度为1．0℃/min。也就是说罐壁的热量向罐内传递的速率提高5倍，极大的改变干罐壁被过度加热的情况。改变HAN材料的厚度后进行实验，随着HAN材料的厚度增加，传递效率那末在加热和冷却进程中不是直线增加，有一个明显的拐点，由此确定最佳HAN材料环空间安装的厚度。3 预防球罐BLEVE事故采取措施的方案环空间安装法，如图6所示。4 最佳HAN材料厚度的确定⑴国内外的研究表明在一定的热辐射强度下，热的传导效率（升温速度）与HAN材料厚度的关系，如图7所示，由此可以根据火焰辐射强度确定最佳HAN材料厚度。图4 改造前干、湿罐壁温度的变化图5 HAN改造后干、湿罐壁温度的变化图6 球罐环空间安装HAN材料预防BLEVE的发生图7 升温速度与HAN材料厚度的关系⑵对海洋集团1000m3LPG储罐，在一侧65000W/ m2—70000 W/ m2的辐射强度下，环空间HAN材料的安装厚度，平均计算值为500mm，实际安装确定为700mm。HAN材料厚度的确定是在保证了气相部分根茎蔬菜罐壁的热量被传递到液相，防止气相部分12.70的罐壁过分升温。同时综合考虑了费用。5 HAN技术预防BLEVE的原理HAN改造前干、湿罐壁温度的变化曲线，见图4。HAN改造后干、湿罐壁温度的变化曲线，见图5。HAN改造前、后罐壁屈服强度随时间变化曲线，见图8。温度对低碳钢性能的影响，见图9。图8 HAN改造前后罐壁屈服强度随时间变化曲线5．1 储存LPG球罐的金属罐壁外部受热的情况⑴当温度达到45℃时，对应LPG的内部压力上升为1600kPa，通常安全阀开启确定在1800 kPa，相对应的温度是55℃，当LPG的温度达到96℃清管器，将达到临界点（97℃、4200