每天10分钟学习LNG厂站安全系列（3）-LNG事故危害：闪火、池火、喷射火

点击文章标题下“LNG厂站专家”的蓝色字样就可添加我们厂站专家的公众号，实时得到“LNG厂站专家”的LNG方面的专业文章更新！

如本系列文章每天10分钟学习LNG厂站安全系列（2）所述，LNG的危险因素是与其独特的属性相关的，结合上篇介绍的LNG的特点，LNG装置事故的主要危害包括泄漏后发生闪火、池火或是喷射火后热辐射造成的烧伤及结构损坏；封闭或是半封闭空间内的蒸气云爆炸（VCE）造成的冲击及超压；快速相变（RPT）所引起的蒸发气超压；低温冻伤及窒息等，以下分别简述以上危害。

（1）LNG的闪火、池火及喷射火

视频：LNG喷射火焰和灭火

视频：LNG池火和灭火

致谢：感谢【春天的地铁】上传视频，原视频网址：http://v.qq.com/vplus/7f150860c23e8151a25e9827b38c171e    来源：腾讯视频

以上两段视频不难看出以下要点：

• LNG池火燃烧速度较长链烷烃更快，因而火焰更高，但是持续时间更短；此外LNG池火相对少烟，但是辐射热量较更重的烃类更高，如较汽油高57%（220kw/m2相对比汽油为140kw/m2）；

• 化学干粉是扑灭LNG火灾的唯一方法，泡沫能够延缓火灾速度，但是不会阻止LNG蒸发及蒸气云形成。

• 此外，需要说明的是以上视频是非常小型的LNG泄露喷射火情及池火实验，真实工业上大型LNG池火会产生更多的烟，因而热辐射强度会下降，如本文背景图片所示的LNG池火可见明显黑烟；此外对于大规模的LNG火灾控制燃烧比熄灭火灾更加安全，因为可燃介质完全燃尽会避免延迟点燃闪火的危险。

当LNG在陆上或是水上发生泄漏后会快速蒸发形成蒸气云，且在风力作用下发生移动，当遇点火源点燃时会造成闪火，闪火通常持续时间短，但是对于处于火焰包围的人员会却是致命的，但是闪火通常不会发生二次点燃或对燃烧区域外的人员造成烧伤。当闪火烧回LNG池或是池蒸发气被点燃时会形成池火。当LNG带压泄漏（如通过孔或是裂纹）且被点燃时会发生喷射火，其对设备或是建筑的冲击类似于火焰喷枪，会产生非常高的热通量，但其影响范围有限，尤其液相喷射，通常小于50米。

闪火发生时会对处于火焰包围或是处于火焰上方结构上的人造成危害，燃烧温度可高达1200℃，但是由于火焰扫过特定区域的时间仅几秒，因而会造成人员伤亡及电缆线及处于其中的建构筑物外表面受损，但是不会对结构或是重型设备造成显著破坏。有关闪火辐射破坏的数据很少（与爆炸冲击波相比其危害要小很多）。通常蒸气云的闪火时间不会超过几十秒。以下表1为常见烃类的沸点及池火燃烧速度。

表1为常见烃类的沸点及池火燃烧速度

火灾热辐射后果通常由辐射强度及暴露时间或是两者的组合来描述。辐射强度为能量通量，单位为kw/m2；与持续时间相乘即为辐射量（KJ/m2）。目前有各种文献来对辐射热造成的烧伤进行分类[1]，如美国的化工工艺安全中心（CCPS）等。常用的是将皮肤烧伤分为3度，其定义如下：

• 1度烧伤：轻微的表皮影响，持续发红但无水泡。严重的1度烧伤会产生疼痛，但不会造成永久性损伤，通常在受伤几天后外部皮肤会结痂；

• 2度烧伤：中等程度的皮肤烧伤，特征为会有水泡，皮肤外层受损，严重的皮肤深层（表皮和真皮）破坏；

• 3度烧伤：深度烧伤，皮肤各层全部破坏及烧焦，皮下组织亦可能破坏。

现代医学则根据皮肤烧伤深度来划分。人体可以长时间无痛觉吸收的热辐射值约为1.0kw/m2，这属于太阳辐射的范围；当皮肤表面下0.1毫米处温度超过44.8℃时会产生难以忍受的痛觉；而当人体处于1.4kw/m2的辐射热流下无论多长时间都不会产生痛觉，因为血液循环会防止局部温度达到44.8℃。下表2为美FEMA对热辐射痛觉及烧伤的阈值列表[1]。

表2  FEMA对热辐射痛觉及烧伤的阈值列表[1] 

英国HSE则使用热辐射剂量的概念，其定义如下：

  V = I^4/3 × t。(1)

其中I为热辐射通量（kw/m2）；t为暴露时间（s）。V为热辐射剂量，单位为TDU（Thermal Dose Unit）或者（kw/m2）^4/3s。下表3为以TDU为单位的热辐射伤害的阈值列表[1]。

表3为以TDU为单位的热辐射伤害的阈值列表[1] 

此外，对于瞬时的热辐射伤害，如喷射火或火球，通常使用热辐射剂量而非热通量来表征，可使用下表4来确定火球的热辐射伤害。

表4  火球的热辐射伤害[1]。