常云海

(北京東方石油化工有限公司化工四廠，北京 102400)

兩種安全評(píng)價(jià)方法在某汽油儲(chǔ)罐區(qū)中的應(yīng)用

常云海

(北京東方石油化工有限公司化工四廠，北京102400)

以某油庫(kù)汽油罐區(qū)為例，運(yùn)用池火災(zāi)和故障樹分析等兩種方法對(duì)罐區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)。制定安全檢查表，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等5個(gè)方面著手，對(duì)油庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)的隱患排查，制定并嚴(yán)格落實(shí)相應(yīng)的安全對(duì)策措施，以不斷提高罐區(qū)的本質(zhì)安全水平。

安全評(píng)價(jià) 汽油罐區(qū) 池火災(zāi) 故障樹分析

以某油庫(kù)的儲(chǔ)罐區(qū)為例，運(yùn)用池火災(zāi)和故障樹分析2種方法進(jìn)行安全分析。用池火災(zāi)傷害數(shù)學(xué)模型，可以計(jì)算出死亡半徑、重傷半徑、輕傷半徑；用故障樹分析法分析儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)爆炸事故原因。最后，綜合上述2種評(píng)價(jià)方法，得出預(yù)防罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故措施。

1 某油庫(kù)儲(chǔ)罐區(qū)基本情況

某油庫(kù)現(xiàn)有立式鋼制內(nèi)浮頂罐8座，分為2個(gè)油罐區(qū)，其防火間距均為50 m，每區(qū)4座，每座罐容積均為2 000 m3，2個(gè)油罐區(qū)總儲(chǔ)存容量為16 000 m3，儲(chǔ)存油品均為汽油，汽油密度為740 kg/m3，充裝系數(shù)為0.85，儲(chǔ)存量為10 064 t。防火堤結(jié)構(gòu)形式均為鋼筋混凝土，容積均為3 000 m3，面積均為2 500 m2。儲(chǔ)罐工藝參數(shù)為常溫、常壓。汽油屬于甲類易燃液體。

2 運(yùn)用池火災(zāi)對(duì)罐區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)

2.1 燃燒速度

依據(jù)《安全評(píng)價(jià)員使用手冊(cè)》，汽油的燃燒速度取81 kg/(m2·h)，經(jīng)換算，汽油的燃燒速度為0.022 5 kg/(m2·s)。

2.2 計(jì)算火焰高度

無(wú)風(fēng)時(shí)，池火災(zāi)火焰計(jì)算高度[1]計(jì)算見公式(1)。

(1)

式中：h——火焰高度，m；

r——液池當(dāng)量圓半徑，m；

ρ0——周圍空氣密度，kg/m3；

g——重力加速度，9.8 m/s2；

dm/dt——燃燒速度，0.022 5 kg/(m2·s)。

計(jì)算得到池火燃燒火焰高度h=31.36 m。

2.3 計(jì)算池火燃燒時(shí)放出的總熱輻射通量

無(wú)風(fēng)時(shí)，池火燃燒放出的總熱輻射通量計(jì)算見公式(2)。

(2)

式中：Q——總熱輻射通量，W；

η——效率因子，范圍0．13～0．35，取平均值0.24；

HC——液體燃燒熱，汽油的燃燒熱為43 700 kJ/kg。

經(jīng)計(jì)算得：Q=226 650.7 kW。

2.4 計(jì)算目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度

假設(shè)全部輻射熱量由液池中心點(diǎn)的小球面輻射出來(lái)，則在距離池中心某一距離(X)處的熱輻射強(qiáng)度見公式(3)。

I=QTc/(4πX2)

(3)

式中：I——熱輻射強(qiáng)度，W/m2；

Tc——熱傳導(dǎo)系數(shù)，在無(wú)相對(duì)理想的數(shù)據(jù)時(shí)，可取值為1；

X——目標(biāo)點(diǎn)到液池中心距離，m。

根據(jù)熱輻射強(qiáng)度公式(3)，分別計(jì)算熱輻射強(qiáng)度為37.5，25，12.5，4.0，1.6 kW/m2時(shí)的X值，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 不同熱輻射強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的距離

火災(zāi)損失值是以熱輻射強(qiáng)度基礎(chǔ)的，池火災(zāi)評(píng)價(jià)法給出了不同熱輻射強(qiáng)度造成傷害和損失的關(guān)系，見表2。

表2 不同熱輻射強(qiáng)度所造成的傷害和損失

根據(jù)表1、2可知：汽油儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏后在防火堤內(nèi)形成液池，遇明火發(fā)生池火，池火焰高度可達(dá)31.36 m；以儲(chǔ)罐區(qū)為中心，周圍21.94 m半徑范圍內(nèi)的設(shè)備設(shè)施全部燒壞，人員在1 min內(nèi)撤不出則全部死亡；半徑在21.94～26.87 m范圍內(nèi)的設(shè)施將嚴(yán)重破壞；半徑在26.87～38.00 m之內(nèi)的設(shè)施將受到不同程度損壞。

3 罐區(qū)火災(zāi)、爆炸原因故障樹分析

3.1 確定頂上事件

汽油罐區(qū)最常見的事故是火災(zāi)爆炸，現(xiàn)將汽油儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故作為頂上事件。

3.2 編制故障樹

汽油儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)爆炸故障樹如圖1所示。

3.3 定性分析

a)求故障樹最小割集和最小徑集。應(yīng)用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)法求該故障樹的最小割集，最小割集共100個(gè)。為便于分析，通過對(duì)相應(yīng)成功樹的分析計(jì)算，得到故障樹的最小徑集共有4個(gè)：

P1={a} P2={x1,x2,x3,x4}

P3={x5,x6,x7,x8,x9,x10,x11,x12,x13,x14,x15,x16,x17,x18,x19,x20,x24}

P4={x5,x6,x7,x8,x9,x10,x11,x12,x13,x14,x15,x16,x21,x22,x23,x24}

b)結(jié)構(gòu)重要度分析。根據(jù)求出的100個(gè)最小割集，故障樹中25個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度順序?yàn)椋?/p>

3.4 分析小結(jié)

a)100個(gè)最小割集說明該油庫(kù)危險(xiǎn)性很大，可由100個(gè)途徑導(dǎo)致頂上事件，如何有效控制這100個(gè)導(dǎo)致事故發(fā)生的途徑是該油庫(kù)安全工作的重點(diǎn)。

b)4個(gè)最小徑集說明控制頂上事件的發(fā)生要從防止形成爆炸極限、杜絕油氣泄漏、控制點(diǎn)火源以及杜絕油氣泄漏和控制點(diǎn)火源相結(jié)合等4條途徑入手，利用安全系統(tǒng)工程原理，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”5個(gè)方面進(jìn)行危害識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，辨識(shí)出事故隱患，提出整改方案和控制措施并加以落實(shí)。

c)火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生主要是由汽油泄漏達(dá)到爆炸極限并遇到點(diǎn)火源導(dǎo)致的，有效控制汽油泄漏和點(diǎn)火源是杜絕火災(zāi)、爆炸事故的關(guān)鍵。

圖1 汽油儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故障樹X1-法蘭連接處;X2-管道破裂;X3-外溢;X4-罐體損壞;X5-車輛啟動(dòng)打火;X6-車輛尾氣;X7-違章吸煙;X8-違章動(dòng)火;X9-工具不防爆;X10-穿鐵釘鞋操作;X11-打手機(jī);X12-電器設(shè)備不防爆;X13-絕緣損壞;X14-電器短路;X15-接頭不良;X16-衣服人體摩擦;X17-流速快;X18-內(nèi)壁粗糙;X19-油液沖擊儲(chǔ)罐;X20-油液與空氣摩擦;X21-無(wú)接地設(shè)施;X22-接地電阻過高;X23-接地設(shè)施損壞;X24-雷擊火花

4 結(jié)語(yǔ)

通過運(yùn)用池火災(zāi)模型進(jìn)行計(jì)算，表明該汽油儲(chǔ)罐發(fā)生池火后，池火焰高度可達(dá)31.36 m；以儲(chǔ)罐區(qū)為中心，死亡半徑為21.94 m，重傷半徑在21.94～26.87 m范圍內(nèi)，輕傷半徑在26.87～38.00 m范圍內(nèi)。

利用故障樹法對(duì)汽油罐區(qū)火災(zāi)、爆炸事故進(jìn)行系統(tǒng)分析，100個(gè)最小割集說明該罐區(qū)危險(xiǎn)性很大，容易發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。針對(duì)罐區(qū)的危險(xiǎn)性，4個(gè)最小徑集是杜絕事故的途徑。

結(jié)合2種評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果，針對(duì)性地制定綜合、專業(yè)、專項(xiàng)安全檢查表，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等5個(gè)方面，對(duì)油庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)地隱患排查，制定并嚴(yán)格落實(shí)安全對(duì)策措施，加強(qiáng)安全“硬件”和“軟件”建設(shè)，不斷提高罐區(qū)的“本質(zhì)安全”水平。

[1] 劉鐵民，張興凱，劉功智，等．安全評(píng)價(jià)方法應(yīng)用指南[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2] 李美慶．評(píng)價(jià)員實(shí)用手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3] 中國(guó)安全生產(chǎn)協(xié)會(huì).安全評(píng)價(jià)師(第二版)(國(guó)家職業(yè)資格一級(jí)、二級(jí))[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2010.

TwoMethodsofSafetyAssessmentintheApplicationoftheGasolineTankArea

Chang Yunhai

(Beijing Dongfang Petrochemical Co., Ltd. the 4th Chemical Plant,Beijing 102400)

Taking a petrol depot tank for example, this paper uses two methods of pool fire and fault tree analysis to evaluate the tank. With two evaluation results, targeting to develop safety checklist from the five aspects of “human, machine, material, regulations, environment” to do safety inspection of hidden danger in the oil depot systematically, develop and strictly implement appropriate safety measures to strengthen the tank farm construction of hardware and software, therefore to continuously improve the safety level of the tank.

safety evaluation；gasoline tank；pool fire；fault tree analysis

2016-01-04

常云海，工學(xué)學(xué)士，2012-2014年首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)在職研究生安全科學(xué)與工程專業(yè)，注冊(cè)安全工程師、一級(jí)安全評(píng)價(jià)師?；钒踩珮?biāo)準(zhǔn)化評(píng)審員，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，北京東方石油化工有限公司化工四廠安全環(huán)保部部長(zhǎng)，長(zhǎng)期從事安全環(huán)保工作。