秦華禮，桂 焱

（東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧沈陽 110819）

蒙德法評(píng)價(jià)方法的計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)及應(yīng)用

秦華禮，桂 焱

（東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧沈陽 110819）

由于蒙德法評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)范圍廣泛，同時(shí)其評(píng)價(jià)結(jié)果比其他評(píng)價(jià)方法更全面、有效、切合實(shí)際，因而在易燃、易爆和有毒場(chǎng)所得到了廣泛的應(yīng)用。本文根據(jù)蒙德法評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)程序，利用Visual Studio軟件編制了該評(píng)價(jià)方法的計(jì)算機(jī)軟件，并將編制的計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用于某大型原油儲(chǔ)罐儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所。軟件運(yùn)行結(jié)果表明，蒙德法評(píng)價(jià)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)易燃、易爆和有毒場(chǎng)所的定量評(píng)價(jià)，并根據(jù)計(jì)算機(jī)軟件得到的評(píng)價(jià)結(jié)果給出了事故預(yù)防的相關(guān)建議。

蒙德法；易燃；易爆；模擬計(jì)算；軟件開發(fā)

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.010

蒙德法是在美國(guó)道化學(xué)公司開發(fā)的道化學(xué)評(píng)價(jià)方法基礎(chǔ)上，于1974年由英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司（ICI）蒙德部（MOND）在現(xiàn)有裝置及計(jì)劃建設(shè)裝置的危險(xiǎn)性研究中做了更合理的改進(jìn)和補(bǔ)充后得到的一種評(píng)價(jià)方法。

對(duì)于管理措施而言，道化學(xué)方法對(duì)管理因素涉及較少［2］；蒙德法在道化學(xué)的基礎(chǔ)上補(bǔ)充發(fā)展，所考慮的問題更加全面，并編寫了“技術(shù)守則”指導(dǎo)評(píng)價(jià)［3］。因此，蒙德法的評(píng)價(jià)范圍更加廣泛，評(píng)價(jià)結(jié)果更加全面、有效、切合實(shí)際。

但由于其涉及的系數(shù)繁雜、計(jì)算指標(biāo)較多，給評(píng)價(jià)人員帶來一定的困難，因此，本文利用visualstudio編程，實(shí)現(xiàn)了蒙德法的軟件化，從而使得該評(píng)價(jià)方法得以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

由于原油儲(chǔ)罐現(xiàn)處于快速發(fā)展期，且向著大型化、集約化的方向發(fā)展，10萬m3及以上外浮頂油罐已成為國(guó)內(nèi)原油儲(chǔ)備工程建設(shè)的主要項(xiàng)目［4］，其危險(xiǎn)性受到越來越多的關(guān)注，因此，選用原油儲(chǔ)罐作為評(píng)價(jià)單元。

1　蒙德法主要評(píng)價(jià)步驟概述

1.1評(píng)價(jià)單元主要參數(shù)設(shè)定

本文中的評(píng)價(jià)單元選取營(yíng)口港仙人島原油儲(chǔ)庫為例，考慮到蒙德法的局限性，選擇其中的一個(gè)儲(chǔ)罐，將單個(gè)儲(chǔ)罐作為評(píng)價(jià)單元，儲(chǔ)罐單元與裝卸作業(yè)區(qū)隔離，每個(gè)儲(chǔ)罐容量10萬m3，重充裝系數(shù)為0.95，原油的密度為890 kg/m3。評(píng)價(jià)參數(shù)：①評(píng)價(jià)單元為原油儲(chǔ)罐單元；②評(píng)價(jià)單元的主要物質(zhì)為原油；③評(píng)價(jià)單元內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量為84 550 t；④罐內(nèi)壓力為常壓；⑤罐內(nèi)溫度為常溫（25℃）；⑥評(píng)價(jià)單元高度為22m；⑦評(píng)價(jià)單元面積為72 600m2。

1.2危險(xiǎn)系數(shù)的確定

蒙德法評(píng)價(jià)的關(guān)鍵就是危險(xiǎn)系數(shù)的選取，主要包括以下7種重要系數(shù)。

（1）物質(zhì)系數(shù)B。物質(zhì)系數(shù)是表述物質(zhì)在由燃燒或其他反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸過程中潛在能量釋放大小的內(nèi)在特性，是最基礎(chǔ)的數(shù)值，用符號(hào)B表示［5］。計(jì)算公式為：

式中：ΔHc為重要物質(zhì)的燃燒熱值，kcal/mol；從式子中可以看出，物質(zhì)的物質(zhì)系數(shù)值只與其燃燒熱成正比，與其他參數(shù)無關(guān)。原油的燃燒熱值為41 870 kJ/kg。

（2）特殊物質(zhì)的危險(xiǎn)性M。蒙德法特殊物質(zhì)的危險(xiǎn)性涉及的項(xiàng)目共有10項(xiàng)，本評(píng)價(jià)單元中涉及的項(xiàng)目為混合及擴(kuò)散特性，查閱混合及擴(kuò)散的危險(xiǎn)性系數(shù)M選取表，在單元所處的溫度下，重要物質(zhì)的黏性高時(shí)，物質(zhì)系數(shù)為-20。本文采用丙烷類物質(zhì)，物質(zhì)系數(shù)選為0。

（3）一般工藝過程的危險(xiǎn)性P。一般工藝過程的危險(xiǎn)性共涉及6項(xiàng)，該評(píng)價(jià)單元中涉及的項(xiàng)目有僅是使用或單純的物理變化，查詢一般工藝流程危險(xiǎn)性系數(shù)表，選擇有完備的堤壩、與裝卸作業(yè)隔離的可燃性物質(zhì)的儲(chǔ)存，該項(xiàng)危險(xiǎn)性系數(shù)為10。物質(zhì)輸送，從上蓋或底部出口進(jìn)行填充或排空操作，該項(xiàng)危險(xiǎn)系數(shù)選為50。

（4）特殊工藝過程的危險(xiǎn)性S。特殊工藝過程的危險(xiǎn)性涉及11項(xiàng)，改評(píng)價(jià)單元涉及的項(xiàng)目為腐蝕和侵蝕的危險(xiǎn)性，腐蝕速度在0.5 mm/a以下，可能出現(xiàn)蝕凹或局部侵蝕，危險(xiǎn)性系數(shù)為10；靜電的危險(xiǎn)性，考慮靜電的危險(xiǎn)和現(xiàn)場(chǎng)消除靜電的措施，危險(xiǎn)性系數(shù)選擇10；接頭和填料的危險(xiǎn)性，該系數(shù)由接頭情況和填料的密封情況決定，由于原油泵可能產(chǎn)生輕度泄漏，本評(píng)價(jià)單元系數(shù)選擇為20。

（5）量的危險(xiǎn)性Q。量的系數(shù)Q是以噸為單位，可以由物質(zhì)質(zhì)量和量系數(shù)關(guān)系圖確定。關(guān)系圖中量的最大值為10萬t，本評(píng)價(jià)單元中，物質(zhì)的量為8萬t左右，查關(guān)系圖可得，危險(xiǎn)系數(shù)為900。

（6）布置上的危險(xiǎn)性L。布置上的危險(xiǎn)性共考慮了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多米諾效應(yīng)、地下設(shè)施、地面排水溝等情況，該評(píng)價(jià)單元中涉及的項(xiàng)目為：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于開放式工藝構(gòu)筑物，每個(gè)防護(hù)堤設(shè)在高7m以上的容器下，且每個(gè)容器均承載有1 t以上的可燃性物質(zhì)，布置危險(xiǎn)系數(shù)為15。

（7）毒性的危險(xiǎn)性T。蒙德法中的毒性指標(biāo)是關(guān)于毒性危險(xiǎn)性的相對(duì)評(píng)分，及其對(duì)綜合危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)的影響，主要參考內(nèi)容包括TLV值、物質(zhì)的類型、短時(shí)間暴露、皮膚吸收和物理因素。

1.3補(bǔ)償前評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算［6］

（1）DOW/ICI全體指標(biāo)D。D值用來表示火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)潛能的大小，其計(jì)算公式為：

（2）火災(zāi)負(fù)荷F。F稱為火災(zāi)負(fù)荷系數(shù)，表示火災(zāi)潛在的危險(xiǎn)性，是單位面積內(nèi)的燃燒熱值。其計(jì)算公式為：

式中：K為單元內(nèi)燃燒物質(zhì)的總量，t；N為單元通常作業(yè)區(qū)域，m2；計(jì)算出火災(zāi)負(fù)荷F的單位為Btu/ft2；1 ft=0.304 8m，1 Btu=1 055 J。

（3）單元毒性指標(biāo)U。單元毒性指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

（4）主毒性事故指標(biāo)C。主毒性事故指標(biāo)是單元毒性指標(biāo)和量的危險(xiǎn)系數(shù)的乘積，其計(jì)算公式如下：

（5）裝置內(nèi)部爆炸性指標(biāo)E。裝置內(nèi)部爆炸的危險(xiǎn)性與裝置內(nèi)物料的危險(xiǎn)性和工藝條件有關(guān)，計(jì)算公式如下：

（6）氣體爆炸性指標(biāo)A。環(huán)境氣體爆炸指標(biāo)A的計(jì)算公式如下：

式中：m為重要物質(zhì)的混合與擴(kuò)散系數(shù)；t為工程絕對(duì)溫度K；p為高壓危險(xiǎn)系數(shù)。

（7）全體危險(xiǎn)性評(píng)分R。計(jì)算公式如下：

1.4補(bǔ)償系數(shù)的選擇及補(bǔ)償后的指標(biāo)計(jì)算

為了使評(píng)價(jià)結(jié)果真實(shí)可靠，需要根據(jù)評(píng)價(jià)單元的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)重新評(píng)估其危險(xiǎn)性。主要是通過降低事故發(fā)生的可能性和減少事故發(fā)生后果的嚴(yán)重性這兩個(gè)方面入手。

蒙德法涉及的補(bǔ)償系數(shù)包括6個(gè)方面：容器系統(tǒng)補(bǔ)償系數(shù)K1、工藝管理補(bǔ)償系數(shù)K2、安全態(tài)度補(bǔ)償系數(shù)K3、防火補(bǔ)償系數(shù)K4、物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)K5、滅火活動(dòng)補(bǔ)償系數(shù)K6。對(duì)主要的安全措施，逐項(xiàng)給定一個(gè)小于1的系數(shù)。

將上述各項(xiàng)補(bǔ)償系數(shù)相乘便可得到6項(xiàng)補(bǔ)償系數(shù)，見表1，相關(guān)公式如下。

補(bǔ)償后火災(zāi)負(fù)荷：

補(bǔ)償后爆炸指數(shù)：

補(bǔ)償后氣體爆炸指標(biāo)：

補(bǔ)償后全體危險(xiǎn)性評(píng)分：

表1　蒙德法補(bǔ)償系數(shù)表

續(xù)表

2　蒙德法評(píng)價(jià)方法的軟件實(shí)現(xiàn)

Microsoft Visual Studio（簡(jiǎn)稱VS）是美國(guó)微軟公司開發(fā)的工具包系列產(chǎn)品。VS可以用來創(chuàng)建Windows平臺(tái)下的Windows應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，其計(jì)算過程復(fù)雜，為解決蒙德法評(píng)價(jià)過程中計(jì)算量大、評(píng)價(jià)周期長(zhǎng)等問題，在對(duì)蒙德法評(píng)價(jià)流程詳細(xì)了解的基礎(chǔ)上，利用軟件visual studio 2010，采用VB語言編程，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)輸入基本參數(shù)以后，便可給出評(píng)價(jià)結(jié)果，以及評(píng)價(jià)結(jié)果的分級(jí)，很大程度上提高了蒙德法評(píng)價(jià)方法的高效性和準(zhǔn)確性。

成功登陸蒙德法評(píng)價(jià)軟件后，輸入已知的相關(guān)系數(shù)，即可得到補(bǔ)償前評(píng)價(jià)結(jié)果，其評(píng)價(jià)過程系數(shù)的選擇見圖1。

圖1　評(píng)價(jià)系數(shù)選擇界面

蒙德法補(bǔ)償系數(shù)前評(píng)價(jià)結(jié)果匯總見圖2。

圖2　補(bǔ)償系數(shù)前評(píng)價(jià)結(jié)果

為了使蒙德法的評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，需要根據(jù)所選案例的實(shí)際情況，選擇相應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)后對(duì)其進(jìn)行重新評(píng)價(jià)，軟件的評(píng)價(jià)系數(shù)選擇界面見圖3。

圖3　補(bǔ)償系數(shù)選擇界面

經(jīng)過補(bǔ)償系數(shù)后，重新計(jì)算的評(píng)價(jià)結(jié)果見圖4。

圖4　補(bǔ)償系數(shù)后評(píng)價(jià)結(jié)果

3　結(jié)語

通過系數(shù)補(bǔ)償前和補(bǔ)償后的結(jié)果對(duì)比分析可知，在采用補(bǔ)償系數(shù)后，爆炸指數(shù)和全體危險(xiǎn)性分別下降了一個(gè)等級(jí)?；馂?zāi)負(fù)荷和氣體爆炸指標(biāo)等級(jí)沒有變化，但指標(biāo)值大大下降，充分說明了采用的安全措施對(duì)評(píng)價(jià)單元的危險(xiǎn)系數(shù)有直接的影響。

盡管如此，從評(píng)價(jià)結(jié)果來看，火災(zāi)負(fù)荷和全體危險(xiǎn)性評(píng)分都處于極端的水平，氣體爆炸指標(biāo)處于非常高的水平。評(píng)價(jià)單元的危險(xiǎn)性還是很嚴(yán)重，由此便可知道，該單元的安全問題不容小覷。為更好地避免事故的發(fā)生，除了嚴(yán)肅的管理和嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)制度規(guī)程外，還需要經(jīng)常注意儲(chǔ)罐的液位計(jì)指數(shù)，時(shí)刻檢查可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)的靈敏性，檢查儲(chǔ)罐是否出現(xiàn)裂縫或其附件法蘭、閥門、彎頭是否損壞，以及檢查其他可能導(dǎo)致泄漏的因素。

通過實(shí)際驗(yàn)證，說明該軟件能正確運(yùn)行，結(jié)構(gòu)合理，使用方便，可直接定量描述評(píng)價(jià)單元的危險(xiǎn)指標(biāo)，能避免繁雜的計(jì)算，減少手工計(jì)算量，具有一定的使用和推廣價(jià)值。

［1］祝峰.火災(zāi)、爆炸、泄漏場(chǎng)所定量安全評(píng)價(jià)方法及事故后果分析［D］.鄭州大學(xué)，2005.

［2］梁慶棠.蒙德法與道化法的選?。跩］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2000 （4）：58-61.

［3］鐘茂華，范維澄，王清安，廖光煊.工業(yè)典型危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)所火災(zāi)預(yù)防與控制技術(shù)研究展望［J］.火災(zāi)科學(xué)，2000，8（2）：21-28.

［4］陳冬芳.超大型浮頂儲(chǔ)罐多體力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究［D］.東北石油大學(xué)，2010.

［5］夏水國(guó).Mond法在煤氣車間危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)技術(shù)，1996（2）：58-61.

［6］張曦，姜豐.蒙德法在火電廠液氨儲(chǔ)罐評(píng)價(jià)單元的應(yīng)用［J］.中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012（2）：191-196.

Development and Application of the Com puter Software of M ond Process Assessment M ethod

QIN Hua-li，GUIYan
（School ofResourcesand Civil Engineering，Northeastern University，Shenyang Liaoning 110819 China）

Due to the wide evaluating range of Mond process assessmentmethod，aswell as themore comprehensive，effective and practical evaluative results than thatof othermethods，it iswidely used in flammable，explosive and toxic sites.Based on the evaluation procedure ofMondmethod，the computer software of thismethod has been programmed by using Visual Studio software，and applied in a large oil tank storage place.The software running results show that Mond assessment software can conduct the quantitative evaluation of flammable，explosive and toxic sites，and give the relevant suggestions for preventing accidents according to the assessment results from the computer software.

Mond process assessmentmethod；flammable；explosive；simulating calculation；software development

10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.010

TP391.7

A

1004-8901（2016）04-0033-04

2016-04-26

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51374001）

秦華禮（1964年-），男，黑龍江佳木斯人，1994年畢業(yè)于東北大學(xué)安全技術(shù)及工程專業(yè)，碩士研究生，副教授，現(xiàn)主要研究系統(tǒng)安全科學(xué)及工程。