方盛榮 施惠明

摘要：隨著我國(guó)對(duì)石油化工企業(yè)消防安全工作的不斷重視，原油儲(chǔ)罐由于其火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)高、可燃物料多、事故處置難度大等相關(guān)特點(diǎn)，成為一線(xiàn)消防救援隊(duì)伍日常防火工作的重點(diǎn)內(nèi)容。以原油儲(chǔ)罐為研究對(duì)象，應(yīng)用事故樹(shù)分析法，構(gòu)建原油儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故樹(shù)分析模型，通過(guò)求解最小割集、最小徑集及基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，對(duì)原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸過(guò)程中可能出現(xiàn)的各類(lèi)危害事故進(jìn)行了逐一分析。在事故樹(shù)分析的基礎(chǔ)上，提出了有效防范原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的針對(duì)性措施。

關(guān)鍵詞：原油罐區(qū)；火災(zāi)爆炸；事故樹(shù)分析法；重要度分析；防范對(duì)策

近年來(lái)，國(guó)際原油供應(yīng)的不穩(wěn)定性對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的威脅愈發(fā)明顯。因此，合理建立國(guó)家原油儲(chǔ)備庫(kù)成為我國(guó)的一項(xiàng)基本戰(zhàn)略措施，隨著越來(lái)越多的原油儲(chǔ)罐區(qū)即將投入使用，我國(guó)在原油儲(chǔ)罐的建造標(biāo)準(zhǔn)、材料選擇、安全管理與設(shè)計(jì)、規(guī)范化操作運(yùn)行以及消防系統(tǒng)的配備等方面的不足逐漸顯現(xiàn)，導(dǎo)致罐區(qū)內(nèi)部各類(lèi)火災(zāi)事故頻發(fā)，稍有不慎，便會(huì)導(dǎo)致重大財(cái)產(chǎn)損失事故的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，原油儲(chǔ)備庫(kù)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故最頻繁的種類(lèi)通?？梢苑譃橐夯蜌鈨?chǔ)罐爆炸以及原油儲(chǔ)罐爆炸兩種類(lèi)型[1-2]。

事故樹(shù)分析法（簡(jiǎn)稱(chēng)FTA）是安全評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)分析中常見(jiàn)的一種分析方法[3]。FTA起源于美國(guó)，最初于20世紀(jì)60年代應(yīng)用于導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)的安全性評(píng)價(jià)。后來(lái)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)并借助計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算和分析，逐漸應(yīng)用到化工、能源、機(jī)械、交通和建筑等諸多領(lǐng)域。

天津工業(yè)大學(xué)的李慶功、宋文華等人[4-5]曾采用事故樹(shù)分析法對(duì)液化石油氣儲(chǔ)罐區(qū)和原油儲(chǔ)罐區(qū)開(kāi)展了針對(duì)性的危險(xiǎn)性分析，并以此為依據(jù)提出了罐區(qū)火災(zāi)爆炸的相關(guān)防范措施。中國(guó)石油大學(xué)的趙新穎、李自力等人[6]對(duì)導(dǎo)致石油罐區(qū)內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的原因進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)研究。西南石油大學(xué)的王大慶等人采用模糊事故樹(shù)的方法，對(duì)原油罐區(qū)的火災(zāi)爆炸事故進(jìn)行了定量計(jì)算，并結(jié)合專(zhuān)家評(píng)價(jià)法計(jì)算出了爆炸事故發(fā)生的實(shí)際概率。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用事故樹(shù)分析法對(duì)我國(guó)原油儲(chǔ)罐的火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性分析及定量計(jì)算，力爭(zhēng)為各級(jí)消防救援隊(duì)伍防火工作的高效開(kāi)展提供參考。

1 罐區(qū)基本概況

本文以某原油儲(chǔ)備庫(kù)為案例進(jìn)行計(jì)算分析。該原油儲(chǔ)備庫(kù)總庫(kù)容為100萬(wàn)m3，庫(kù)區(qū)內(nèi)部統(tǒng)一采用10萬(wàn)m3儲(chǔ)罐，各儲(chǔ)罐分組實(shí)施布置，庫(kù)內(nèi)共建有2個(gè)罐組，其中一個(gè)罐組設(shè)6座10萬(wàn)m3原油儲(chǔ)罐，另一個(gè)罐組設(shè)4座10萬(wàn)m3原油儲(chǔ)罐，并預(yù)留2座原油儲(chǔ)罐作為應(yīng)急事故罐。各油罐間的間距及固定消防設(shè)施的實(shí)際配置均按照《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定開(kāi)展統(tǒng)一設(shè)置。儲(chǔ)罐區(qū)平面圖如圖1所示，儲(chǔ)罐與其他建筑、設(shè)施的間距如表1所示。

2 原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1? 事故樹(shù)分析法

2.1.1? 概述

事故樹(shù)分析法屬于一種演繹推理的基本方法，應(yīng)用該法可以把系統(tǒng)可能發(fā)生的某種事故與致使事故發(fā)生的各種因素之間的邏輯關(guān)系以樹(shù)形圖的形式予以表示，通過(guò)對(duì)事故樹(shù)開(kāi)展定性分析與定量計(jì)算，找出事故發(fā)生的主要影響因素，最終為制定相應(yīng)的安全措施提供指導(dǎo)。應(yīng)用事故樹(shù)分析法開(kāi)展事故分析通常需要準(zhǔn)備階段、編制事故樹(shù)、定性分析和定量分析等幾個(gè)階段。

2.1.2? 建立事故樹(shù)

由罐區(qū)布局可以看出，當(dāng)前大型原油罐區(qū)與儲(chǔ)罐周邊普遍配備了消防供水系統(tǒng)和泡沫滅火系統(tǒng)，儲(chǔ)罐與毗鄰設(shè)備之間的距離也基本滿(mǎn)足一般性災(zāi)害事故的安全需求。由于發(fā)生火災(zāi)事故后，起火油罐猛烈燃燒后會(huì)對(duì)毗鄰儲(chǔ)罐及設(shè)備產(chǎn)生較為明顯的輻射熱[7-8]，如果不能采取有效的及時(shí)措施控制火勢(shì)的蔓延擴(kuò)大，一旦罐體由于溫度過(guò)高發(fā)生坍塌形成地面流淌火，必將導(dǎo)致火災(zāi)規(guī)模的不斷擴(kuò)大。此外，原油儲(chǔ)罐在長(zhǎng)時(shí)間燃燒后通常會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的沸溢、噴濺，必將在一定程度上加大現(xiàn)場(chǎng)參與實(shí)戰(zhàn)處置的消防救援人員的實(shí)際處置難度[9]。

原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生由兩個(gè)必要的因素，一是點(diǎn)火源，二是可燃物。常見(jiàn)的點(diǎn)火源主要包括：明火、電火花、雷電、撞擊火花及靜電火花?？扇嘉镏饕獮樵托孤┬纬傻囊撼鼗蛘邠]發(fā)性氣體積聚形成的可燃混合氣。根據(jù)原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故相關(guān)案例的統(tǒng)計(jì)，所構(gòu)建的事故樹(shù)共包括26個(gè)基本事件，事故樹(shù)的具體形式如圖2所示。

2.2? 定性與定量分析

2.2.1? 最小割集

最小割集代表的是系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，每個(gè)最小割集都是引發(fā)頂上事件的一種可能途徑，最小割集的數(shù)量越多則證明系統(tǒng)越不安全。根據(jù)所建立的事故樹(shù)，運(yùn)用布爾代數(shù)法求事故樹(shù)的最小割集為204組：

2.2.2? 最小徑集

最小徑集代表的是系統(tǒng)的安全性，頂上事件不發(fā)生的條件就是其中某一個(gè)最小徑集中的基本事件都不發(fā)生，最小徑集的數(shù)量越多則說(shuō)明系統(tǒng)越安全。根據(jù)所建立的事故樹(shù)，將“與”門(mén)用“或”門(mén)替換、“或”門(mén)用“與”門(mén)替換，得到與原事故樹(shù)相對(duì)應(yīng)的成功樹(shù)。

運(yùn)用成功樹(shù)進(jìn)行布爾代數(shù)運(yùn)算，求解出最小徑集為12組：

結(jié)構(gòu)重要度通常特指各個(gè)基本事件對(duì)頂上事件發(fā)生的影響程度。傳統(tǒng)事故樹(shù)結(jié)構(gòu)重要度的計(jì)算不考慮基本事件發(fā)生的概率，只是從邏輯結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析計(jì)算。一般情況下，計(jì)算事故樹(shù)種結(jié)構(gòu)重要度有兩種方法，一種是計(jì)算出各基本事件的結(jié)構(gòu)重要性，然后將其由大到小排列；二是用最小割集和最小徑集計(jì)算各基本事件結(jié)構(gòu)重要度的近似值。分析過(guò)程中采用第二種方法計(jì)算結(jié)構(gòu)重要度。各個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度如表2所示。

2.2.4? 結(jié)果分析

原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故樹(shù)的最小割集有204組，表明原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸有204種可能途徑，罐區(qū)內(nèi)部發(fā)生爆炸事故的可能性相對(duì)較高；從成功樹(shù)來(lái)看，最小徑集有12組，只要每個(gè)最小徑集的基本事件都不發(fā)生，就能控制事故不發(fā)生，從這12組最小徑集可以看出，控制原油罐區(qū)產(chǎn)生點(diǎn)火源和可燃物的各類(lèi)因素應(yīng)被視為預(yù)防原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故的主要途徑；由結(jié)構(gòu)重要度分析結(jié)果可知，基本事件X19的結(jié)構(gòu)重要度最大，其重要性在系統(tǒng)中占首位，其次是X20、X21。結(jié)合原油罐區(qū)實(shí)際生產(chǎn)情況，應(yīng)選擇加強(qiáng)油罐泄漏事故的應(yīng)急管理、保持監(jiān)控報(bào)警裝置正常以及防止油品泄漏作為預(yù)防原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的主要措施。

3 針對(duì)性防范措施

3.1? 加強(qiáng)油罐泄漏事故的應(yīng)急管理

各級(jí)管理部門(mén)必須預(yù)先建立健全油罐泄露應(yīng)急管理制度，制定綜合應(yīng)急預(yù)案、專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案以及現(xiàn)場(chǎng)處置方案，切實(shí)提高油罐泄露應(yīng)急管理水平。

3.2? 保持監(jiān)控報(bào)警裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)

監(jiān)控報(bào)警裝置是目前罐區(qū)內(nèi)部監(jiān)控油品是否發(fā)生泄漏事故的重要技術(shù)手段，監(jiān)控報(bào)警裝置的正常工作能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)油品的泄漏現(xiàn)象。

3.3? 防止油品泄漏事故的發(fā)生

油品泄漏事故主要包括揮發(fā)性氣體泄漏事故和原油儲(chǔ)罐泄漏事故兩種類(lèi)型。通常情況下，安全閥失效、溫度過(guò)高、加熱過(guò)度都會(huì)引起揮發(fā)性氣體泄漏。原油儲(chǔ)罐泄漏可能通常由機(jī)械撞擊、儲(chǔ)罐失修或者毗鄰罐體起火后產(chǎn)生的熱輻射引起。因此需要預(yù)先加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)罐罐體及附屬裝置（包括安全閥、管線(xiàn)上的閥門(mén)及其連接法蘭等）的定期專(zhuān)項(xiàng)檢測(cè)檢修，盡量降低儲(chǔ)罐裝置自身存在的各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)罐體防腐蝕處理，除了采用常規(guī)防腐涂層外，通?？梢圆捎脿奚?yáng)極或強(qiáng)制電流陰極保護(hù)法最大限度地保障罐體的整體安全。

3.4? 加強(qiáng)罐區(qū)各類(lèi)火源的有效控制

罐區(qū)內(nèi)部各級(jí)工作人員在日常工作開(kāi)展過(guò)程中必須嚴(yán)格禁煙，嚴(yán)禁穿戴化纖衣物、攜帶火種或手機(jī)進(jìn)入罐區(qū)。保持防雷、靜電接地設(shè)施隨時(shí)處于有效狀態(tài)。罐區(qū)內(nèi)所有電氣設(shè)備必須采用防爆型，并定期對(duì)防爆電氣設(shè)備進(jìn)行檢查。生產(chǎn)、檢修動(dòng)火必須辦理動(dòng)火證并嚴(yán)格執(zhí)行消防部門(mén)的相關(guān)規(guī)定。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)事故樹(shù)分析法的基本操作要求，針對(duì)原油儲(chǔ)罐區(qū)建立了火災(zāi)爆炸事故的事故樹(shù)，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)施有效分析得出了以下結(jié)論：

原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故樹(shù)的最小割集有204組，說(shuō)明事故發(fā)生的可能性概率極大；最小徑集有12組，控制原油罐區(qū)產(chǎn)生點(diǎn)火源應(yīng)被視為預(yù)防原油罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的主要方法；通過(guò)結(jié)構(gòu)重要度分析可知基本事件X19的結(jié)構(gòu)重要度最大，其重要性在系統(tǒng)中占首位。

根據(jù)定性及定量分析，提出從加強(qiáng)油罐泄漏事故的應(yīng)急管理、保持監(jiān)控報(bào)警裝置正常、防止油品泄漏、加強(qiáng)罐區(qū)火源控制等四個(gè)方面的防范對(duì)策。

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Risk analysis and preventive measures

of fire and explosion in crude oil tank farm

Fang Shengrong， Shi Huiming

（Huzhou Municipal Fire and Rescue Brigade， Zhejiang Huzhou 313000）

Abstract：With the continuous emphasis on fire safety in petrochemical enterprises in our country， crude oil tanks have become the key content in the daily fire prevention work of front-line fire and rescue teams due to their high fire risk， many combustible materials， and difficulty in accident disposal. Taking crude oil tanks as the research object， the accident tree analysis model of crude oil tank fire and explosion is constructed by applying the accident tree analysis method. By solving the structural importance of minimum cut set， minimum diameter set and basic events， various hazards that may occur in the process of fire and explosion in crude oil tank farms are studied one by one. On the basis of accident tree analysis， targeted measures to effectively prevent fire and explosion accidents in crude oil tank farms are put forward.

Keywords：crude oil tank farm; fire and explosion; accident tree analysis; importance analysis; preventive measure