摘要：文章应用Microsoft Visual Basic.NET和Microsoft Access软件编写LPG储罐蒸气云爆炸的计算机程序，以某液化石油气站为应用实例，计算LPG储罐发生蒸气云爆炸的事故后果严重度，为液化石油气站制定安全管理制度及风险防范措施、安全生产事故应急预案编制提供技术支持。
关键词：液化石油气；储罐；蒸气云爆炸；LPG爆炸；安全生产事故 文献标识码：A
中图分类号：TE88 文章编号：2096-4137（2017）02-005-03 DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2017.02.01
液化石油气（LPG）作为清洁燃料在工业与民用上有广泛的应用，尤其是在县城及乡镇地区应用普遍。其成分主要是丙烷、丁烷及少量的乙烯、丙烯、丁二烯等物质，主要来源是油田开采的伴生气及石油提炼过程中的副产品。因为液化石油气具有易燃、易爆特点，曾多次发生火灾、爆炸事故，造成人员伤亡及财产损失等严重后果。本文分析了LPG储罐蒸气云爆炸事故伤害模型，确定了LPG储罐蒸气云爆炸的事故严重度和伤亡半径的计算式，采用Microsoft Visual Basic.NET（以下简称VB.NET）及Microsoft Access软件编制其计算机程序，并应用实例检验其可行性。此种方法对预测事故影响范围及危害程度，制定事故防范措施和应急救援预案具有现实的意义。
1 蒸气云爆炸伤亡模型
蒸气云爆炸是一类装有易燃介质储罐可能发生后果极为严重的爆炸事故。储存在储罐中的易燃易爆的液化石油气，其沸点远小于周围环境温度；泄漏后由于自身的热量、太阳辐射、地面传热、气流运动等因素，导致其迅速蒸发，在液池面形成蒸气云，与周围空气混合形成燃烧爆炸性混合物。储罐中的LPG泄漏和扩散过程中若遇到火源发生燃烧，在某些特殊条件，火焰会加速传播，造成爆炸冲击波超压，导致蒸气云爆炸。
蒸气云爆炸产生的主要危险是冲击波超压，采用TNT当量法计算蒸气云爆炸的严重度：
1.1 储罐中燃料介质的质量
Wf =Vρε （1）
式中：Wf为燃料介质的质量，kg；V为储罐的体积，m3；ρ为物质的密度，kg/m3；ε为储罐的充装系数，取85%。
1.2 燃料介质蒸气云爆炸的TNT当量值
式中：WTNT为TNT当量值；A为燃料介质蒸气云的TNT当量系数，范围为0.02%～14.9%，取4%；Qf为燃料介质的燃烧热，kJ/kg；QTNT为TNT的爆热，QTNT=4.12～4.69MJ/kg，取4520kJ/kg；α为燃料介质蒸气云的当量系数，取0.04；λ为地面爆炸系数，取1.8。
1.3 爆炸的傷亡区域
爆炸的伤亡区域采用人员的伤亡区域。为了准确地推算蒸气云爆炸所选成的人员伤亡情况，一般将伤亡区域分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。依据人员由于蒸气云爆炸而造成的伤亡概率的差异，把蒸气云爆炸危险源周围从里往外依次划分如下：
1.3.1 蒸气云爆炸的死亡半径：
1.3.2 蒸气云爆炸的重伤半径：
当△P≥10时，；当1<△P<10时，。
式中：P0为环境大气压力，Pa；△P为冲击波超压，Pa；Z为无量纲距离；E为爆源总能量，kJ。
1.3.3 蒸气云爆炸的轻伤半径：
当△P≥10时，，当1<△P<10时，。
1.3.4 蒸气云爆炸的安全区。所谓安全区，就是安全区内人员即使没有任何防护，基本上人员都不受伤，死亡概率几乎为0。安全区的内径为轻伤区的外径R3，外径为无穷大。
1.3.5 蒸气云爆炸的财产损失半径：
式中：Ki为常量，财产损失半径按破坏等级为Ⅱ级（常量KⅡ=4.6），作为编程的破坏半径，假设此半径之外损失的财产与此半径之内没有损失的财产相抵消。即此半径之内的财产全部损失，此半径之外的财产完好无损失。
1.4 蒸气云爆炸的事故严重度
1.4.1 蒸气云爆炸的死亡人数计算式：
N1=3.14×ρ1×（R12-R02） （11）
式中：ρ1为死亡区平均人员密度，人/m2；R0为无人区半径，m，此处R0取0。
1.4.2 蒸气云爆炸的重伤人数计算式：
N2=3.14×ρ2×（R22-R12） （12）
式中：ρ2为重伤区平均人员密度，人/m2。
1.4.3 蒸气云爆炸的轻伤人数计算式：
N3=3.14×ρ3×（R32-R22） （13）
式中：ρ3为轻伤区平均人员密度，人/m2。
1.4.4 事故直接财产损失的计算式：
C=3.14×ρ4×R42 （14）
式中：ρ4为破坏区平均财产密度，万元/m2。
1.4.5 事故总财产损失S（万元）的计算式：
式中：b为死亡一人损失的价值，取60万元。
2 确立软件编程语言及数据库的设计
2.1 软件编程语言的确立
VB.NET是一种功能强大的语言，它不但保留了Visual Basic 6.0可视化界面的便捷高效特点，而且还拓展了面向对象的编程程序设计方法。采用VB.NET语言编写PLG储罐区评价软件，可实现PLG储罐区安全评价工作的简单化、准确化的目的。
2.2 设计数据库
Microsoft Access是一种关系式数据库，让数据库与应用程序之间进行信息链接，实现应用程序具有访问、编辑、更新数据库等信息功能。VB.NET通过NET Framework程序是为数据处理及快速地读写数据而设计的组件。
3 蒸气云爆炸伤亡模型的实现
液化石油气储罐蒸气云爆炸伤亡模型的建立，可以预测PLG储罐发生蒸气云爆炸伤亡区域。自编的PLG蒸气云爆炸伤亡模型。
4 PLG储罐发生蒸气云爆炸评价应用实例
某液化石油气站位于江西赣州某地，液化石油气的主要成分是丙烷及丁烷。液化石油气储罐的容积为50m3，液化石油气的密度为554kg/m3，燃烧热为46.28MJ/kg；当地年平均气温为19.1℃，平均气压为101.24kPa，地面爆炸系数取1.8，破坏等级按二级计算，取5.6；该气站的死亡区平均人员密度为0.0002人/m2、重伤区平均人员密度为0.0002人/m2、轻伤区平均人员密度为0.0002人/m2、破坏区平均财产密度为0.001万元/m2。
4.1 PLG储罐蒸气云爆炸伤亡模型的计算结果
应用自编的PLG蒸气云爆炸伤亡模型预测软件对该实例进行计算，其结果如图1所示：
4.2 LPG蒸气云爆炸伤亡的预测
依据蒸气云爆炸预测得到的图1，可以预测
如下：
4.2.1 该液化石油气储罐若发生蒸气云爆炸事故，气站的液化石油气蒸气云爆炸的死亡半径为41.52m，重伤半径为105.57m，轻伤半径为189.68m。爆炸冲击波使处在伤害范围内的作业人员及消防人员的安全受到严重威胁。
4.2.2 蒸气云爆炸预测计算得到该气站事故可导致死亡人数为1人，重伤人数为6人，轻伤人数为16人；事故可以造成直接财产损失为72.98万元。
4.2.3 鉴于LPG蒸气云爆炸事故危害严重，在该气站建设及经营时，可能受到场地等各种因素的限制，不能使其与相邻建构筑物的间距达到该计算所得的安全距离的要求。因此务必让LPG储罐与周围建构筑物除满足一定的防火间距外，还必须采取有效的技术和管理措施及设置必要的安全设施，防止介质泄漏造成蒸气云爆炸事故发生，确保企业达到安全生产。
5 结语
本文推导了LPG爆炸的事故严重度和伤亡半径的计算模型。以某液化石油气站为应用实例，计算了LPG储罐发生蒸气云爆炸的事故后果严重度及影响范围，计算结果表明，该气站在189.68m以外就不会对其产生较大的破坏。若以此数据作为液化石油气储配站建设的安全间距，则液化石油气储气设施的安全性是很高的。但是，在液化石油气储气设施的建设中，受场地等各种条件因素的限制，其LPG站建设的安全间距不能达到189.68m的要求。因此，从防止产生爆炸性气体环境、消除火源及抑制事故扩大等方面采取有效的防范措施，编制事故应急预案和安全管理措施，加强安全管理，降低事故发生的概率及事故造成的损失，使危险源在有效控制状态下安全运行。
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（责任编辑：周 琼）