周銘澤 申敏 趙江平
1.西安建筑科技大學資源工程學院 陜西 西安 710055
2.陜西省安全應(yīng)急管理廳 山西 渭南 710018
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,對石油、天然氣、氫氣等液化石油氣資源需求增多,每個城市都存在多個LPG儲配站,用于區(qū)域內(nèi)液化石油氣的儲存的分配?;馂?zāi)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,2020年國內(nèi)發(fā)生1200起LPG儲配站燃氣火災(zāi)爆炸事故,在數(shù)量上比2019年增加1.26%,LPG儲配站火災(zāi)爆炸事故發(fā)生會造成嚴重的財產(chǎn)損失與人員傷亡,因此LPG儲配站具有多災(zāi)種危險性[1]。為保證LPG儲配站生產(chǎn)安全,需定期開展多災(zāi)種危險性定量評價,通過對危險性分析得出LPG儲配站多災(zāi)種危險指數(shù)值,確定LPG儲配站多災(zāi)種危險等級,采取有效防御措施,將危險降到標準值以內(nèi),防止LPG儲配站生產(chǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為危險狀態(tài)。定量評價為LPG儲配站火災(zāi)、爆炸、中毒等多災(zāi)種危險防御決策提供可靠的數(shù)據(jù)支撐,確保LPG儲配站生產(chǎn)安全。但現(xiàn)行評價方法指標單一,導致多數(shù)情況下評價結(jié)果與實際情況存在差距,無法達到預(yù)期的評價效果,現(xiàn)行方法已經(jīng)無法滿足實際需求,為此提出LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價方法研究。
根據(jù)LPG儲配站多災(zāi)種危險性識別經(jīng)驗,針對其定量評價,選擇火災(zāi)、爆炸、中毒危險性、危險抵消因子、周邊環(huán)境、電力安全以及安全生產(chǎn)管理作為評價指標,建立評價指標體系如圖1。
圖1 LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價指標體系
圖1多災(zāi)種危險性包括火災(zāi)、爆炸、中毒三種事故,危險性評價從事故嚴重性與事故易發(fā)性兩個方面評價,事故嚴重程度由單元潛在危險指數(shù)決定,公式為:
式中,A為火災(zāi)、爆炸、中毒等事故嚴重程度;U為LPG儲配站的物質(zhì)系數(shù);K為LPG儲配站儲存量的危險度系數(shù);M為LPG儲配站生產(chǎn)操作危險度系數(shù),公式為:
式中,H為LPG儲配站工藝系數(shù);D為LPG儲配站溫度系數(shù);S為LPG儲配站壓力系數(shù);X為LPG儲配站出入負荷系數(shù);V為LPG儲配站高壓氣體處理能力系數(shù)[2]。將式(2)代入式(1)中,求出事故嚴重度,公式為:
式中,N為LPG儲配站事故易發(fā)性;s為LPG儲配站爆炸性系數(shù);w為氣體燃燒性系數(shù);a為液體燃燒性系數(shù);f為固體燃燒性系數(shù);h為自燃性系數(shù);e為遇水易燃性系數(shù);t為氧化性系數(shù);n為毒性系數(shù)[3]。將事故易發(fā)性與事故嚴重度乘積可求出LPG儲配站火災(zāi)、爆炸、中毒危險性[4]。危險抵消因子公式為:
式中,B為LPG儲配站危險抵消因子;α為人員素質(zhì)抵消因子;β為安全管理抵消因子[5]。生產(chǎn)安全管理抵消因子根據(jù)LPG儲配站生產(chǎn)過程中機構(gòu)建設(shè)與崗位職責、計劃與實施、員工培訓教育、日常檢查、值班、隱患處理、個人勞工保護以及安全檔案管理等綜合確定,對以上各項目檢查,內(nèi)容包括:是否有設(shè)備維修計劃、是否存在消防水帶老化、是否制定應(yīng)急培訓計劃、是否公式值班表、生產(chǎn)操作是否按照操作規(guī)程、是否公式應(yīng)急處理流程、槽車卸車時司機是否滯留在駕駛室、氣化爐燃燒氣源壓力表是否加限位標志、安全活動記錄是否反應(yīng)LPG儲配站新標準,檢查為是加1分,檢查為否則減一分,以此累加分數(shù)確定LPG儲配站安全生產(chǎn)管理抵消因子[6]。
采用賦權(quán)法對指標體系中每個指標賦權(quán),從指標體系中隨機選擇兩個評價指標進行對比,如果指標1與指標2相比,對于LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價稍微重要,則指標1的標度值為1;如果對LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價一般重要,則指標1的標度值為3;如果對于LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價明顯重要,則指標1的標度值為5;如果對于LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價不重要,則指標1的標度值為7[7]。按照上述規(guī)則確定每個指標標度值,根據(jù)指標標度值計算出指標權(quán)重系數(shù),公式表示為:
式中,?表示LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價指標權(quán)重系數(shù);u表示指標標度值;p表示指標專家評分數(shù)[8]。
通常將設(shè)備中單獨的一個部件叫做單元,并按其分類。LPG儲配站每個單元都有特定的功能特點[9]。在LPG儲配站中,每個裝置可劃分為一個單元,但散設(shè)在地上的液化石油氣管道不作為獨立的單元。針對每個單元的多災(zāi)種危險性定量評價,將指標權(quán)重系數(shù)與指標值代入到評價函數(shù)中,對LPG儲配站多災(zāi)種危險性綜合評價,計算危險性指數(shù),計算公式為:
式中,ρ為LPG儲配站多災(zāi)種危險性指標;iψ表示第i個指標值。危險性指數(shù)越大,則表示危險性越高,可以根據(jù)危險性量化結(jié)果,確定LPG儲配站多災(zāi)種危險性等級,采取相應(yīng)策略,實現(xiàn)LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價。
選擇某地區(qū)液化石油氣儲配站為實驗對象,該地區(qū)液化石油氣儲配站占地面積約15600m2,由五條壓力管道、一臺蒸汽鍋爐、兩臺發(fā)電機以及一臺干式焦爐燃氣柜等設(shè)備組成,儲配站儲存物體包括氫氣、天然氣,儲配罐最大容量為5×104m3,工作壓力為4.15kPa,參數(shù)如下表。
表1 LPG儲配站參數(shù)表
該液化石油氣儲配站向北500m為居民區(qū),向南50m為村莊,向東1000m為化工工廠,向西150m為一條河流。利用所提方法對該地區(qū)液化石油氣儲配站多災(zāi)種危險性定量評價,將該液化石油氣儲配站劃分了8個單元,對每個單元危險性指數(shù)估算。
指標篩選:本次對于所提方法驗證,選擇一致性系數(shù)和貢獻度作為指標,一致性系數(shù)是指評價值與實際值相符程度,系數(shù)值區(qū)間在0-1公式為:
式中,RFA為一致性系數(shù);x為LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價值;y為LPG儲配站多災(zāi)種危險性指數(shù)實際值。系數(shù)越高,評價結(jié)果與真實情況越相符。貢獻度是指評價結(jié)果對于LPG儲配站多災(zāi)種危險防御措施采取及計劃制定的貢獻程度,貢獻度使用KHFA軟件測算,貢獻度值區(qū)間在0-10之間,數(shù)值越大,評價結(jié)果貢獻程度越大,評價效果越好。本次實驗選擇基于層次分析法的評價方法和基于模糊數(shù)學理論的評價方法與本文所提方法對比,將該LPG儲配站10個單元評價值與實際值代入公式(7)中,計算一致性系數(shù),統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)見表2。
表2 LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價一致性系數(shù)統(tǒng)計
表2得出:所提方法一致性系數(shù)值在0.9以上,平均值為0.95,是基于層次分析法的評價方法一致性系數(shù)的0.56倍,是基于模糊數(shù)學理論的評價方法一致性系數(shù)的0.42倍,證明所提方法評價結(jié)果與實際情況相符程度方面更佳。實驗統(tǒng)計每個評價項目評價結(jié)果貢獻度見表3。
表3 LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價結(jié)果貢獻度統(tǒng)計
評價結(jié)果:按照貢獻度由大到小順序排序,三種方法依次為所提方法、基于層次分析法的評價方法和基于模糊數(shù)學理論的評價方法,所提方法評價結(jié)果綜合貢獻度為8.95,比基于層次分析法的評價方法高將近3.13,比基于模糊數(shù)學理論的評價方法高將近3.42。實驗總結(jié):本文所提方法有效提高LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價一致性系數(shù)以及貢獻度,有良好的可行性與可靠性。
在查閱相關(guān)文獻資料基礎(chǔ)上結(jié)合LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價工作實際情況,針對現(xiàn)行方法不足與缺陷,提出一種新方法,實現(xiàn)對LPG儲配站多災(zāi)種危險性有針對性的定量評價,為LPG儲配站重大事故救援預(yù)案,為危險防御方案制定提供有力數(shù)據(jù)支撐,提高LPG儲配站安全管理水平,保障LPG儲配站安全。