• Bồn có thể tích 35,250 m3chứa 20 tấn LPG cơng nghiệp có thành phần chủ yếu là Propane. Với giả thiết bồn được nạp LPG đúng quy định: hơi LPG chiếm 20% thể tích của bồn chứa, LPG lỏng chiếm 80% thể tích của bồn chứa [5]. • Điều kiện địa hình: sự cố xảy ra tại vị trí giữa cánh đồng bằng phẳng. • Điều kiện khí tượng: sự cố xảy ra ở Hà Nội vào buổi trưa, mùa hè. • Thơng số nhiệt động (tra theo tính chất của Propane) [154]:
• Nhiệt ẩn hóa hơi của LPG ở áp suất khí quyển:rLLPG→V,1atm= 427,8x103J/kg • Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp của LPG lng ỏp sut khớ quyn:
Cp,L,1atmLPG = 2,25 ì 103J/kg.K
ã Nhiệt độ sơi của LPG ở áp suất khí quyển:(TB,1atmLPG )= −42 ,1οC
• Nhiệt độ của LPG trong thiết bị dùng để tính tốn:(T0LPG)max≈ +30οC.
1. Tính lượng hơi LPG sinh ra
• Lượng hơi do LPG hơi trong thiết bị dãn nở: thể tích hơi được tạo ra sau khi phần hơiV1V(m3) LPG trong thiết bị dãn nở đọan nhiệt được tính theo cơng thức 4.3:
LPG cơng nghiệp có thành phần propane là chủ yếu, do đó k = 1,131;
Lượng hơi được tạo thành do hơi LPG trong 20% thể tích của thiết bị chứa 35,250 m3 LPG từ áp suất 6 kG/cm2dãn nở xuống áp suất 1 kG/cm2:
• Lượng hơi do một phần LPG lỏng trong thiết bị dãn nở: thay số vào công thức (4.7), ta xác định được tỷ lệ phần LPG lỏng hóa hơi trong tổng số LPG lỏng thóat ra ngồi như sau:
Như vậy, chỉ có 37,9 % lượng LPG được hóa hơi tức thời trong tổng số LPG lỏng thóat ra ngoài ngay sau sự cố nổ thiết bị chứa LPG hóa lỏng ở các điều kiện tương tự. Lượng lỏng cịn lại tiếp tục hố hơi ở điều kiện bình thường khơng được đề cập trong luận án. Thể tích hơi LPG sinh ra khi nổ thiết bị chứa 20 tấn LPG là:
Ở đây,ρLLPG(kg/m3) là KLR của LPG lỏng ở áp suất 1atm ứng với nhiệt độ làm việc. Tra bảng [29] ở điều kiện tính tốn ta có:ρLLPG≈ 510kg/m.
• Tổng lượng chất ơ nhiễm trong quả cầu lửa tạo thành:
Từ kết quả tính tốn của 4.3.3.1.a và 4.3.3.1b, ta sẽ có thể tích tổng cộng của đám mây hơi LPG tạo thành sau vụ nổ là 3.752 m3.
Đám mây hơi nếu gặp nguồn gây cháy (cơ, nhiệt, điện) sẽ tạo thành quả cầu lửa có nhiệt độ cao, khoảng 1.900oC (bảng 1.4). Ứng với nhiệt độ này, khối khí nóng có khối lượng riêng khoảng 0,2 kg/m3[126]. Do vậy, khối lượng chất ô nhiễm trong quả cầu lửa là:
1. Tính tốn khả năng phát tán của quả cầu lửa Một số dữ liệu tính tốn:
• u cầu xác định nồng độ chât ô nhiễm trong quả cầu lửa tại đường tâm theo hướng gió (y=0, z=H=0); sau 1 phút (60s) kể từ lúc bắt đầu xuất hiện quả cầu lửa.
• Thời điểm xảy ra sự cố: 13h ngày 07/05/2007 (buổi trưa, mùa hè). Do vậy, tốc độ gió trung bình tại Hà Nội, nơi xảy ra sự cố, vào mùa hè là 2,6 m/s [17]. • Tải lượng phát thải của chất ô nhiễm trong quả cầu lửa theo kết quả tính tốn ở
phần 4.3.3.1c là 750,4 kg. Kết quả tính tốn:
Đây là bài tốn tính phát tán ơ nhiễm có nguồn thải gián đọan, phát tán dạng đám mây hơi. Mức độ ô nhiễm đạt cực đại tại đường tâm (y=0) theo hướng gió x; xe bồn lật trên mặt đất (H=0).
• Bước 2: Xác định cấp ổn định của khí quyển:
Từ dữ liệu cho trước là thời điểm buổi trưa, mùa hè, tốc độ gió tạị Hà Nội là 2,6 m/s [24]. Tra bảng 3.1, xác định được cấp ổn định của khí quyển tại thời điểm tính kiểm tra là cấp B.
• Buớc 3: Xác định hệ số khuyếch tán phương ngang và phương đứng: Sau thời gian 60s, quả cầu lửa di chuyển được quãng đường:
Tra đồ thị hình 3.5 và hình 3.6, cấp ổn định khí quyển là cấp B (trung tính), với khỏang cách theo hướng gió là 156 m, ta có: hệ số khuyếch tán theo phương ngang và theo hướng gió là:σx = σy≈ 6m, theo phương đứng làσz≈ 5m.
• Bước 4: Tính nồng độ chất ơ nhiễm trong quả cầu lửa:
Thay các giá trị tìm được vào cơng thức 3.6, ta có nồng độ chất ơ nhiễm tại tâm theo hướng gió sau thời gian 60s của chất ơ nhiễm trong quả cầu lửa là:
1. Tính tốn lượng tiêu thụ oxy, khơng khí khơ, phát thải CO2, phát thải khói khi cháy đám mây hơi LPG tạo ra sau vụ nổ thiết bị chứa LPG:
Theo kết quả tính tốn của mục 4.3.3.1c khi nổ bồn chứa 20 tấn LPG lỏng sẽ tạo thành 3.752 m3 LPG hơi. Áp dụng bảng 4.5 tính tốn được lượng phát thải khói, phát thải CO2, tiêu thụ oxy, tiêu thụ khơng khí khơ lý thuyết. Tổng hợp kết quả tính tốn ở bảng 4.17
Tổng hợp kết quả tính tốn phát thải khói, phát thải CO 2 , tiêu thụ Oxy, tiêu thụ khơng khí khơ lý thuyết khi nổ bồn 20 tấn LPG tại Hà Nội năm 2007
Hệ số/Số lượng quy đổi Tiêu thụ O2lý thuyết Tiêu thụ KKK lý thuyết Phát thải CO2 lý thuyết Phát thải khói lý thuyết Hệ số 5,75 26,2 3,5 29
Lượng quy đổi
(m3) 21.574 98.302 13.132 108.808
1. Tính cơng nổ
Bồn chứa 20 tấn LPG có dung tích tổng cộng khỏang 35,250 m3. Khi đó, ta có thể tính áp suất tạo ra sau vụ nổ bồn chứa LPG theo cơng thức (4.13c) là:
Theo tính tốn ở mục 4.3.3.1c, ta có tổng lượng hơi sinh ra sau vụ nổ bồn chứa 20 tấn LPG là: 3.752 m3hơi LPG. Thay vào công thức 4.13c, áp suất tạo ra tác động lên thiết bị chứa ngay sau vụ nổ là:
Thay số vào cơng thức 4.15, ta có cơng sinh ra khi nổ thiết bị là:
Nhận xét: sự cố nổ bồn LPG 20 tấn với các điều kiện trình bày trên đây có thể làm văng một vật nặng 118 tấn đi xa 1 km. Như vậy, để hạn chế tác động cơ học do mảnh vỡ của bồn văng ra, bồn chứa này cần phải được lắp đặt cách xa khu vực dân cư khoảng cách tối thiểu là 1 km hoặc nếu khối lượng của mảnh vỡ tăng lên 2 lần thì khoảng cách an tồn phải giảm 2 lần và ngược lại.
1. Đánh giá mức độ thiệt hại của sự cố
Kết quả tính tốn cho thấy vụ nổ sẽ gây thiệt hại rất lớn cho nguời, tài sản, môi trường. Căn cứ vào bảng 4.16, mức độ thiệt hại của sự cố này được xếp lọai 4.