汽車加油站儲罐區(qū)綜合安全評價

周德紅，李文，馮豪，王倩

武漢工程大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，湖北 武漢 430074

汽車加油站儲罐區(qū)綜合安全評價

周德紅，李文，馮豪，王倩

武漢工程大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，湖北 武漢 430074

汽車加油站是較易發(fā)生火災(zāi)爆炸的危險區(qū)域，加油站的安全是人們關(guān)注的熱點問題.在汽車加油站危險、有害因素分析的基礎(chǔ)上，選用層次分析法對汽車加油站儲罐區(qū)進行綜合安全評價.以“汽車加油站的安全”為目標(biāo)，用工藝控制、物質(zhì)隔離、消防措施、安全管理作為評判指標(biāo)，建立判斷矩陣；結(jié)合灰色系統(tǒng)綜合評價求出加油站各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，最終確定汽車加油站的安全等級.為了確保安全運行，提出了汽車加油站應(yīng)當(dāng)配置油氣回收系統(tǒng)和使用防火防爆器具等對策措施.

加油站；層次分析法；灰色綜合分析；風(fēng)險

0 引言

隨著現(xiàn)代化交通的發(fā)展，加油站的供需量逐漸增加，伴隨而來的加油站的安全性成為人們關(guān)注的焦點，特別是市區(qū)人口密集度大的地方.如何避免加油站安全風(fēng)險，首先需要對加油站進行安全評價，了解潛在的風(fēng)險，進而采取有效的防范措施，杜絕事故的發(fā)生.

1 加油站概況

武漢市某汽車加油站占地總面積為1591．7m2，該站有：E93號、E97號乙醇汽油儲罐各一具，均是30 m3雙層埋地防腐罐區(qū)，還有一具30 m3雙層埋地防腐0號柴油儲罐（安全體積為75 m3，屬于三級站）.

主要設(shè)備包括：a．主要安全設(shè)備：阻火器、拉斷閥、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、靜電接地報警儀、電涌保護器等等；b．主要消防設(shè)備：4 kg、8 kg的手提式干粉滅火器各8具，MFT35的手推式干粉滅火器2具，消防鍬2把，消防桶2只，滅火毯5床，消防沙2 m3.該站建于2000年，未發(fā)生過火災(zāi)，有應(yīng)急預(yù)案，有應(yīng)急演練及培訓(xùn)記錄.

該站經(jīng)2015年改建后，主要新增設(shè)備有：各管口新設(shè)卸油和加油油氣回收系統(tǒng)、新增液位監(jiān)測系統(tǒng)、新建隔油池.

2 汽車加油站危險和有害因素分析

2.1 危險和有害因素

結(jié)合該項目生產(chǎn)工藝特點，根據(jù)《生產(chǎn)過程危害和有害因素分類與代碼》（GB／T 13861－2009）和《企業(yè)職工傷亡事故分類》（GB6441－1986）的規(guī)定進行分類［1］.其危險、有害因素分布情況見表1.

表1 危險和有害因素分布情況Table 1 Distributions of dangerous and harmful factors

2.2 危險化學(xué)品重大危險源辨識

根據(jù)《危險化學(xué)品重大危險源辨識》（GB18218－2009）標(biāo)準(zhǔn)，辨識如表2.

2.3 固有危險和有害程度

該加油站中乙醇汽油、柴油發(fā)生爆炸危險性較大，其具有爆炸性的化學(xué)品質(zhì)量及相當(dāng)于梯恩梯（TNT）的摩爾量［2－3］，詳見表3.

表2 危險化學(xué)品重大危險源辨識Table 2 Major hazard identification on hazardous chemicals

表3 油氣爆炸時TNT當(dāng)量計算Table 3 TNT equivalent calculation of gasoline explosion

TNT當(dāng)量WTNT的計算過程：

式（1）中：WTNT—可燃氣體蒸汽云的TNT當(dāng)量，kg；α—可燃氣體蒸氣云的TNT當(dāng)量系數(shù)（統(tǒng)計平均值為0．04）；Wf—蒸氣云爆炸燃燒掉的總質(zhì)量，kg；Qf—可燃氣體的燃燒熱，J/kg；QTNT—TNT的爆炸熱.

W汽＝42．66×103kg；QTNT＝4．52 MJ/kg；

①已知汽油的燃燒熱為：Q汽＝47．3×103kJ/kg

W柴＝23．76×103kg；QTNT＝4．52 MJ／kg；

②已知柴油的燃燒熱為：Q柴＝44．8×103kJ／kg

因此，乙醇汽油、柴油燃燒后放出的熱量計算見表4.

表4 乙醇汽油燃燒后放出的熱量計算Table 4 Heat calculation of ethanol gasoline combustion

從表4可看出，2個30 m3的汽油罐燃燒放出的熱量巨大.若乙醇汽油泄漏發(fā)生火災(zāi)爆炸時，其釋放的能量為2．018×109kJ，相當(dāng)于17．86×103kg TNT爆炸時產(chǎn)生的能量，應(yīng)引起極大關(guān)注.

3 基于層次分析法的汽車加油站安全評價

安全評價方法是對評價對象的危險性、危害性進行分析的工具.為了全面、準(zhǔn)確地發(fā)掘生產(chǎn)系統(tǒng)中的危險因素，必須根據(jù)評價對象實際選用合適的系統(tǒng)分析方法.根據(jù)加油站的生產(chǎn)工藝及其危險特征，同時考慮該加油站提供的原始資料，選用層次分析法對汽車加油站重點危險的儲罐區(qū)域進行綜合評價.

層次分析法就是把問題層次化，把所要研究的問題作為一個總目標(biāo)，為了實現(xiàn)預(yù)定總目標(biāo)往下按照因素間關(guān)聯(lián)分解為若干不同的中間環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)就稱準(zhǔn)則層，而某些解決問題的因素（如措施、方案等）與準(zhǔn)則層的部分因素有一定聯(lián)系，這樣層次間就又建立了層次，這種最低層就稱為所要評判的指標(biāo)層［4－5］.建立層次模型后，每一層次間各因素按照判斷矩陣的標(biāo)度都可進行比較判斷，形成綜合考慮的判斷矩陣，最終與一致性指標(biāo)相比較判斷是否符合一致性.按照這種并引入合適的標(biāo)度將判斷定量化，通過計算就可確定系統(tǒng)綜合程度影響因素的權(quán)重.

3.1 單元劃分

本項目把“加油站的安全性”作為目標(biāo)層，把U中各因素作為準(zhǔn)則層，U＝（工藝控制A1，物質(zhì)隔離A2，消防措施A3，安全管理A4），再由A1，A2，A3，A4，繼續(xù)逐層分列的因素稱為指標(biāo)層，詳見圖1，如卸油、加油回收系統(tǒng)為工藝控制的指標(biāo)層.

3.2 建立判斷矩陣

用方根法求所需評價因素各權(quán)重向量值，其關(guān)系式為：

求得w′1＝w′2＝1．967 989 7，w′3＝0．577 350 3，w′4＝0．447 213 6．

然后進行歸一化處理求出評價因素權(quán)重向量，即由

W1＝W2＝0．396 728 66，W3＝0．116 389 47，W4＝0．090 154 16．

所以，滿足一致性．

同理可求出指標(biāo)層各因素對準(zhǔn)則層的相對重要程度計算結(jié)果，見表5．

圖1 加油站安全評價層次結(jié)構(gòu)Fig.1 Safety evaluation hierarchy structure of gas station

表5 加油站安全各影響因素的權(quán)重Table 5 Weight of affecting factors safety of gas station

由權(quán)重結(jié)果顯示，各因素的權(quán)重大多是不均等的，其中“工藝控制”和“物質(zhì)隔離”對加油站的安全性起主要作用，而卸油和加油回收系統(tǒng)、液位和滲漏監(jiān)測系統(tǒng)、各類建筑間距按照國標(biāo)執(zhí)行、油罐封蓋、罐底覆砂占支配作用.這與現(xiàn)實情況相符合，證實了層次分析法的實用性與合理性.

3.3 結(jié)合灰色系統(tǒng)綜合評價求加油站安全性各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度

灰色系統(tǒng)綜合評價應(yīng)用范圍比較廣，針對某一狀態(tài)即預(yù)定的所要的目標(biāo)，通過分析確定各指標(biāo)集，按一定序列構(gòu)成矩陣，通過規(guī)范化處理后即可得到灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，然后結(jié)合確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，綜合計算出結(jié)果.實際上是對各位專家經(jīng)驗判斷權(quán)重與某一專家的經(jīng)驗判斷的最大值進行量化比較，比較彼此間的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度越大，說明與專家經(jīng)驗判斷趨于一致［6－7］.

據(jù)項目概況，以“工藝控制”為例，進行灰色綜合關(guān)聯(lián)分析，包括工藝控制因素評估指標(biāo)和安全性等級指標(biāo)，結(jié)果詳見表6.

表6 工藝控制因素評估指標(biāo)和安全性等級指標(biāo)Table 6 Indices of process control factor and safety level

由表6可以組合成6×5的矩陣，根據(jù)無量綱轉(zhuǎn)化公式對該矩陣按列進行綱化處理后得

每列依次再按差序列計算，其結(jié)果為：

由此可知：二級最大差為0．949 4，二級最小差為0.

根據(jù)最大、小差進而可求出灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)為：

根據(jù)上面所求的“工藝控制”的指標(biāo)層權(quán)重為：W1＝［0．330 0，0．358 2，0．087 5，0．174 9，0．049 0］

由此我們可求出工藝控制中的安全性因素的關(guān)聯(lián)度為：

綜上可得出本站的灰色關(guān)聯(lián)度為：

綜上，其最大關(guān)聯(lián)度Rmax＝0．819 2，表明該站的安全等級為II級，該站處于較安全狀態(tài).同時，也說明為進一步提高安全等級，要做好工藝控制方面措施，另外，管理和消防方面也不容忽視.

4 結(jié)語

為確保加油站的安全運行，根據(jù)層次分析法與灰色關(guān)聯(lián)度的分析結(jié)果，提出以下措施：

a．加油站采用汽油回收系統(tǒng)可大大降低火災(zāi)爆炸的可能性，同時加強對油罐區(qū)油品的安全監(jiān)管，對卸油、加油和檢修作業(yè)的防火安全管理，以確保加油站經(jīng)營安全.

b．加油站在運行過程中，應(yīng)按規(guī)定選擇滿足安全要求的管道和設(shè)備，使用防火防爆工具.

c．結(jié)合灰色系統(tǒng)綜合評價求解出了加油站安全性各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，從結(jié)果可以看出，該加油站安全等級處于較安全狀態(tài)，但該站在隨后運營中，要嚴(yán)抓管理，同時要保證消防器材完好無損.

致謝

感謝2015年安全生產(chǎn)重大事故防治關(guān)鍵技術(shù)科技項目、湖北省教育廳2014年度高校青年教師深入企業(yè)行動計劃項目、武漢工程大學(xué)2014年研究生教育教學(xué)改革研究項目的資助！

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Comprehensive safety assessment on storage tank area in filling station

ZHOU De－h(huán)ong，LI Wen，F(xiàn)ENG Hao，WANG Qian
School of Resources and Civil Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China

The filling station is the hazard area for fire and explosion，and its safety is a hot issue．The analytic hierarchy process method was chosen to comprehensively assess the storage tank area on basis of risk and harmful factors analysis．Aimed at the safety of the filling station，the process control，material isolation，fire prevention measures and safety management were used as the evaluation indicators to establish the judgment matrix，and the correlation degrees of indicators for the filling station were calculated combined with the gray system．Finally，the safety level of the filling station was determined．To ensure running safely for the filling station，the safety measures including setting vapor recovery system and using requirement fireproof and explosion－proof appliances were proposed．

filling station；analytical hierarchy process；grey correlation；risk

X9

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.11.004

1674－2869（2015）11－0015－05

本文編輯：龔曉寧

2015－08－21

2015年安全生產(chǎn)重大事故防治關(guān)鍵技術(shù)科技項目（hubei-0008-2015AQ）；湖北省教育廳2014年度高校青年教師深入企業(yè)行動計劃項目（XD20141332）；武漢工程大學(xué)2014年研究生教育教學(xué)改革研究項目（yjg201407）.

周德紅（1978－），男，安徽宿松人，副教授、博士.研究方向：化工安全、安全管理.