謝 鴻
(中檢集團康泰安全科技有限公司,福建福州 350000)
隨著我國現(xiàn)代石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,通過水運方式運輸?shù)奈kU貨物種類和運量急劇增長。而危險貨物種類繁雜、性質(zhì)各異,在運輸、存儲過程中稍有不慎,極易導(dǎo)致嚴重的人身傷亡和財產(chǎn)損失等事故。
貨種一般有以下危險特性:①易燃、易爆、易揮發(fā);②易產(chǎn)生和積聚靜電荷;③易擴散、流淌;④忌接觸氧化劑、強酸等。
液體危險貨物碼頭涉及的貨物多為易燃和可燃貨物。這些物質(zhì)由碼頭通過管道輸送到罐區(qū),并由罐區(qū)經(jīng)裝卸站裝車外運,或通過槽車卸到罐區(qū),再由罐區(qū)經(jīng)轉(zhuǎn)船泵輸送到船上。若防火措施不到位、違章動火、外來人員帶入火種、吸煙、金屬撞擊、電氣火花、靜電、雷擊都有可能成為引起火災(zāi)爆炸事故的點火源因素,繼而引發(fā)火災(zāi)、爆炸。
危險貨物碼頭企業(yè)存儲的危險貨物儲量皆較大,部分貨物為液化烴等極易燃、易爆物質(zhì),如未能控制事故后果,發(fā)展成燃爆事故,將產(chǎn)生極其嚴重的危害。
1)采用蒸氣云爆炸(VCE)模型對一家危險貨物碼頭企業(yè)儲存的液化烴儲罐區(qū)事故影響進行事故后果模擬分析。
2)采用模型模擬的條件為單罐泄漏,不考慮多罐疊加的情況。
3)考慮液化烴球罐發(fā)生泄漏燃燒爆炸的情況,當(dāng)液化烴泄漏物因摩擦靜電、電氣火花、明火等而發(fā)生立即點燃,則產(chǎn)生BLEVE火球;若延遲點火則發(fā)生閃火(FF)或蒸氣云爆(VCE),發(fā)生災(zāi)難性泄漏時,立即點燃的概率較低,多數(shù)情況下會隨著主導(dǎo)風(fēng)向一起漂移擴散,可能結(jié)果如下:
以儲存丙烯的儲罐(球罐,容積為2 000m3)泄漏引發(fā)蒸氣云爆炸(VCE)為例:
(1)TNT當(dāng)量計算
TNT當(dāng)量的WTNT計算見式(1):
式中:α為蒸氣云的TNT當(dāng)量系數(shù),取值為0.02%~14.9%,取4%;Wf為蒸氣云中燃料的總質(zhì)量,kg;Qf為燃料的燃燒值,kJ/kg;QTNT為爆燃系數(shù),取4 520kJ/kg。
1個2 000 m3丙烯球罐最大儲量可達900t,丙烯的燃燒熱Qf為45 887kJ/kg,計算得:
燃燒產(chǎn)生熱量:
E=WTNT×QTNT=365.5×1 000×4 520=1.65×109kJ。
(2)死亡半徑R1
蒸氣云爆燃模型的死亡半徑R1按式(2)計算:
計算得:R1=120.7m
(3)重傷半徑R2、輕傷半徑R3
重傷和輕傷按蒸氣云爆炸沖擊波超壓公式計算:
式(3)中:Z=R(p0/E)1/3;R為目標(biāo)到蒸氣云中心距離,m;p0為大氣壓(101.3kPa);E為蒸氣云爆炸總能量,J。
蒸氣云爆炸沖擊波重傷超壓按44kPa計,輕傷超壓按17kPa計,根據(jù)蒸氣云爆炸沖擊波超壓計算公式得出:重傷半徑:R2=282.4m;輕傷半徑:R3=506.5m。
(4)財產(chǎn)破壞半徑R4
財產(chǎn)破壞半徑R4按式(4)計算:
式中:KⅡ為二級破壞系數(shù),即損壞建筑物外壁,墻壁下部危險,取KⅡ=4.6。代入式(4)計算得財產(chǎn)破壞半徑R4=328.9m。
(5)結(jié)果
計算結(jié)果見表1。
表1 爆炸事故模擬計算結(jié)果
從表1看出:儲存的貨物,如丙烯儲罐發(fā)生爆炸,則以儲罐位置為中心,死亡半徑約為120m、重傷半徑約為280m,在此范圍內(nèi)的人員將受到嚴重傷害;且爆炸后產(chǎn)生的沖擊波極易造成其他儲存設(shè)施(儲罐、管道)破損引發(fā)泄漏,引起二次燃燒爆炸,整個罐區(qū)陷入一片火海,還可能波及周邊環(huán)境(如居民區(qū)、公共設(shè)施等)。
建設(shè)項目業(yè)主在建設(shè)方案制定和委托相關(guān)設(shè)計方時,應(yīng)重視確認相關(guān)設(shè)計方的設(shè)計區(qū)域(范圍)邊界,如碼頭水工設(shè)施、危險化學(xué)品的裝卸輸送管道及控制系統(tǒng)等,并應(yīng)以責(zé)任主體身份協(xié)調(diào)相關(guān)設(shè)計方在分界區(qū)域的安全設(shè)計內(nèi)容和責(zé)任。
3.2.1 危險貨物經(jīng)營單位應(yīng)具備的基本安全技術(shù)措施(設(shè)施)
3.2.1 .1 碼頭安全措施
(1)系船安全設(shè)施:普通系船柱(系纜墩)、快速脫纜鉤。
(2)防沖安全設(shè)施:橡膠護舷、防撞設(shè)施/防撞墩(樁)。
(3)導(dǎo)、助航安全設(shè)施:視覺航標(biāo)、靠泊輔助系統(tǒng)/靠泊儀/靠岸測速儀。
(4)碼頭附屬安全設(shè)施:爬梯、護輪坎、護欄、人行通道和檢修通道、指示燈、紅燈信號、可燃氣體檢測報警儀(固定式和移動式)。
(5)裝卸工藝系統(tǒng)安全設(shè)施:安全網(wǎng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、緊急切斷閥門、污水收集槽、圍堰。
(6)裝卸設(shè)備安全設(shè)施:移動超限報警裝置、快速聯(lián)接器、國際通岸法蘭。
(7)防風(fēng)裝置:系拉裝置/緊固裝置。
(8)防雷、防靜電裝置:防雷接地裝置、防靜電接地裝置/船岸跨接防靜電接地裝置、消除人體靜電裝置、絕緣法蘭。
(9)安全防護措施:防滑措施、防水和排水措施。
(10)溢油應(yīng)急設(shè)備:阻燃型圍油欄、圍油欄、溢油監(jiān)視報警裝置、油拖網(wǎng)、收油機、吸油材料、溢油分散劑、溢油分散劑噴灑裝置、儲存裝置。
3.2.1 .2 庫場(儲罐區(qū))安全措施(設(shè)施)
(1)總平面布置安全設(shè)施:圍墻/柵欄、安全出口、應(yīng)急疏散口/應(yīng)急通道、消防通道。
(2)工藝系統(tǒng)安全設(shè)施。液位計、流量計、溫度計、壓力表/壓力監(jiān)測系統(tǒng)、自動連鎖切斷進油裝置、定量裝車控制設(shè)施、故障監(jiān)控和防護系統(tǒng)。
(3)設(shè)備設(shè)施——庫場安全設(shè)施。防火堤、隔堤、圍堰、防火墻、收集池、阻火器、水封裝置/水封井。
(4)設(shè)備設(shè)施——管道安全設(shè)施:管托、金屬波紋補償器、方形補償器等管道補償器,套管/其他防護措施,過濾器,撓性或柔性連接裝置,盲板,蒸汽伴熱,保溫層等防凝措施,防腐涂層等防腐蝕設(shè)施,防滲漏措施,排水阻油措施。
(5)設(shè)備設(shè)施——報警及警示裝置:高低液位報警器、可燃/有毒氣體濃度自動檢測儀/報警裝置(固定式和移動式)、聲光報警裝置、視頻監(jiān)控設(shè)施。
(6)設(shè)備設(shè)施——閥門:呼吸閥、緊急切斷閥、安全閥、止回閥。
(7)設(shè)備設(shè)施——泄壓、防爆、隔爆安全設(shè)施:泄爆裝置、泄壓裝置、泄壓措施。
(8)設(shè)備設(shè)施——防雷、防靜電安全設(shè)施:避雷針、避雷帶(網(wǎng))、防雷接地裝置、防靜電接地裝置/靜電消除裝置、消除人體靜電裝置、電氣連接裝置、金屬線(跨接)。
(9)設(shè)備設(shè)施——密封安全設(shè)施:氮封系統(tǒng)、密閉管道系統(tǒng)。
(10)設(shè)備設(shè)施——油氣處理安全設(shè)施:油氣回收系統(tǒng)。
(11)設(shè)備設(shè)施——通氣、通風(fēng)、排煙安全設(shè)施:排放管、放空管、通氣管、強制通風(fēng)設(shè)施。
(12)設(shè)備設(shè)施——防火、降溫安全設(shè)施:火星熄滅裝置、噴淋設(shè)施。
(13)防護、隔離安全設(shè)施:防撞墩/防撞柱/防撞欄、護欄、外露部件防護裝置。
3.2.1 .3 輔助生產(chǎn)系統(tǒng)安全設(shè)施(設(shè)施)
(1)供配電系統(tǒng)安全設(shè)施:三遙裝置、固定遮欄、絕緣墊、隔離開關(guān)、防鼠板/防護網(wǎng)罩、防止雨、雪飄入的措施、應(yīng)急電源、防爆燈具、事故照明/應(yīng)急照明設(shè)施、漏電保護裝置、防火隔離措施、電纜防水、排水措施、防止電纜火災(zāi)蔓延的阻燃/分隔措施、防雨裝置。
(2)給排水及含油污水處理設(shè)備設(shè)施:排水管閥門、水封井、蓋板。
(3)通信設(shè)備設(shè)施:語音廣播系統(tǒng)、火災(zāi)報警電話。
(4)通風(fēng)裝置:排風(fēng)設(shè)施、強制通風(fēng)換氣設(shè)備。
3.2.1 .4 消防安全設(shè)施
(1)固定式消防設(shè)施:水炮、泡沫炮、水槍、泡沫槍、水幕、噴淋系統(tǒng)、消火栓。
(2)移動式消防設(shè)施:滅火器、滅火沙、消防車、移動式消防炮、消防水帶。
(3)消防供水、泡沫、干粉安全設(shè)施:消防泵房、消防泵、消防泡沫儲罐、消防儲水罐。
(4)火災(zāi)報警裝置:手動報警按鈕、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。
(5)其他消防安全設(shè)施:自動滅火系統(tǒng)、防火門、疏散門、消防電源。
3.2.1 .5 個體防護設(shè)備設(shè)施
個體防護設(shè)備設(shè)施見表2。
表2 個體防護設(shè)備設(shè)施
3.2.2 重點注意的安全技術(shù)措施
(1)儲存甲B、乙A類原油和成品油,應(yīng)盡量采用浮頂式儲罐。
(2)容量大于100m3的儲罐應(yīng)設(shè)置液位測量遠傳儀表,應(yīng)符合下列規(guī)定:
①液位連續(xù)測量信號應(yīng)采用模擬信號或通信方式接入自動控制系統(tǒng)。
②應(yīng)在自動控制系統(tǒng)中設(shè)高、低液位報警。
③大型(5 000m3以上)可燃液體儲罐應(yīng)另設(shè)高高液位檢測報警及連鎖控制系統(tǒng)。
④甲B類液體固定頂罐或低壓儲罐應(yīng)采取減少日曬升溫的措施。
⑤引橋根部與陸域的交界處的切斷閥。
工藝管道應(yīng)在水陸域分界處附近設(shè)置緊急切斷閥,該閥門應(yīng)具有遙控和現(xiàn)場手動操作功能。
該相關(guān)規(guī)定要求是考慮萬一碼頭或罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)等事故,可在碼頭和罐區(qū)之間切斷兩者的連通管路和關(guān)系,且該位置與碼頭前沿有一定的距離,發(fā)生火災(zāi)爆炸事故時閥門不易受火焰輻射等直接影響而受到損壞,應(yīng)急處置(關(guān)閉閥門)等人員也易于靠近。
由于發(fā)生事故時人員趕赴現(xiàn)場時需花費一定時間,要求閥門具有遙控操作功能是便于遠程快速切斷閥門;要求閥門具有現(xiàn)場手動操作功能是為了異常情況下不能遙控操作時,進行手動操作。
⑥關(guān)于專用裝卸設(shè)施輸油臂等要求。裝卸甲A類和極度危害介質(zhì)的碼頭裝卸臂端部,應(yīng)設(shè)置緊急情況下可切斷管路并與船舶接口脫離的裝置。即裝卸液化烴及苯、硫酸等極度危害介質(zhì)物質(zhì)所用裝卸臂(輸油臂)或軟管應(yīng)裝有快速脫離裝置,裝卸臂應(yīng)設(shè)置移動超限報警裝置。
⑦現(xiàn)場操作人員管理。多數(shù)事故是由于人員的管理不到位造成的,主要是作業(yè)現(xiàn)場安全管理不到位。危險(液體)貨物裝卸時,通常操作延續(xù)時間較長,操作人員如責(zé)任心不足且遇到不良氣候環(huán)境等原因,易導(dǎo)致操作人員未按規(guī)定巡視、脫崗等情況。建議同類企業(yè)裝卸操作時,應(yīng)制定嚴格的現(xiàn)場值守巡查規(guī)程并監(jiān)督落實(如電子巡更措施),應(yīng)對裝卸圍油欄防溶劑性進行研究和技術(shù)開發(fā)。
隨著危險貨物儲運業(yè)發(fā)展,其安全管理和技術(shù)管理措施應(yīng)得到各界的重視。各相關(guān)單位應(yīng)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求和技術(shù)更新?lián)Q代的結(jié)果,提高設(shè)備設(shè)施安全水平,結(jié)合行業(yè)安全事故教訓(xùn)和經(jīng)驗交流,提高安全管理水平。