LNG泄漏時(shí)時(shí)，起初會(huì)發(fā)生猛烈沸騰蒸發(fā)，隨后蒸發(fā)率將迅速衰減至一個(gè)固定值，蒸氣沿地面形成一個(gè)層流，從環(huán)境中吸收熱量并逐漸上升和擴(kuò)散，同時(shí)將周圍的空氣冷卻至露點(diǎn)以下，形成一個(gè)可見(jiàn)云團(tuán)。由于在大多數(shù)事故中存在點(diǎn)火源的可能性很高，所以意外溢出產(chǎn)生的熱危險(xiǎn)基本表現(xiàn)為L(zhǎng)NG冷液池著火[8]。室外的液池火災(zāi)，因?yàn)檠鯕夤?yīng)充足，燃燒較完全，產(chǎn)生的有毒、有害氣體易擴(kuò)散，熱輻射是其主要危害。而當(dāng)沒(méi)有點(diǎn)火源時(shí)，溢出的LNG可能會(huì)形成蒸氣云。蒸氣云團(tuán)擴(kuò)散是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，具體范圍取決于溢出位置和現(xiàn)場(chǎng)氣象條件。風(fēng)和湍流是決定蒸氣擴(kuò)散稀釋的最直接原因，風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，蒸氣的擴(kuò)散速度越快，氣體濃度就越低，危險(xiǎn)消除的就快。美國(guó)桑地亞實(shí)驗(yàn)室選擇了距地面以上10m處2.33 m/s的風(fēng)速和F穩(wěn)定度的氣象條件進(jìn)行模擬[9]，獲得了蒸氣擴(kuò)散的爆炸下限距離。在假設(shè)損壞船艙的泄漏孔面積1m2溢出40min后，可以形成直徑為148m2的液池，擴(kuò)散到爆炸下限的距離為1536m。當(dāng)泄漏孔面積2 m2。時(shí)，僅20 min后，爆炸下限的距離既到達(dá)1710 m。王大慶等人[10]。利用高斯擴(kuò)散模型，分別繪出了假設(shè)情況下天然氣連續(xù)擴(kuò)散和瞬時(shí)擴(kuò)散的等濃度圖。連續(xù)低強(qiáng)度泄漏時(shí)，在相同的泄漏口徑下，風(fēng)速越大越有利于擴(kuò)散，危害區(qū)域就越小，如穿孔泄漏直徑同為100 mm，風(fēng)速為1m/s和5m/s的爆炸下限距離分別為400m和150m。而高強(qiáng)度的瞬時(shí)泄漏情況有所不同，大規(guī)模泄漏3min后，風(fēng)速分別為1m/s和5m/s時(shí)，氣體擴(kuò)散達(dá)到最低爆炸極限的距離保守估計(jì)為225m和1000m。即在泄漏初期，泄露所造成的危險(xiǎn)區(qū)域隨著時(shí)間延長(zhǎng)和風(fēng)速加大而擴(kuò)大，時(shí)間再延長(zhǎng)，氣體濃度降低，表現(xiàn)出的規(guī)律類似于低強(qiáng)度泄漏。

　　基于國(guó)內(nèi)外對(duì)LNG泄露模擬得出的結(jié)果和氣體擴(kuò)散試驗(yàn)，大型溢出所產(chǎn)生的蒸氣云的擴(kuò)散可能會(huì)超過(guò)1000m。擴(kuò)散范圍的計(jì)算與所選擇的模型，大氣條件，泄露源強(qiáng)等因素都有關(guān)系，如果發(fā)生LNG蒸氣擴(kuò)散應(yīng)當(dāng)充分評(píng)估對(duì)于人身和財(cái)產(chǎn)安全的危險(xiǎn)等級(jí)和潛在區(qū)域，采取危險(xiǎn)減輕措施，開展快速引燃擴(kuò)散云團(tuán)和阻止溢出的步驟。

　　4．意外溢出的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

　　LNG外溢蒸氣遇到點(diǎn)火源時(shí)，產(chǎn)生的火焰以兩種方式傳播：一種是以預(yù)混合的發(fā)微弱光的火焰?zhèn)鞑ィ瑥闹瘘c(diǎn)順風(fēng)向傳播；另一種是以發(fā)光的彌散火焰?zhèn)鞑?，逆風(fēng)向移動(dòng)，蔓延通過(guò)云層中燃料富集的部分，逐漸回?zé)叫孤c(diǎn)。國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了一批池火災(zāi)試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬，測(cè)得了一些LNG泄漏在水面上形成的池火的數(shù)據(jù)和火災(zāi)發(fā)生時(shí)的熱輻射數(shù)據(jù)。桑地亞實(shí)驗(yàn)室利用標(biāo)稱火焰模型來(lái)計(jì)算[9]，意外損壞情況發(fā)生的火災(zāi)引起的預(yù)期熱危險(xiǎn)距離列于表2。

表2 火災(zāi)熱強(qiáng)度距離的敏感性分析

　　結(jié)果顯示，一次LNG氣艙的意外損壞，其孔尺寸在1 m2時(shí)，其潛在火災(zāi)熱強(qiáng)度為37.5 kW/m 時(shí)的熱輻射危險(xiǎn)距離溢出中心為177m。當(dāng)船體同時(shí)有3處受損壞，孔尺寸為2m2的情況下，其燃燒的熱輻射危險(xiǎn)距離估算將達(dá)到398m。

　　二、LNG泄漏危害評(píng)價(jià)與模擬中的不確定性

　　對(duì)泄漏事故進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，是減少事故危害性的一項(xiàng)重要措施。由于LNG的泄漏、擴(kuò)散以及造成的火災(zāi)、爆炸和中毒事故等方面都存在極大的不確定性，給實(shí)際的管理和預(yù)測(cè)造成了很大困難[11]。LNG泄漏與擴(kuò)散問(wèn)題中主要不確定性因素如下。

　　(1)LNG泄漏源位置與發(fā)生泄漏的概率的不確定性

　　LNG從生產(chǎn)地到最終用戶的運(yùn)輸過(guò)程中，經(jīng)過(guò)許多裝置和管線。在海洋運(yùn)輸船和接受裝置甚至再氣化過(guò)程都有可能發(fā)生泄漏，但這種泄露的概率是不能確定的。一般都是通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的工程師利用其積累的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

　　(2)泄漏與擴(kuò)散模式的不確定性

　　對(duì)于危險(xiǎn)性氣體泄漏和擴(kuò)散，國(guó)內(nèi)外科研者都依據(jù)很多模式來(lái)進(jìn)行研究，例如高斯模型、BM 模型和FEM3模型等。但這些模式中都采用了大量的數(shù)學(xué)假設(shè)，由于假設(shè)條件與實(shí)際情況可能不符，所建立的模式勢(shì)必有些不確定性。此外，模式中許多參數(shù)的選取也具有不確定性，例如對(duì)模式影響較大的氣象因素，因?yàn)樗捎玫臍庀髿v史資料與實(shí)際狀況的差異，也造成了評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)的不確定性。

　　三、結(jié) 論

　?。?）LNG船舶設(shè)計(jì)中附加隔離層和三級(jí)保護(hù)殼，要造成類似油輪撞擊造成相同的孔尺寸，其撞擊速度要比撞擊油輪高一到兩節(jié)的速度。對(duì)于小型船只其動(dòng)能通常不足以撞穿一艘LNG船殼。LNG運(yùn)輸船舶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有防撞擊、防泄漏和具有安全可靠性。

　?。?）LNG意外溢出時(shí)具有較高的蒸氣擴(kuò)散和火災(zāi)危險(xiǎn)性。溢出蒸氣擴(kuò)散達(dá)到最低爆炸極限的距離保守估計(jì)為1600 m左右。一次LNG氣艙的意外損壞，其孔尺寸在1m2時(shí)，其潛在火災(zāi)能源密度為37.5 kW/m2時(shí)的熱危險(xiǎn)在距離溢出中心為177m。船體同時(shí)有三處受損壞，孔尺寸為2m2的情況下，其燃燒的熱危險(xiǎn)距離估算將達(dá)到398m。

　?。?）LNG泄漏與擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中存在很多不確定性問(wèn)題，需要在模式的選擇、危害區(qū)域確定和救災(zāi)應(yīng)急措施過(guò)程中充分考慮。

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