易燃易爆儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸安全評(píng)價(jià)方法研究

吳子科（中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司,重慶400037）

易燃易爆儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸安全評(píng)價(jià)方法研究

吳子科
（中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司,重慶400037）

摘 要：易燃易爆儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故多發(fā)，容易造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)其進(jìn)行正確合理的安全評(píng)價(jià)，對(duì)有效預(yù)防易燃易爆儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故具有重要意義。在實(shí)際的工作中，利用多種方法對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，將火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)、池火災(zāi)傷害數(shù)學(xué)模型分析、事故樹(shù)分析相互結(jié)合，能夠更好的分析汽油儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的危險(xiǎn)程度及影響范圍，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的定性評(píng)價(jià)、定量評(píng)價(jià)。在實(shí)際的工作中，需根據(jù)具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析，運(yùn)用多種評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，才能得出準(zhǔn)確、全面的評(píng)價(jià)結(jié)論，因此綜合利用多種評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)價(jià)易燃易爆儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：易燃易爆；火災(zāi)爆炸；安全評(píng)價(jià)

1　 引言

易燃易爆液體儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故多發(fā)，容易造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)價(jià)對(duì)有效預(yù)防火災(zāi)爆炸事故具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》[1]，易燃易爆液體儲(chǔ)存構(gòu)成重大危險(xiǎn)源的臨界量從50t到1000t不等，因此，在目前的工作中，多數(shù)易燃液體儲(chǔ)罐區(qū)域，都容易形成重大危險(xiǎn)源，并會(huì)對(duì)作業(yè)人員產(chǎn)生威脅。從客觀的角度來(lái)說(shuō)，重大危險(xiǎn)源場(chǎng)所發(fā)生安全事故的概率是非常高的，同時(shí)，在波及范圍上也比較廣，任何以此爆炸事故，都將造成嚴(yán)重的損失，必須從事故影響范圍方面對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。

在本次研究中，主要是針對(duì)汽油儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故的危險(xiǎn)，進(jìn)行廣泛的安全評(píng)價(jià)，運(yùn)用多種方法來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，搜集較多的信息與資料。最終得出危險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，與客觀實(shí)際結(jié)合，才能得出準(zhǔn)確、全面的評(píng)價(jià)結(jié)論，為易燃易爆儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸安全評(píng)價(jià)提供了一種切實(shí)可行的操作方法。

2　 綜合利用多種評(píng)價(jià)方法觀點(diǎn)的提出

在現(xiàn)階段的工作中，系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)是非常重要的一個(gè)方面，其結(jié)論的準(zhǔn)確性是大家所共同追求的地方。相對(duì)而言，系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)，不能單純的從某一個(gè)地方來(lái)努力，而是要在全局上來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。我們?cè)谌粘５墓ぷ髦?，必須選擇一些有效的評(píng)價(jià)方法，保證具有較強(qiáng)的針對(duì)性和較高的權(quán)威性?，F(xiàn)今，我國(guó)在系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)方面，已經(jīng)研究出來(lái)較多的方法。但是，每一種評(píng)價(jià)方法的具體內(nèi)容和指標(biāo)都存在差異，因此，如果選擇錯(cuò)誤的話，勢(shì)必會(huì)造成評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際工作不相符，將會(huì)帶來(lái)很大的負(fù)面影響。

針對(duì)一種可能發(fā)生的事故，不僅僅是要知道事故所造成的各種后果，同時(shí)還要在客觀上去尋找事故發(fā)生的原因，通過(guò)對(duì)原因和結(jié)果的正確評(píng)價(jià)，才是我們所要做的工作。易燃易爆液體儲(chǔ)罐的火災(zāi)爆炸事故，在近幾年的數(shù)量存在增多趨勢(shì)，每一次火災(zāi)或爆炸都帶來(lái)了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。為此，在開(kāi)展安全評(píng)價(jià)工作時(shí)，需要根據(jù)事故的后果嚴(yán)重程度、事故發(fā)生的具體原因，進(jìn)行針對(duì)性的評(píng)價(jià)。結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)下的工作標(biāo)準(zhǔn)，建議選擇綜合評(píng)價(jià)方法來(lái)完成。首先，在安全評(píng)價(jià)的過(guò)程中，可嘗試應(yīng)用美國(guó)的道化學(xué)公司的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)方法，對(duì)火災(zāi)爆炸的各種影響，包括事故影響范圍、嚴(yán)重程度等，做出正確的安全評(píng)價(jià)。其次，采用池火災(zāi)傷害數(shù)學(xué)模型分析，對(duì)事故發(fā)生后的影響范圍進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，包括輻射強(qiáng)度、輻射對(duì)周圍設(shè)施和人員的傷害等等。利用上述兩種方法開(kāi)展定量評(píng)價(jià)，其最終的結(jié)果要比單一的評(píng)價(jià)更加準(zhǔn)確，也更加可信。

3　 綜合利用多種評(píng)價(jià)方法分析過(guò)程

某物流公司2#儲(chǔ)罐區(qū)的防火堤總長(zhǎng)78m、寬35m、高1.8m，防火堤內(nèi)有2個(gè)4000m3儲(chǔ)罐。其中1個(gè)汽油儲(chǔ)罐，1個(gè)甲醇儲(chǔ)罐。2#罐區(qū)東北方向有一處泵房，防火間距為22m；西北方向有一處鍋爐房，防火間距為100m。

汽油泄漏引起的火災(zāi)爆炸事故進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，分析如何綜合利用多種評(píng)價(jià)方法得出準(zhǔn)確、全面的評(píng)價(jià)結(jié)論。

3.1 道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法

道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)，是日常安全評(píng)價(jià)的重點(diǎn)部分，并且決定了操作人員能否在一個(gè)安全的環(huán)境中進(jìn)行工作。通過(guò)現(xiàn)實(shí)情況的調(diào)查研究再加上實(shí)際的參數(shù)取值，完成指數(shù)的確定。針對(duì)汽油儲(chǔ)罐，做出的評(píng)價(jià)分析如下：

（1）在物質(zhì)系數(shù)的選取方面，經(jīng)查實(shí)，汽油的MF的取值為16。

（2）一般工藝的危險(xiǎn)系數(shù)選取，應(yīng)與現(xiàn)實(shí)工作有效的結(jié)合。從現(xiàn)有的工作來(lái)看，該方面的危險(xiǎn)系數(shù)選擇，應(yīng)包括7個(gè)方面的內(nèi)容，分別為基本系數(shù)、吸熱反應(yīng)等等，每個(gè)選項(xiàng)的取值都不同。相應(yīng)的，其組織分別為1、0等等。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，一般工藝的危險(xiǎn)系數(shù)，其主要是將7個(gè)數(shù)值的和進(jìn)行相加，最終確定，F(xiàn)1=3.0。

（3）特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2的選?。涸摬糠值臄?shù)值選擇，需要在多個(gè)方面努力。以現(xiàn)有的工作來(lái)看，特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)的選取，包括13個(gè)項(xiàng)目，主要有基本系數(shù)、毒性物質(zhì)、負(fù)壓操作等等。每一個(gè)項(xiàng)目的內(nèi)容都比較多，所以在最終的安全評(píng)價(jià)方面，也會(huì)相對(duì)健全一些。根據(jù)汽油儲(chǔ)罐的標(biāo)準(zhǔn)，選取的各項(xiàng)數(shù)值之和，F(xiàn)2=3.25。。

（4）單元危險(xiǎn)系數(shù)F3的計(jì)算：該部分的計(jì)算，將直接影響到最終的結(jié)果判定。單元危險(xiǎn)系數(shù)在判定過(guò)程中，其取值與特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)具有非常密切的關(guān)系。在具體的取值當(dāng)中，倘若F3=9.75，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)3取值范圍就是在1--8之間，因此F3的取值按照8來(lái)計(jì)算。

（5）火災(zāi)、爆炸指數(shù)的計(jì)算：火災(zāi)、爆炸指數(shù)的具體計(jì)算工作，是要按照乘積來(lái)完成的，是利用工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)和物質(zhì)系數(shù)的相乘來(lái)完成的。經(jīng)過(guò)相應(yīng)的計(jì)算，火災(zāi)、爆炸指數(shù)達(dá)到了128，屬于非常危險(xiǎn)的等級(jí)，日后需要特別重視。

（6）爆炸影響半徑計(jì)算：

爆炸半徑R=0.84×0.3084×(F&EI)=33.16m。（7）爆炸影響面積計(jì)算：

爆炸影響面積S=πR2=4352.70m2。

綜上所述，汽油儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，影響半徑為33.16m，爆炸影響面積為4352.70m2。

3.2 池火災(zāi)傷害數(shù)學(xué)模型評(píng)價(jià)法

通過(guò)在實(shí)際的評(píng)價(jià)中應(yīng)用池火災(zāi)傷害數(shù)學(xué)模型分析的方法，能夠在客觀工作中，了解事故在發(fā)生后，其具體的影響范圍和影響程度。對(duì)于罐體而言，一旦出現(xiàn)較大的破裂，勢(shì)必會(huì)造成較大的外溢。罐體內(nèi)部的液體，將會(huì)沿著地面大量的擴(kuò)散，倘若流入到防火的堤邊，就會(huì)形成一種液池的狀態(tài)，一旦遭遇到些許的明火，則容易形成池火，屆時(shí)造成的影響將是非常嚴(yán)重的。

被評(píng)價(jià)的汽油儲(chǔ)罐防火堤容積V=78m×35m×1.8m=4914m3。罐區(qū)內(nèi)共有2個(gè)儲(chǔ)罐，防火堤有效容積V′=4914-620×2（兩個(gè)儲(chǔ)罐罐體占用面積）=3674（m3）。

（1）池火火焰高度計(jì)算：

帶入到公式（1）中計(jì)算，池火燃燒火焰高度 =6.37m。

（2）熱輻射通量計(jì)算：

式中：Q—總輻射通量，W；η—效率因子，可取0.13～0.35，這次取平均值0.24； Hc—液體燃燒熱，查物質(zhì)系數(shù)和特性表，汽油的燃燒熱 Hc=18.8×103Btu?lb-1。

計(jì)算出 Q =157.63×103kW。

（3）目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度計(jì)算：

距離池中心某一距離(x)處的入射熱輻射強(qiáng)度為：

式中：I—熱輻射強(qiáng)度，W/m2； Q—總熱輻射通量，w；tc—熱傳導(dǎo)系數(shù)，取值為1； X—目標(biāo)點(diǎn)到液池中心距離，m。

通過(guò)公式（3），可以得出不用距離下熱輻射強(qiáng)度值，見(jiàn)表1。

表1　不同距離下熱輻射強(qiáng)度模擬值

火災(zāi)損失估算建立在熱輻射強(qiáng)度與損失等級(jí)的相應(yīng)關(guān)系上，池火災(zāi)傷害數(shù)學(xué)模型分析法介紹了不同熱輻射強(qiáng)度造成傷害和損失的關(guān)系，其關(guān)系見(jiàn)表2。

表2　熱輻射的不同入射量所造成的損失

經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算和研究后，發(fā)現(xiàn)汽油儲(chǔ)罐的東北方向，在大概22m的位置，泵房將會(huì)被爆炸所燒毀，而所有的人員如果在1分鐘內(nèi)不能全部撤離的話，勢(shì)必會(huì)造成全部死亡的情況。在汽油儲(chǔ)罐的西北方向，100m處的鍋爐房，基本上沒(méi)有受到太大的影響。因此，我們得出具體的結(jié)論，當(dāng)汽油儲(chǔ)罐發(fā)生爆炸后，倘若設(shè)備或者人員處于爆炸半徑的31.69m內(nèi)，勢(shì)必會(huì)遭到嚴(yán)重的破壞和燒傷；倘若設(shè)備和人員處于爆炸半徑的31.69m--56.01m內(nèi)，設(shè)備和人員所遭到的損傷是不同的；倘若設(shè)備和人員處于爆炸半徑的56.01m--91.74m內(nèi)，多數(shù)的設(shè)備和人員只會(huì)遭到一些輕微的傷害，但也引起注意；倘若半徑超過(guò)了92m，那么爆炸基本上不會(huì)對(duì)設(shè)施和人員存在影響。該評(píng)價(jià)結(jié)論和道化學(xué)方法的評(píng)價(jià)結(jié)論基本吻合，但又進(jìn)一步量化了汽油儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故后的影響范圍。

3.3 事故樹(shù)評(píng)價(jià)法

事故原因事件的找出對(duì)汽油罐區(qū)的安全評(píng)價(jià)至關(guān)重要。汽油罐區(qū)的火災(zāi)爆炸事故樹(shù)見(jiàn)圖1。

從圖1來(lái)看，事故樹(shù)的結(jié)果還是比較正確的。油罐區(qū)的爆炸事故，其具體的發(fā)生因素，受到兩個(gè)方面的影響，分別為點(diǎn)火源的類型以及爆炸極限的混合油氣。根據(jù)條件事件A，我們?cè)诰唧w的工作中，還是要從實(shí)際情況來(lái)出發(fā)。倘若達(dá)到爆炸極限濃度的結(jié)構(gòu)重要系數(shù)比較大，那么就需要將其作為燃爆事故發(fā)生的重要條件來(lái)對(duì)待，在客觀工作上，要采取有效的針對(duì)性措施，包括安置報(bào)警裝置、對(duì)混合氣體濃度進(jìn)行高度的監(jiān)測(cè)。當(dāng)危險(xiǎn)濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，應(yīng)立刻進(jìn)行報(bào)警，促使管理人員在第一時(shí)間趕到事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，采取積極的預(yù)防和處理措施，避免爆炸事故出現(xiàn)。另外，油品泄漏也是不可忽視的重要因素，倘若在實(shí)際的工作中，油罐的密封沒(méi)有達(dá)到要求，勢(shì)必會(huì)造成無(wú)法挽回的安全事故，日后還需要進(jìn)一步加強(qiáng)該方面的工作。

4　 結(jié)論

通過(guò)對(duì)汽油儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)爆炸事故的評(píng)價(jià)方法選擇和評(píng)價(jià)分析得出，對(duì)于易燃易爆液體儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故的評(píng)價(jià)，首先應(yīng)采用美國(guó)道化學(xué)公司的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法，評(píng)價(jià)出火災(zāi)爆炸事故的影響范圍；其次利用池火災(zāi)傷害數(shù)學(xué)模型分析法，評(píng)價(jià)出事故對(duì)周圍設(shè)施設(shè)備和人員的損傷程度，同時(shí)還可以對(duì)前述評(píng)價(jià)結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，

具體量化事故影響范圍；最后建立火災(zāi)爆炸事故樹(shù)，分析導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的基本原因事件。

參考文獻(xiàn):

[1]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局[Z].危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí), （GB18218-2009）.

[2]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.安全評(píng)價(jià)[M].煤炭工業(yè)出版社,2005(04):333-572.

[3]中國(guó)安全生產(chǎn)協(xié)會(huì).安全評(píng)價(jià)師(國(guó)家職業(yè)資格二級(jí))[M].中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2010:129-183.

[4]姜艷.化工園區(qū)安全評(píng)價(jià)模式研究[D].沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院,2008.

[5]彭新平，王宇新.石油庫(kù)儲(chǔ)罐區(qū)池火災(zāi)事故后果模擬探討[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2009(03).

[6] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、建設(shè)部[S].石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范, （GB50074-2002.

作者簡(jiǎn)介：吳子科(1982-)，男，工程師，碩士，從事化工安全的研究與評(píng)價(jià)工作。