摘　要：對焦爐煤氣汽車加氣站的風險因素進行識別及危害預測。風險因素包括壓縮機房泄漏、焦爐煤氣凈化系統(tǒng)泄漏，對壓縮機房泄漏導致的爆炸危害、焦爐煤氣凈化系統(tǒng)泄漏導致的大氣擴散污染危害進行了預測。

關(guān)鍵詞：焦爐煤氣汽車加氣站；  風險識別；  危害預測；  爆炸；  大氣擴散污染

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

焦爐煤氣作為車用替代燃料，既能改善汽車排放對環(huán)境的影響，又能解決焦爐煤氣未被充分利用的問題。焦爐煤氣汽車加氣站(以下簡稱加氣站)存在較高的事故風險，有必要對焦爐煤氣加氣站運營中存在的風險因素進行識別和危害預測。

國內(nèi)對氫氣、壓縮天然氣(CNG)等替代燃料加氣站環(huán)境風險進行了較為廣泛的研究，K．Eunjung等人^[1]對氫氣加氣站泄漏爆炸風險進行了研究，通過對氫氣爆炸方式的模擬，確定了氫氣加氣站設(shè)施之間的安全距離。侯向秦等人^[2]對CNG加氣站火災(zāi)爆炸危險性進行了分析，采用指數(shù)評價法進行了定量評價。譚金會等人^[3]對CNG加氣站安全風險評價中的關(guān)鍵問題進行了研究，明確了風險評價應(yīng)從站內(nèi)擴展到站外，并對儲氣型式的安全風險評價提出了新標準。喬蓓等人^[4]針對CNG加氣站的風險識別與評價，提出CNG加氣站安全生產(chǎn)的管理措施。胡晨等人^[5]針對液化石油氣加氣站，采用定量分析法辨識了主要風險。本文對焦爐煤氣加氣站風險因素識別與危害預測進行探討。

2　風險因素識別及危害預測對象

在焦爐煤氣加氣站中，焦爐煤氣經(jīng)計量調(diào)壓后，進入凈化系統(tǒng)，經(jīng)過脫硫、脫焦油、脫苯脫萘、脫水處理后，再進入壓縮系統(tǒng)，壓縮后進入儲氣裝置儲存，儲氣裝置內(nèi)的高壓焦爐煤氣供應(yīng)加氣機對汽車進行加氣。

焦爐煤氣加氣站運營過程中存在的主要風險是焦爐煤氣泄漏引起的爆炸及大氣擴散污染，泄漏主要來自壓縮機房、焦爐煤氣凈化系統(tǒng)。壓縮機的振動易造成與緩沖罐連接的部件松動，在高壓狀態(tài)下易引起焦爐煤氣的泄漏。壓縮機房通風不良，將造成焦爐煤氣的聚積，極易形成爆炸性蒸氣云，引發(fā)爆炸事故。焦爐煤氣凈化系統(tǒng)中的脫硫塔、脫萘塔、脫水裝置以及相連接的管子及閥門等，均可能由于密封失效或其他故障引起焦爐煤氣泄漏。由于焦爐煤氣凈化裝置多采用露天或半露天設(shè)置，焦爐煤氣的泄漏易造成大氣擴散污染。因此，危害預測對象確定為：壓縮機房泄漏引發(fā)的爆炸，焦爐煤氣凈化系統(tǒng)泄漏引起的大氣擴散污染。

3　危害預測

3．1　壓縮機房

①TNT當量和爆炸破壞半徑^[6-7]

蒸氣云爆炸的TNT當量mTNT計算式為：

式中mTNT——蒸氣云爆炸的TNT當量，kg

m——發(fā)生爆炸的焦爐煤氣質(zhì)量，kg，根據(jù)某焦爐煤氣加氣站壓縮機房容積估算為450kg

Qc——焦爐煤氣的燃燒熱，kJ／kg，取35800kJ／kg

QTNT——TNT的爆炸熱，kJ／kg，取4520kJ／kg

爆炸破壞半徑r的計算式為：

式中r——爆炸破壞半徑，m

Dp——超壓，kPa

由沖擊波一沖量準則確定的不同超壓范圍對建筑物的破壞程度、人體的傷害程度分別見表1、2。

表2

②預測結(jié)果

以建筑物破壞程度作為基準，超壓選取不同建筑物破壞程度對應(yīng)的超壓最小值(并進行圓整)，由式(1)、(2)計算壓縮機房泄漏焦爐煤氣發(fā)生蒸氣云爆炸時，不同超壓對應(yīng)的爆炸破壞半徑，并判定對人體傷害程度，見表3。

3．2　凈化系統(tǒng)

①氣態(tài)污染物

在焦爐煤氣中的氣態(tài)污染物(一氧化碳、二氧化硫、硫化氫、萘等)中，一氧化碳的體積分數(shù)較大，為主要氣態(tài)污染物，應(yīng)對其進行大氣擴散污染預測。

②預測方法

對于氣態(tài)污染物的大氣擴散污染預測，采取HJ／T l69—2004《建設(shè)項目環(huán)境風險評價技術(shù)導則》推薦的多煙團模式預測方法，可預測在一定的泄漏條件、氣象條件下，任意時刻下風向與泄漏點不同距離處地面空氣中污染物的質(zhì)量濃度。

③預測結(jié)果

泄漏條件：一氧化碳的泄漏質(zhì)量流量為0.76kg／s，泄漏持續(xù)時間為10min，泄漏點高度為3m，每10s釋放一個煙團。氣象條件：風速為1.8m／s，大氣穩(wěn)定度為D級。采用多煙團模式預測方式的預測結(jié)果見表4。根據(jù)預測結(jié)果，可分析不同時刻下風向地面空氣中一氧化碳質(zhì)量濃度超標距離范圍。

4　結(jié)語

焦爐煤氣泄漏是焦爐煤氣加氣站發(fā)生爆炸、大氣擴散污染的主要原因，是焦爐煤氣加氣站運營中必須考慮的風險因素，據(jù)此采取積極的應(yīng)對措施。

參考文獻：

[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，賈寧．CNG加氣站火災(zāi)爆炸風險后果的指數(shù)評價[J]．西南石油大學學報：自然科學版，2012，34(5)：171-176．

[3]譚金會，何太碧，楊菡，等．CNG加氣站設(shè)備安全風險評價的關(guān)鍵問題[J]．天然氣工業(yè)，2008，28(11)：117-120．

[4]喬蓓，陳忱，陳學峰．CNG加氣站風險識別評價和對策措施分析[J]．石油與天然氣化工，2011，40(1)：100-102．

[5]胡晨．液化石油氣汽車加氣站量化風險評估[J]．煉油設(shè)計，2001，3l(7)：50-54．

[6]周月琴，張增剛，王夏冉．室內(nèi)天然氣泄漏爆炸的定量計算[J]．煤氣與熱力，2013，33(9)：B21-B23．

[7]吳峰，王銳．天然氣管道泄漏事故后果量化評價分析[J]．煤氣與熱力，2012，32(5)：B34-B36．

本文作者：李歡  何鋒  李惠林  王海濤  吳海波

作者單位：貴州大學

  六盤水新藍天科技有限公司