? 1·引言

??? 隨著液化氣的大量使用，液化氣儲罐爆裂誘發(fā)的火災(zāi)爆炸事故不斷增多。1998年3月5日，西安煤氣公司液化石油氣管理所11號球罐爆裂，引發(fā)火災(zāi)爆炸事故，造成11人死亡（包括7名特勤消防隊員），三十多人重傷。諸如此類的事故造成了大量財產(chǎn)損失和人員傷亡。因此，很有必要對液化氣儲罐在外焰加熱條件下的爆裂原因進行分析，以便為儲罐設(shè)計部門及消防人員預防類似事故提供參考。

??? 2·爆裂原因分析

??? 近年來，有關(guān)人員對外焰加熱、機械碰撞及小孔泄漏條件下液化氣儲罐的爆裂進行了一系列研究，并編制了用以分析各種條件下儲罐響應(yīng)的仿真程序。通過對仿真結(jié)果的分析，認為在外焰加熱條件下造成液化氣儲罐爆裂的原因主要有以下幾點。

??? 2．1安全閥打開后壓力的上升

??? 在外焰加熱儲罐的情況下，隨著儲罐內(nèi)蒸氣區(qū)溫度的不斷升高，壓力將逐漸升高。到達閥門打開壓力后，閥門打開，儲罐內(nèi)壓力陡然下降。PLGS仿真結(jié)果表明，研究閥門打開后儲罐內(nèi)壓力的變化情況，對分析外焰加熱條件下的儲罐的爆裂意義重大。

??? 圖1 儲罐壓力（85%丙烷噴射火焰）

??? 圖2 填充量（85%丙烷噴射火焰）

??? 圖1為噴射火焰加熱情況下裝有85%丙烷的臥罐內(nèi)的壓力變化曲線。圖2為考慮液體膨脹和不考慮液體膨脹時液面的變化曲線。文獻中的現(xiàn)場實驗也顯示了同樣的結(jié)果。從圖中可以看出，閥門第二次打開后，儲罐內(nèi)壓力首先經(jīng)歷了一個陡然下降的過程，然后在不長的時間后，儲罐壓力在閥門打開的情況下出現(xiàn)攀升。其原因是安全閥打開導致儲罐壓力的突降，使得儲罐內(nèi)靠近液面的大部分飽和液體處于相應(yīng)壓力下的過熱狀態(tài)。一方面，這部分過熱的液體迅速氣化。使得蒸氣區(qū)的質(zhì)量大量增加（此時盡管閥門打開，但由于較強的外焰加熱，使閥門泄放的質(zhì)量小于氣化和蒸發(fā)輸送到蒸氣區(qū)的質(zhì)量）。另一方面，液體氣化時將在液體內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，使液面迅速抬升，壓縮蒸氣空間（從圖2 可以看出）。這兩個因素都會導致壓力的回升。同時，儲罐內(nèi)壓力的升高會使大量氣泡破裂，這又會進一步造成壓力的上升。也就是說，閥門打開后導致的壓力下降速率小于以上各種因素導致的壓力上升速率，從而使儲罐壓力不降反升。從圖中可以看出，壓力上升的最大值甚至超過安全閥的打開壓力。如果儲罐壁由于制造上或受腐蝕的原因存在裂紋或缺陷，此時極易引發(fā)儲罐爆裂。

??? 閥門打開后儲罐壓力上升的最大值，主要與液體的過熱度、加熱儲罐的熱流強度、閥門及容器的幾何尺寸、填充量的多少等有關(guān)。需要指出的是，閥門打開后壓力升高引發(fā)的爆裂，在一定條件下可能會誘發(fā)BLEVE（沸騰液體膨脹蒸汽爆炸）現(xiàn)象，其取決要素主要為液體的性質(zhì)、液體過熱度、加熱熱流強度、閥門及容器的幾何尺寸、填充量等。