液化天然氣站場建筑物爆炸風(fēng)險評估方法

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中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

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液化天然氣站場建筑物爆炸風(fēng)險評估方法

GuidanceforblastriskassessmentofbuildingsinLiquefiedNaturalGas（LNG）station

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液化天然氣站場建筑物爆炸風(fēng)險評估方法

1范圍

本方法適用于新建、改建、擴建液化天然氣生產(chǎn)、儲存建設(shè)項目的永久性建筑物的爆炸風(fēng)險

評估和布置，用于指導(dǎo)和規(guī)范爆炸風(fēng)險評估在工程設(shè)計中的應(yīng)用。石油化工企業(yè)永久性建筑物的

爆炸風(fēng)險評估和布置可參照執(zhí)行。

本標(biāo)準(zhǔn)不適用于凝聚相化學(xué)爆炸，粉塵爆炸，壓力容器爆裂，反應(yīng)性化學(xué)爆炸，快速相變產(chǎn)

生的非燃燒超壓，沸騰液體擴展蒸汽云爆炸（BLEVE）的風(fēng)險評估。

本導(dǎo)則所涵蓋的建筑物是固定位置的永久剛性結(jié)構(gòu)，帳篷、織物等軟性結(jié)構(gòu)不在本規(guī)范范圍

內(nèi)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引

用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修

改單）適用于本文件。

GB/T20368液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲存和裝運

GB/T37243危險化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲存設(shè)施外部安全防護距離確定方法

GB/T50779石油化工控制室抗爆設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

3術(shù)語和定義

3.1

封閉性Confinement

至少在一個方向上設(shè)置有抑制蒸汽云火焰前沿燃燒膨脹的物理表面。如實體甲板、墻壁或外

殼。

3.2

擁塞性Congestion

在火焰前沿路徑上障礙物的密集程度，并有可能將火焰速度增加到能產(chǎn)生破壞性沖擊波的程

度。

3.3

受限區(qū)域ConfinedArea

可以發(fā)生蒸氣云爆炸的具有封閉性和擁塞性的空間。

3.4

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爆炸超壓Overpressure

由于爆炸而產(chǎn)生的高于大氣壓力的壓強。

3.5

蒸氣云爆炸VaporCloudExplosion

由可燃氣體點燃引起的能量釋放（爆燃或爆轟），并且火焰速度加速到足以產(chǎn)生超壓的速度。

3.6

人員集中建筑物OccupiedBuilding

固定操作崗位上的人員工作時間為40人·小時/天以上；高峰期內(nèi)，在建筑物內(nèi)工作1小時

及以上的人員數(shù)量不少于10人（出現(xiàn)頻率≥每月一次）的建筑物。

4縮略語

本技術(shù)方法適用以下縮寫:

TNO荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究院（TheNetherlandsOrganizationforAppliedScientificResearch）

BSTBaker-Strehlow法（Baker-StrehlowMethod）

TNTTNT當(dāng)量（TNTequivalent）

5一般規(guī)定

5.1.1液化天然氣站場的抗爆設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工建筑物抗爆設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB/T

50779的有關(guān)規(guī)定。

5.1.2本標(biāo)準(zhǔn)只適用于因可燃氣體擴散到受限區(qū)域中被點燃的爆炸沖擊波的評估。

5.1.3液化天然氣站場可燃氣體釋放源包括：容器或管道因腐蝕、開裂或因高溫而膨脹或收縮

的泄漏；法蘭墊圈的破裂；管道中的柔性接頭故障；振動泄漏（如壓縮機、泵密封）；管道全破

裂等。

5.1.4參與蒸氣云爆炸的可燃氣體體積應(yīng)通過擴散模擬確定，當(dāng)蒸氣云體積大于受限區(qū)域體積

時，參與蒸氣云爆炸的可燃物體積等于受限區(qū)域體積。

5.1.5蒸氣云擴散范圍模擬應(yīng)包括站場區(qū)域出現(xiàn)頻率大于或等于5%的風(fēng)速、環(huán)境溫度、相對

濕度等氣象條件組合產(chǎn)生的最大擴散范圍；當(dāng)沒有區(qū)域氣象數(shù)據(jù)可用時，可選取2m/s風(fēng)速、F

大氣穩(wěn)定度、當(dāng)?shù)仄骄h(huán)境溫度和50%相對濕度確定；也可以根據(jù)評估單位確定的可得到最大

擴散范圍的原則確定。

5.1.6可燃蒸氣云擴散范圍應(yīng)為可燃氣體爆炸下限的50%的濃度范圍。

5.1.7蒸氣云爆炸需模擬可燃氣體擴散至受限區(qū)域時，可燃氣體與氧氣的濃度按照處于化學(xué)計

量比時被點燃發(fā)生的爆炸。

5.1.8其他國家規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)（如防火規(guī)范）要求建筑物位于比本標(biāo)準(zhǔn)中所述方法確定的距離更

大的間距時應(yīng)該遵循。

6蒸氣云爆炸評估流程

6.1.1蒸氣云爆炸評估的流程見圖1。

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圖1建筑物爆炸風(fēng)險評估流程

7抗爆建筑物

7.1.1人員集中建筑物需要進行爆炸風(fēng)險分析。

7.1.2以下建筑物如果屬于人員集中建筑物，則該建筑物需要進行蒸氣云爆炸風(fēng)險評估，建筑

物包括：辦公樓、會議室、休息室、緊急情況下專門指定為疏散或安全避難所的建筑物、食堂、

控制室、更衣室、培訓(xùn)室、警衛(wèi)室、維修車間、實驗室、秤房。

7.1.3不需要進行蒸氣云爆炸風(fēng)險分析的建筑物，包括：封閉的工藝裝置區(qū)、偶爾有人員被分

配執(zhí)行工藝操作的區(qū)域、通常不需要常規(guī)人員進入的變電站和馬達控制室、通常不需要人員進入

的用于儲存設(shè)備或原材料的建筑物、僅需要操作人員執(zhí)行短期任務(wù)的分析儀建筑，如分析小屋、

僅要求操作人員執(zhí)行短期任務(wù)的水處理建筑、僅要求人員執(zhí)行短期任務(wù)的現(xiàn)場取樣/測試站。

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8蒸氣云爆炸模擬

8.1蒸氣云爆炸模型選取

8.1.1蒸氣云爆炸模擬的模型可選用TNO模型、BST模型以及計算流體力學(xué)模型等。不應(yīng)使用

TNT法模擬蒸氣云爆炸。

8.1.2當(dāng)選用TNO模型進行蒸氣云爆炸模擬時，爆炸源強度的確定可參考GB/T37243中表D.10。

8.1.3存在以下情況的蒸氣云爆炸，宜選用計算流體力學(xué)模型進行蒸氣云爆炸模擬：

a）受限區(qū)域與建筑物間存在障礙物；

b）通過安全措施（防爆墻、通風(fēng)、水噴霧等），對蒸氣云爆炸后果進行減緩控制；

c）封閉空間內(nèi)的可燃氣體擴散及爆炸；

d）建筑物在發(fā)生蒸氣云爆炸的受限空間內(nèi)。

8.2受限區(qū)域

8.2.1在擁塞或封閉空間內(nèi)可能積聚可燃氣體的受限區(qū)域應(yīng)被視為可能的爆炸源。

8.2.2受限區(qū)域包括：設(shè)備橇或工藝設(shè)備框架、管廊、儲存或處理可燃氣體的建筑物、兩個裝

置之間有管廊連接的區(qū)域、半敞開式廠房、敞開式廠房、超過6個車位的停車場、相鄰的樹林區(qū)

域、不處理可燃物料的工藝區(qū)域等。

8.2.3當(dāng)障礙物與受限區(qū)域之間的間距不大于9米時，該障礙物可被認為包含在該受限區(qū)域內(nèi)。

8.2.4下列區(qū)域不屬于受限區(qū)域：

a）經(jīng)過惰性處理的區(qū)域，可燃氣體釋放到該區(qū)域中不會產(chǎn)生可燃混合物；

b）設(shè)置有永久性可燃氣排放口的區(qū)域，用于將可燃物引出受限區(qū)域；

c）不具備封閉性和擁塞性的區(qū)域；

d）體積較?。ㄐ∮?0m3）并配置有可燃氣體檢測器、通風(fēng)系統(tǒng)的撬塊，如分析小屋等；

e）正常操作狀態(tài)下，內(nèi)部有水流的設(shè)備，如水冷塔、開架式氣化器等；

f）內(nèi)部無可燃氣體釋放源的封閉式建筑物。

8.2.5封閉式建筑物內(nèi)有泄漏源的區(qū)域應(yīng)按照獨立的受限區(qū)域考慮。

8.2.6受限區(qū)域高度應(yīng)根據(jù)受限區(qū)域的封閉情況經(jīng)擴散模擬確定。

8.2.7液化天然氣站場典型受限區(qū)域的爆炸源強度見表1。

表1液化天然氣站場典型區(qū)域的爆炸源強度

典型受限區(qū)域爆炸源強度

壓縮機廠房7~9

槽車裝車棚7~9

開敞的工藝裝置區(qū)6~7

儲罐區(qū)（儲罐間距小于15米）5~6

多層管廊5~6

儲罐底部空間8~9

工藝裝置間的非受限區(qū)域1~2

9評估方法

9.1一般規(guī)定

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9.1.1蒸氣云爆炸可選用基于后果或基于風(fēng)險的評估方法。

9.2基于后果分析

9.2.1基于后果的分析方法用來評估爆炸超壓對附近設(shè)施的潛在影響，泄漏場景的泄漏孔徑不

小宜于50mm，泄漏時間可按照GB/T37243-2019附錄E確定。

9.2.2通過基于后果分析確定建筑物的抗爆要求包括以下步驟：

a）確定場站內(nèi)可能積聚可燃氣體的區(qū)域，即受限區(qū)域；

b）根據(jù)泄漏及擴散模擬，確定受限區(qū)域中可燃氣體的體積，受限體積計算需排除容器和

管道及其他障礙物已占用的體積；

c）使用蒸氣云爆炸模型確定抗爆建筑物受到的蒸氣云爆炸沖擊波峰值及正壓作用時間；

d）根據(jù)模擬得出的蒸氣云爆炸沖擊波峰值及正壓作用時間，進行建筑物抗爆設(shè)計。

9.3基于風(fēng)險分析

9.3.1基于風(fēng)險的分析應(yīng)同時考慮蒸氣云爆炸后果和建筑物暴露于該危險的可能性。

9.3.2在進行基于風(fēng)險分析之前，應(yīng)確定蒸氣云爆炸評估可接受風(fēng)險基準(zhǔn)。

9.3.3通過基于風(fēng)險分析確定建筑物的抗爆要求包括以下步驟：

a）確定場站內(nèi)可能積聚可燃氣體的區(qū)域，即受限區(qū)域；

b）識別泄漏場景，泄漏場景的選取可按照GB/T37243的有關(guān)規(guī)定確定；

c）確定每個泄漏場景的泄漏頻率，泄漏頻率可按GB/T20368-2021表B.1的失效頻率數(shù)

據(jù)庫確定，也可選擇數(shù)據(jù)充足并具有統(tǒng)計意義的企業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫和修正的泄漏頻率；

d）使用蒸氣云爆炸模型確定抗爆建筑物受到的每個泄漏場景的蒸氣云爆炸沖擊波峰值及

正壓作用時間；

e）采用累計頻率法（參見附錄B），即生成累積頻率與蒸氣云爆炸沖擊波峰值的關(guān)系曲線，

累積頻率可接受基準(zhǔn)宜選取1×10-4；

f）根據(jù)模擬得出的蒸氣云爆炸沖擊波峰值及正壓作用時間，進行建筑物抗爆設(shè)計。

10抗爆建筑物爆炸風(fēng)險削減措施

10.1被動措施

10.1.1消除危害，比如采用非危險化學(xué)品或者安全的工藝流程。

10.1.2避免泄漏的發(fā)生，如減少泄漏源，包括避免使用法蘭連接等。

10.1.3控制事故規(guī)模，如減小受限區(qū)域的封閉程度：使用開敞結(jié)構(gòu)廠房、減小受限區(qū)域的擁塞

程度、增大設(shè)備和框架等的間距、使用圍堰和集液池控制泄漏液體的蒸發(fā)等。

10.1.4降低對建筑物內(nèi)人員的危害，如將人員搬遷至遠離蒸氣云爆炸源的區(qū)域。

10.1.5設(shè)計建筑物將爆炸損壞限制在可接受的水平，典型爆炸超壓值對應(yīng)的事故后果可參考

GB/T37243-2019表G.3。

10.2主動措施

10.2.1控制事故規(guī)模，如設(shè)置可燃氣體檢測報警系統(tǒng)、緊急切斷系統(tǒng)、消防設(shè)施等。

10.2.2對抗爆建筑物的布置進行優(yōu)化。

10.2.3重新考慮液化天然氣場站內(nèi)的建筑物需求。

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附錄A

（資料性附錄）

TNO模型

20世紀80年代，TNO提出了多能量法(MultiEnergyMethod)。其基本概念為：只有相當(dāng)

程度局部封閉空間中的那部分可燃蒸氣云才產(chǎn)生顯著的爆炸效應(yīng)，其他處于無約束條件下的可燃

蒸氣云只是緩慢燃燒而對產(chǎn)生爆炸效應(yīng)沒有貢獻。基于這一概念，一團氣云就不是作為整體、而

是根據(jù)各部分局部封閉空間的程度分為若干個爆炸源來分別模擬。每個爆炸源作為一個等當(dāng)量的

半球形氣云可以根據(jù)給定的無量綱峰值超壓與無量綱持續(xù)時間隨無量綱距離變化曲線求出爆炸

波參數(shù)的分布。TNO多能量法采用曲線強度（1~10）的不同取值表示爆炸場所框架受限程度，

即1表示受限程度最低，10表示爆炸受限程度最高。該方法同時考慮了參與爆炸的物質(zhì)量、物

料特性、受限區(qū)域的大小及其擁塞程度，可用于爆炸荷載的模擬計算。

根據(jù)識別出的受限空間的擁塞程度不同，在TNO多能量法計算時，選擇不同的擁塞程度曲

線值模擬爆炸超壓值。

可燃蒸氣云的受限程度根據(jù)表A.1確定，其與點火源能量，受限區(qū)域內(nèi)障礙物的密度，可燃

蒸氣云被封閉的程度有關(guān)，并且受限程度可分為1-10十個等級，受限程度越高，爆炸超壓值越

大。

表A.1TNO多能量法受限程度等級劃分表

點火能受阻塞程度受約束程度

低高低高無存在約束不存在約束強度等級

(L)(H)(L)(H)(N)（C）（U）

HHC7-10

HHU7-10

LHC5-7

HLC5-7

HLU4-6

HNC4-6

LHU4-5

HN4-5

LLC3-5

LLU2-3

LNC1-2

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點火能受阻塞程度受約束程度

低高低高無存在約束不存在約束強度等級

(L)(H)(L)(H)(N)（C）（U）

LNU1

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附錄B

（資料性附錄）

累積頻率法

爆炸超壓的累積頻率法用來計算超壓達到某一特定超壓值的總頻率。

如表B.1每一行為特定的爆炸事故導(dǎo)致的超壓以及其對應(yīng)的事故頻率，對超壓大小進行降序

排列。產(chǎn)生超壓達到5kPa的事故場景僅有事件1，因此超壓5kPa的累積頻率即為事件1的事故

頻率4×10-5。產(chǎn)生超壓達到4kPa的事故場景有事故場景1及事故場景2，因此超壓達到4kPa

的累積頻率為事故場景1與事故場景2的頻率之和，共7×10-5。依次類推可得到達到不同超壓

值對應(yīng)的累積頻率。

累積頻率用于確定超壓超過某特定值的頻率值，如表B.1中超壓達到2.5kPa的頻率為1.1×

10-4，因為事故場景1、事故場景2、事故場景3均可達到2.5kPa超壓。

以超壓值為橫坐標(biāo)，累積頻率作為縱坐標(biāo)作圖，即可得到超壓累積頻率曲線圖（見圖B.1）。

當(dāng)事件數(shù)量足夠多的時候，讀取曲線即可得到特定累積頻率下的超壓值。

表B.1不同事故場景爆炸超壓對應(yīng)的事故頻率及累積頻率

序號事故場景爆炸超壓（kPa）事故頻率累計頻率

1工廠A設(shè)備1全破裂54×10-54×10-5

2工廠A設(shè)備2全破裂43×10-57×10-5

3工廠A100mm管線破裂2.54×10-51.1×10-4

4工廠B設(shè)備1全破裂3.83×10-44.1×10-4

5工廠B75mm破裂1.13×10-47.1×10-4