道化學(xué)火災(zāi)爆炸法在某原油儲(chǔ)備庫(kù)安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用*

石 磊

(咸陽(yáng)市公安消防支隊(duì)，陜西 咸陽(yáng)712000)

0 引 言

公安部《火災(zāi)高危單位消防安全評(píng)估導(dǎo)則(試行)》(公消［2013］60 號(hào))明確提出建立火災(zāi)高危單位消防安全評(píng)估制度［1］。大型原油儲(chǔ)備庫(kù)作為重要的火災(zāi)高危單位，開(kāi)展必要的消防安全評(píng)價(jià)顯然更加重要。目前，應(yīng)用消防安全評(píng)價(jià)的方法也很多［2-3］，大體可分為定性分析法、半定量分析法和定量分析法，通常用到的有安全檢查表法、預(yù)先危險(xiǎn)性分析法、故障類型和影響分析、作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法、危險(xiǎn)可操作性、事故樹(shù)法(EAT)、故障樹(shù)法(FAT)法、道化學(xué)指數(shù)法、蒙德法和易燃易爆有毒重大危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)法等，其中半定量法主要有美國(guó)化學(xué)化司(Dow Chemical Company)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性指數(shù)(F＆EI，F(xiàn)ire and Explosion Index)評(píng)價(jià)法［4-6］。而道化學(xué)火災(zāi)、爆炸指數(shù)法是化工領(lǐng)域安全評(píng)價(jià)廣泛應(yīng)用的一種方法，已發(fā)展到目前的第7 版，其主要原理是通過(guò)對(duì)工藝單元危險(xiǎn)物質(zhì)的辨識(shí)，以評(píng)價(jià)單元中的重要物質(zhì)系數(shù)(MF)為基礎(chǔ)，用一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F1)確定影響事故損害的大小，以特殊工藝危險(xiǎn)性系數(shù)(F2)來(lái)表示事故發(fā)生的主要概率，并根據(jù)MF，F(xiàn)1，F(xiàn)2三者之間的關(guān)系，來(lái)確定工藝單元的危害系數(shù)(DF)和火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)(F＆EI)，并以此來(lái)確定危害區(qū)域和危害程度，即單元基本最大可能財(cái)產(chǎn)損失(Base MPPD)，然后根據(jù)生產(chǎn)工藝或儲(chǔ)罐是否采取消防安全措施，求出安全措施補(bǔ)償系數(shù)(C)，并確定事故發(fā)生時(shí)實(shí)際可能造成的最大可能財(cái)產(chǎn)損失(Actual MPPD)和停產(chǎn)損失(BI)［7-13］。由于文中的研究對(duì)象主要是某原油儲(chǔ)罐的安全危險(xiǎn)性，故采取道化學(xué)火災(zāi)、爆炸指數(shù)法，目的在于通過(guò)對(duì)商業(yè)儲(chǔ)備油庫(kù)的詳細(xì)調(diào)查了解，熟悉物質(zhì)性能、工藝流程和消防安全措施的基礎(chǔ)上，運(yùn)用道化學(xué)方法進(jìn)行安全性能評(píng)估，確定可能引起火災(zāi)、爆炸事故發(fā)生或使事故擴(kuò)大的依據(jù)，及時(shí)向有關(guān)部門通報(bào)潛在的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性，為更好地做好原油庫(kù)的消防工作提供理論依據(jù)［14-19］。

1 油庫(kù)基本情況

咸陽(yáng)某商業(yè)儲(chǔ)備油庫(kù)于2011 年5 月建成并投入運(yùn)營(yíng)，占地面積253 080 m2，總建筑面積101 798 m2，共設(shè)有7 個(gè)拱頂儲(chǔ)罐，單罐設(shè)計(jì)庫(kù)容100 000 m3，裝滿度85%. 油罐分區(qū)設(shè)置，每個(gè)分區(qū)設(shè)置7個(gè)油罐，單元分區(qū)內(nèi)設(shè)有防火堤壩。罐區(qū)消防通道暢通，消防設(shè)施較齊全，設(shè)有獨(dú)立和自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和消防給水設(shè)施，儲(chǔ)罐區(qū)有專用消火栓34 個(gè)，消防水泡數(shù)量38 門。為便于監(jiān)控和管理，還沒(méi)有消防控制中心，并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)監(jiān)控，消防安全組織機(jī)構(gòu)和消防管理制度健全。原油儲(chǔ)罐物質(zhì)儲(chǔ)備情況見(jiàn)表1.

表1 原油儲(chǔ)罐區(qū)物質(zhì)儲(chǔ)存情況Tab.1 Material storage conditions of reserve depot

2 實(shí)施評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)程序

根據(jù)文獻(xiàn)［4 -5］確定的評(píng)價(jià)程序和方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。其基本程序如圖1 所示。

2.2 評(píng)價(jià)計(jì)算

2.2.1 確定物質(zhì)系數(shù)(MF)原油物質(zhì)系數(shù)是(MF)是表示原油在燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)引起火災(zāi)、爆炸時(shí)釋放能量大小的特征，是一個(gè)最基礎(chǔ)的數(shù)值。通過(guò)查DOW 指數(shù)法附錄，求出MF=16.見(jiàn)表2.

圖1 道化學(xué)火災(zāi)、爆炸指數(shù)分析法計(jì)算程序圖Fig.1 Dow’s chemical fire ＆ explosion index method calculating program

表2 原油道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法Tab.2 Dow’s fire ＆ explosion hazard index evaluation method of crude oil

2.2.2 計(jì)算火災(zāi)、爆炸指數(shù)(F＆EI)

火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)(F＆EI)反映的是事故可能造成的破壞，它由工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)(F3)與MF的乘積求出。而F3由一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)F1和特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2乘積求出，正常值范圍1 ～8，若F3＞8，也按最大值8 計(jì)。F1有放熱化學(xué)反應(yīng)、吸熱反應(yīng)、物質(zhì)的處理和輸運(yùn)、封閉式結(jié)構(gòu)單元、通道、排放和泄漏控制等6 項(xiàng)內(nèi)容，F(xiàn)2有毒性物質(zhì)、負(fù)壓、爆炸極限及附近操作、粉塵爆炸、壓力、低溫、易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的重要、腐蝕和磨損、泄漏-接頭和填料、使用明火設(shè)備、熱油交換系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備等12 項(xiàng)內(nèi)容。根據(jù)油庫(kù)的具體情況，參照道化學(xué)火災(zāi)、爆炸指數(shù)分析法關(guān)于有關(guān)系數(shù)的選擇及確定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行合理選值，求出F1=2.2，F(xiàn)2=3.35，F(xiàn)3=6.89，F(xiàn)＆EI=110.17.見(jiàn)表3.

2.2.3 計(jì)算暴露區(qū)域面積(S)

暴露區(qū)域面積意味著其內(nèi)的設(shè)備將暴露在本單元的火災(zāi)或爆炸環(huán)境中，由暴露半徑?jīng)Q定，按πR2計(jì)算。暴露半徑R 用F＆EI 與0.83 乘積求出，它的單位可以是英尺或m，轉(zhuǎn)化為m 還要乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)0.305. 本例中，F(xiàn)＆EI 為110.24，則求出R為28.24 m，S 為2 505 m2.

2.2.4 確定暴露區(qū)域內(nèi)財(cái)產(chǎn)價(jià)值

暴露區(qū)域內(nèi)財(cái)產(chǎn)價(jià)值可由區(qū)域內(nèi)含有的財(cái)產(chǎn)(包括在其中貯存的物料)的更換價(jià)值來(lái)確定

更換價(jià)值=原來(lái)成本×0.82 ×增長(zhǎng)系數(shù)

其中，上式中系數(shù)0.82 是考慮到事故發(fā)生時(shí)有些成本不會(huì)遭到損失或無(wú)需更換，如場(chǎng)地、平整、道路、地下管線和地基、工程等，如能作出更精確的計(jì)算，系數(shù)可以改變。由于文中所涉及的建設(shè)成本未知，更換價(jià)值以A 代替。

2.2.5 確定單元危險(xiǎn)系數(shù)(DF)

危害系數(shù)(DF)由單元危險(xiǎn)系數(shù)(F3)和物質(zhì)系數(shù)(MF)確定，當(dāng)F3＞8 時(shí)，則最大值8 來(lái)確定危害系數(shù)。它代表單元中物質(zhì)泄漏或反應(yīng)能量釋放所引起的火災(zāi)、爆炸事故的綜合效應(yīng)。它的求出可以查表和通過(guò)計(jì)算得出，文中按照計(jì)算公式

Y=0.256 741 +0.019 886X +0.011 055X2-0.000 88 X3.

式中 X 為單元危險(xiǎn)系數(shù)F3的值，原油的F3為6.89，MF 為16，計(jì)算得DF=0.63.

表3 原油火災(zāi)、爆炸指數(shù)(F＆EI)表Tab.3 Fire ＆ explosion index (F＆EI)table of crude oil

2.2.6 計(jì)算基本最大可能財(cái)產(chǎn)損失(Base MPPD)

基本最大可能財(cái)產(chǎn)損失(Base MPPD)由區(qū)域財(cái)產(chǎn)損失與危害系數(shù)的乘積求得，它是假定沒(méi)有任何一種安全措施來(lái)降低損失。文中，DF 為0.65，暴露區(qū)域內(nèi)財(cái)產(chǎn)價(jià)值設(shè)定為，則Base MPPD，為0.65 A.

2.2.7 計(jì)算安全措施補(bǔ)償系數(shù)(C)

安全措施不僅能預(yù)防嚴(yán)重事故的發(fā)生，也能降低事故的發(fā)生概率和危害。安全措施可以分為工藝控制、物質(zhì)隔離、防火措施三類，其補(bǔ)償系數(shù)分別為C1，C2，C3。根據(jù)油庫(kù)安全措施實(shí)際情況，經(jīng)合理取值，計(jì)算得C1為0.696，C2為0.839，C3為=0.720 和原油罐區(qū)的安全補(bǔ)償系數(shù)C 為0.420，經(jīng)補(bǔ)償后的原油庫(kù)火災(zāi)、爆炸指數(shù)F＆EI*為46.3.見(jiàn)表4.

2.2.8 計(jì)算實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失(Actual MPPD)

實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失(Actual MPPD)表示采取適當(dāng)(但不完全理想)防護(hù)措施后事故造成的財(cái)產(chǎn)損失，它由Base MPPD 與C 的乘積求得。如果這些防護(hù)措施出現(xiàn)故障，其損失值應(yīng)接近于Base MPPD.文中已求出Base MPPD 為0.65 A，C為0.420，則求出Actual MPPD 為0.27 A.

2.2.9 確定可能工作日損失(MPDO)

MPDO 由確定的Actual MPPD，一般情況下，根據(jù)MPPD(X)與停工日(Y)之間正常值的方程式求出，如果能精確地確定停工日期，就可不采用方程來(lái)加以確定。方程式如下

正常值的方程式為

由于A 未確定，MPDO 無(wú)法求出，用d 代替。

2.2.10 確定停產(chǎn)損失(BI)

停產(chǎn)損失BI 按美元計(jì)，其計(jì)算公式如下

式中 VPM 為每月產(chǎn)值;0. 7 代表固定成本和利潤(rùn)。

表4 原油庫(kù)安全措施補(bǔ)償系數(shù)匯總表Tab.4 Crude summary table securitycompensation coefficient

3 油庫(kù)安全評(píng)價(jià)結(jié)果

將上述對(duì)原油庫(kù)安全評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行匯總，結(jié)果見(jiàn)表5，表6.

表5 F＆EI 及危險(xiǎn)等級(jí)Tab.5 Degree of hazard for F＆EI

表6 工藝單元危險(xiǎn)分析匯總表Tab.6 Process unit risk analysis summary table

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)該油庫(kù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，油庫(kù)在未采用安全措施之前，火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)為110.24，危險(xiǎn)等級(jí)為中等，通過(guò)采取各種安全措施后，火災(zāi)爆炸指數(shù)降為46.3，屬于“最輕”，降了2 個(gè)等級(jí)，評(píng)價(jià)最大可能財(cái)產(chǎn)損失較基本最大可能財(cái)產(chǎn)損失下降41.27%.雖然火災(zāi)、爆炸指數(shù)下降到可接受范圍，但如前言所述，由于其固有的危險(xiǎn)程度是客觀存在的，仍需要采取更加有效的安全措施，強(qiáng)化對(duì)儲(chǔ)罐設(shè)施的維護(hù)保養(yǎng)，提高安全防范效能，確保消防安全。

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