賀倩(華北科技學(xué)院 安全工程學(xué)院，河北 三河 065201)

0 引言

化工儲(chǔ)罐區(qū)用來(lái)貯存的物質(zhì)通常具備易燃性，易爆性或?yàn)橛卸疚镔|(zhì)，因?yàn)榉N種原因?qū)е碌拇笈囊兹?、易爆、有毒物質(zhì)泄漏，火災(zāi)、爆炸等事故不斷增加，死亡人數(shù)和直接經(jīng)濟(jì)損失上漲[1]。2008年8月2日，貴州興化化工有限責(zé)任公司甲醇儲(chǔ)罐發(fā)生爆炸燃燒事故，事故造成3人死亡，摧毀6個(gè)儲(chǔ)罐。2018年1月16日，美國(guó)休斯頓一化工廠發(fā)生化學(xué)品儲(chǔ)存罐爆炸事故，1人當(dāng)場(chǎng)死亡。2021年5月31日，滄州市鼎睿石化有限公司在油氣回收管線未安裝阻火器和切斷閥的情況下違規(guī)動(dòng)火作業(yè)，引發(fā)管內(nèi)及罐頂部可燃?xì)怏w閃爆，引燃罐內(nèi)稀釋瀝青，直接經(jīng)濟(jì)損失約3 872萬(wàn)元。石化儲(chǔ)罐事故多，引發(fā)事故原因眾多。預(yù)防和管控化工儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)和爆炸事件的發(fā)生，對(duì)于減少人員傷亡，財(cái)產(chǎn)損失，保護(hù)社會(huì)安寧具有非常重要的意義。

國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者為提升化工生產(chǎn)安全性一直不懈奮斗。周春平利用蒙德法定量評(píng)價(jià)了丙烯儲(chǔ)存區(qū)，發(fā)現(xiàn)其存在著較大的火災(zāi)、爆炸、毒性等危險(xiǎn)，并提出能夠有效降低重特大事故發(fā)生的建議[2]。Tauseef等對(duì)全世界范圍內(nèi)化工廠儲(chǔ)罐區(qū)發(fā)生的28起重大火災(zāi)、爆炸事故進(jìn)行了研究，重點(diǎn)側(cè)重儲(chǔ)罐之間的距離和事故大小之間的關(guān)系，為儲(chǔ)罐之間的安全距離制定出一些標(biāo)準(zhǔn)模型[3]。

陜西延長(zhǎng)石油榆林煤化有限公司(簡(jiǎn)稱“榆林煤化”)是陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司旗下的一家集煤、油、化、電綜合轉(zhuǎn)化應(yīng)用的大型能源化工企業(yè)，其甲醇產(chǎn)量可達(dá)25萬(wàn)噸/年。文章以該公司甲醇儲(chǔ)罐區(qū)為研究對(duì)象，緊密結(jié)合其實(shí)際特點(diǎn)采用蒙德法對(duì)其存在的危險(xiǎn)性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

1 蒙德法及其評(píng)價(jià)步驟

ICI蒙德法是根據(jù)美國(guó)火災(zāi)和爆炸保護(hù)法(DOW)修訂和制定的。解決的問(wèn)題更加全面，并且已經(jīng)制定了技術(shù)規(guī)范及評(píng)估指南[4-5]，圖1為ICI蒙德法評(píng)價(jià)步驟。

圖1 蒙德法評(píng)價(jià)步驟

評(píng)價(jià)步驟：(1)裝置劃分為單元；(2)編制裝置、單元物質(zhì)表；(3)物質(zhì)系數(shù)(MF)的確定：物質(zhì)系數(shù)是指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(25 ℃，0.1 MPa)的重要物質(zhì)著火，爆炸或釋放能量的危險(xiǎn)等級(jí)；(4)潛在的預(yù)防措施處理：(5)特殊物質(zhì)的危險(xiǎn)性：對(duì)重要物質(zhì)進(jìn)行有差別性的危險(xiǎn)系數(shù)的確定；(6)一般工藝流程危險(xiǎn)性；(7)特殊工藝危險(xiǎn)性；(8)數(shù)量的危險(xiǎn)性；(9)布置上的危險(xiǎn)性；(10)毒性的危險(xiǎn)性；(11)ICI全部指標(biāo)的計(jì)算；(12)火災(zāi)潛在性的評(píng)價(jià)；(13)爆炸潛在性的評(píng)價(jià)；(14)毒性危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)。

2 蒙德法評(píng)價(jià)過(guò)程

2.1 評(píng)價(jià)單元的劃分

評(píng)價(jià)單元：甲醇儲(chǔ)罐區(qū)。評(píng)價(jià)單元主要物質(zhì)：甲醇。

2.2 指標(biāo)系數(shù)的確定

(1)單元內(nèi)危險(xiǎn)物質(zhì)及其物質(zhì)系數(shù)B的計(jì)算

甲醇庫(kù)儲(chǔ)罐區(qū)危險(xiǎn)物質(zhì)為甲醇[6]，一般性可燃物質(zhì)的物質(zhì)系數(shù)計(jì)算公式如式(1)所示：

式中：?Hc為重要物質(zhì)的燃燒熱(kJ/mol)；甲醇的燃燒熱為726.55 kJ/mol，計(jì)算得出物質(zhì)系數(shù)B=8.6。

(2)特殊物質(zhì)危險(xiǎn)性M

在甲醇的引燃溫度組別為IIA1類，取系數(shù)為25。

(3)一般工藝危險(xiǎn)性P

甲醇儲(chǔ)存單元僅為物理變化，取系數(shù)為10。

(4)特殊工藝危險(xiǎn)性S

①高溫。甲醇儲(chǔ)存單元內(nèi)部主要危險(xiǎn)物質(zhì)為甲醇，閃點(diǎn)為11 ℃，危險(xiǎn)性系數(shù)為25。

②腐蝕和侵蝕。甲醇儲(chǔ)罐單元設(shè)施也許會(huì)在0.5 mm/a以下侵蝕時(shí)，展現(xiàn)出蝕凹或局部侵蝕，系數(shù)取10。

③接頭和填料。甲醇儲(chǔ)罐單元雖然均選用合格的接口和密封，但不能保證完全不漏，也許出現(xiàn)少量泄漏，因而取系數(shù)30。

④在燃燒極限附近操作。甲醇庫(kù)甲醇儲(chǔ)罐區(qū)劃子單元。甲醇充填或放空時(shí)。此時(shí)有可能達(dá)到燃燒極限，危險(xiǎn)系數(shù)取50。

⑤靜電的危險(xiǎn)性。甲醇儲(chǔ)罐單元存在靜電危險(xiǎn)物質(zhì)或可能產(chǎn)生靜電的操作，系數(shù)取20。

特殊工藝危險(xiǎn)性系數(shù)S=145。

(5)數(shù)量的危險(xiǎn)性Q

甲醇庫(kù)儲(chǔ)罐區(qū)單元，危險(xiǎn)物質(zhì)總量m=10 000 t，量系數(shù)Q=340。

(6)毒性的危險(xiǎn)性T

①TLV值甲醇儲(chǔ)存單元，主要毒性物質(zhì)為甲醇，根據(jù)其TLV值查表，危險(xiǎn)性系數(shù)取50。

②短時(shí)間暴露。甲醇時(shí)間加權(quán)平均容許濃度TWA=20 mg/m3，短時(shí)間接觸容許濃度STEL=30 mg/m3。補(bǔ)正系數(shù)STEL/TWA=2，查表系數(shù)取50。

③皮膚吸收。平復(fù)融入有毒的物質(zhì)時(shí)，也要思考利用附加系數(shù)，區(qū)間為0～300，而且系數(shù)最小限制與TLV系數(shù)的值相同。甲醇，可經(jīng)皮膚吸收，取系數(shù)為50。

毒性危險(xiǎn)性系數(shù)T=150。

2.3 指標(biāo)的計(jì)算

(1) DOW/ICI全體指標(biāo)D

將以上各指標(biāo)系數(shù)代入可得：DOW/ICI全體指標(biāo)D=73.6。查等級(jí)對(duì)照表可知全體危險(xiǎn)性稍重。

(2)火災(zāi)潛在性的評(píng)價(jià)

火災(zāi)負(fù)荷指數(shù)F

式中：K為物質(zhì)數(shù)量；N為區(qū)域面積。

計(jì)算得F= 463 947，查表可知其火災(zāi)負(fù)荷等級(jí)為非常高。

(3)毒性潛在性的評(píng)價(jià)

①單元毒性指標(biāo)U

計(jì)算得U=4.2。查表可知單元毒性指標(biāo)范疇屬于中等。

②主要毒性指標(biāo)C

計(jì)算得C=1 428，查表可知單元毒性指標(biāo)范疇屬于非常高。

(4)爆炸潛在性評(píng)價(jià)

①爆炸指標(biāo)E

計(jì)算得E=2.8，查表可知工藝爆炸危險(xiǎn)性屬于中等范疇。

②氣體爆炸指標(biāo)A

式中：m為混合及擴(kuò)散特性；H為評(píng)價(jià)高度；t為物質(zhì)數(shù)量。

計(jì)算得A=143.1，查表可知?dú)怏w爆抓危險(xiǎn)性高。

(5)全體危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

全體危險(xiǎn)性評(píng)分R的大小由DOW/ICI全體指標(biāo)D、火災(zāi)負(fù)荷指數(shù)F、爆炸指標(biāo)E、單元毒性指標(biāo)U、氣體爆炸指標(biāo)A共同決定。

計(jì)算得A=143.1，查表知全體危險(xiǎn)性范疇屬于高(2)類。

2.4 安全措施補(bǔ)償

(1)容器系統(tǒng)

①壓力容器。補(bǔ)償不適用于進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)的壓力容器，故不對(duì)各個(gè)子單元的該項(xiàng)進(jìn)行補(bǔ)償。

②非壓力立式儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐區(qū)貯罐為非壓力立式貯罐，系數(shù)取0.90。

③輸送配管。配管全部依照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、架設(shè)，將補(bǔ)償系數(shù)的大小確定為0.09。

④防護(hù)堤。罐區(qū)設(shè)防護(hù)堤，系數(shù)取0.75。

⑤泄漏檢測(cè)系統(tǒng)與響應(yīng)。設(shè)有泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，可以在控制室實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置停車，系數(shù)為0.85。

⑥放出、排出或者廢料的舍棄。安全閥、緊急進(jìn)氣部件和其他氣體和蒸汽排放裝置與火炬或密封排放接收器相連，補(bǔ)償系數(shù)取0.90。

容器系系統(tǒng)補(bǔ)償系數(shù)K1=0.46。

(2)工藝管理

①警報(bào)系統(tǒng)。各單元采用DCS以及緊急停車系統(tǒng)，取補(bǔ)償系數(shù)0.95。

②緊急用電的供給。項(xiàng)目設(shè)有雙電源，主要的設(shè)備在任何情況下都可以安然無(wú)恙的運(yùn)行，取系數(shù)0.90。

③惰性氣體系統(tǒng)。假設(shè)系統(tǒng)在需要時(shí)可以排凈的非活性氣體即惰性氣體，取補(bǔ)償系數(shù)0.95。

④安全停車系統(tǒng)。項(xiàng)目利用可靠性較高的停車系統(tǒng)，取補(bǔ)償系數(shù)0.75。

⑤計(jì)算管理。該設(shè)備利用計(jì)算機(jī)來(lái)工作，而且可以獨(dú)自停車，其補(bǔ)償系數(shù)0.85。

⑥預(yù)防爆炸和不正常的反應(yīng)。DCS管控系統(tǒng)設(shè)有阻擋不正常的運(yùn)輸，用來(lái)去除意料之外的事件的聯(lián)鎖設(shè)備系統(tǒng)時(shí)，補(bǔ)償系數(shù)為0.95。

⑦操作指南。根據(jù)蒙德法按1.0-X/100算，補(bǔ)償系數(shù)0.93。

工藝管理補(bǔ)償系數(shù)K2=0.39。

(3)安全態(tài)度

①管理者參與安全的管理。補(bǔ)償系數(shù)為0.9。

②安全培訓(xùn)。安全培訓(xùn)會(huì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)所有人員開(kāi)展，取補(bǔ)償系數(shù)0.9。

③保養(yǎng)維修和安全程序。在設(shè)備維修和更換時(shí)能夠嚴(yán)格執(zhí)行手續(xù)的批準(zhǔn)。補(bǔ)償系數(shù)0.9。按計(jì)劃在規(guī)定時(shí)間經(jīng)行維修檢修。追加補(bǔ)償系數(shù)0.97。

安全態(tài)度補(bǔ)償系數(shù)K3=0.71。

(4)防火

①結(jié)構(gòu)物防火。大部分的設(shè)備的結(jié)構(gòu)都是鋼制的，防火墻的高度設(shè)置為1/3。各單元取安全措施補(bǔ)償修正系數(shù)為0.9。

②裝置防火。所有電纜可以抵御三小時(shí)的火災(zāi)危害也叫防火性能，系數(shù)取0.85。

防火系數(shù)補(bǔ)償系數(shù)K4=0.77。

(5)物質(zhì)隔離

儲(chǔ)罐、工藝容器及主輸送配管部分在緊急情況下能迅速隔離的，取補(bǔ)償系數(shù)0.80。

物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)K5=0.8。

(6)滅火活動(dòng)

①火災(zāi)警報(bào)。單元中設(shè)置有火災(zāi)報(bào)警裝置，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的第一時(shí)間應(yīng)該聯(lián)系內(nèi)部消防員進(jìn)行緊急救火，補(bǔ)償系數(shù)取0.95。

②手持滅火器。裝備區(qū)存在相同類型的手持滅火器，取系數(shù)0.95。

③水的供給。設(shè)有消防池，可以提供四個(gè)小時(shí)的供水，取系數(shù)0.85。

④設(shè)置噴水設(shè)備及水槍系統(tǒng)。消防水管道上設(shè)置消火栓與消防水炮。補(bǔ)償系數(shù)取0.9。

⑤發(fā)泡及惰性滅火設(shè)備。甲醇儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)有固定泡沫滅火設(shè)備，取系數(shù)0.9。

⑥消防隊(duì)。擁有兩臺(tái)消防車的消防隊(duì)，取補(bǔ)償系數(shù)0.9。

⑦消防活動(dòng)的地區(qū)協(xié)作。定期向所有工作人員提供消防培訓(xùn)，以提高他們的認(rèn)識(shí)，并使他們了解消防工作與各地方消防局合作[7]；補(bǔ)償系數(shù)取0.9。

滅火活動(dòng)補(bǔ)償系數(shù)K6=0.5。

2.5 補(bǔ)償階段計(jì)算

補(bǔ)償火災(zāi)負(fù)荷

補(bǔ)償爆炸指標(biāo)(式10)

補(bǔ)償氣體爆炸指標(biāo)(式11)

補(bǔ)償全體危險(xiǎn)評(píng)分(式12)

2.6 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

各單項(xiàng)指標(biāo)及全體危險(xiǎn)系數(shù)補(bǔ)償前后的危險(xiǎn)等級(jí)，如表1所示。

從表1得出如下結(jié)論：

表1 補(bǔ)償前后單項(xiàng)指標(biāo)及總危險(xiǎn)等級(jí)對(duì)比

(1)提高了甲醇儲(chǔ)罐區(qū)的安全性。

(2)結(jié)果表明，一些危險(xiǎn)性指標(biāo)有明顯降低：將火災(zāi)負(fù)荷范疇由非常高降至中等；將工藝爆炸危險(xiǎn)性由中等降到輕微；將氣體爆炸危險(xiǎn)性由高降到低；將全體危險(xiǎn)性范疇由高(2)類降到中等。

(3)經(jīng)過(guò)安全補(bǔ)償后，危險(xiǎn)性指標(biāo)被降低，但若發(fā)生事故，單元毒性指標(biāo)仍然會(huì)比較高，仍需要加強(qiáng)設(shè)備和人員安全管理，提前制定應(yīng)急預(yù)案，把各個(gè)環(huán)節(jié)的危險(xiǎn)性系數(shù)予以降低，此時(shí)評(píng)價(jià)單元的毒性也隨之降低，氣體爆炸指標(biāo)也會(huì)有所下降，大幅度減少事故損失。

3 安全對(duì)策措施

3.1 甲醇存儲(chǔ)安全措施

甲醇生產(chǎn)中儲(chǔ)存的危險(xiǎn)物質(zhì)主要是液體。由甲醇蒸氣和空氣形成的混合物具有爆炸性質(zhì)。如果遇到火源和更高的溫度，也可能引起火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)。建議采用以下防火防爆措施：

(1)在甲醇貯存區(qū)發(fā)生火災(zāi)或爆炸的最重要原因是達(dá)到了爆炸的極限。若想監(jiān)測(cè)可燃?xì)怏w的濃度，可以在儲(chǔ)罐區(qū)安裝氣體信號(hào)設(shè)備。當(dāng)濃度接近危險(xiǎn)極限的時(shí)候，報(bào)警信號(hào)可以發(fā)出一個(gè)信號(hào)，通知管理員立即采取行動(dòng)[8]。

(2)儲(chǔ)罐區(qū)域應(yīng)位于一個(gè)平面的、通風(fēng)良好的區(qū)域內(nèi)，而不是在微風(fēng)區(qū)內(nèi)。

(3)為了防止甲醇泄漏，確保儲(chǔ)存器和儲(chǔ)存器的空氣不滲透性。如果儲(chǔ)存器打開(kāi)，夏季應(yīng)采取冷卻措施，防止冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障。

(4)防爆電氣設(shè)備和可靠的裝卸工藝是甲醇儲(chǔ)存區(qū)的正確選擇，控制空氣流量，設(shè)置防靜電接地。

(5)在罐內(nèi)實(shí)施上述防火防爆措施后，加強(qiáng)日常安全管理，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，將有效防止甲醇儲(chǔ)存區(qū)發(fā)生火災(zāi)、爆炸[9]。

3.2 安全管理措施

(1)安全教育

從企業(yè)的實(shí)際現(xiàn)狀入手，把防御和應(yīng)對(duì)緊急情況互相聯(lián)系，改進(jìn)和保持控制技術(shù)安全措施，確保生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行。對(duì)工作人員進(jìn)行安全理念、安全體系和安全技術(shù)培訓(xùn)，提高安全技能和安全意識(shí)。在抓安全教育上，工作人員須有安全儲(chǔ)備知識(shí)，及自救能力。對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全管理必須重視起來(lái)，在生產(chǎn)過(guò)程中也要加大監(jiān)管的力度。

(2)落實(shí)安全檢查制度

隨著生產(chǎn)的持續(xù)，職工的疲勞程度增加，安全意識(shí)有所減弱，不安全的行為就會(huì)大幅度的增加。為此，開(kāi)展經(jīng)常性的，突擊性的檢查，不斷的及時(shí)的發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)因素，并予以消除，將事故扼殺在萌芽時(shí)[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)文章利用蒙德法對(duì)甲醇儲(chǔ)罐區(qū)進(jìn)行了定量分析，結(jié)果說(shuō)明儲(chǔ)罐區(qū)本身存在火災(zāi)、爆炸、毒性等危險(xiǎn)性，且危險(xiǎn)性等級(jí)均高出正常水平，經(jīng)過(guò)安全措施補(bǔ)償后，降低了各項(xiàng)指標(biāo)及全體危險(xiǎn)性等級(jí)。并針對(duì)甲醇的儲(chǔ)存和安全管理兩個(gè)方面提出建議措施。我國(guó)在重大事故的應(yīng)急救援方面仍需加強(qiáng)，完善應(yīng)急預(yù)案，配備應(yīng)急器材等均可降低重特大事故的發(fā)生。

(2)文章中采取的評(píng)價(jià)方法雖然可以對(duì)甲醇儲(chǔ)罐進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，但仍有不足之處。蒙德法參數(shù)的取值范圍較大，且該評(píng)價(jià)方法存在評(píng)價(jià)人員的主觀性的影響，隨著社會(huì)發(fā)展希望能利用高級(jí)的技術(shù)建立自動(dòng)化的評(píng)價(jià)系統(tǒng)提高評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。