基于風(fēng)險的LPG儲配站儲罐防火間距的確定

張 濤

(中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津300074)

1 概述

液化石油氣在燃?xì)忸I(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，例如在日本的能源結(jié)構(gòu)中，液化石油氣占有相當(dāng)?shù)谋戎?，我國珠江三角地區(qū)的液化石油氣需求也有相當(dāng)大的市場，儲存總?cè)莘e和單罐容積也不斷增大。若能適當(dāng)縮小防火間距，在工程建設(shè)中可節(jié)約大量土地和資金?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的液化石油氣儲罐與站外建構(gòu)筑物的防火間距主要由國內(nèi)燃?xì)庑袠I(yè)的設(shè)計、運(yùn)行單位結(jié)合設(shè)計、管理經(jīng)驗及參考國外相關(guān)數(shù)據(jù)確定。

本文從人們可承受的風(fēng)險角度出發(fā)，以總?cè)莘e大于5 000 m3且小于10 000 m3，單罐容積大于等于1 000 m3的液化石油氣儲配站為研究對象，探討儲罐與周圍建構(gòu)筑物(居住區(qū)、村鎮(zhèn)和學(xué)校、影劇院、體育館等重要公共建筑)防火間距的確定原則。儲罐事故影響距離、風(fēng)險評價均采用DNV PHAST軟件進(jìn)行計算。

2 研究對象概況

液化石油氣儲配站的平面布置見圖1。液化石油氣儲配站分為罐區(qū)、裝卸區(qū)、消防設(shè)施區(qū)、控制室、站內(nèi)人員辦公區(qū)等。主要設(shè)施有：5臺1 000 m3液化石油氣球罐、2臺100 m3液化石油氣罐(與空壓機(jī)室鄰近)、1座槽車裝卸臺、1座空壓機(jī)室(框架結(jié)構(gòu))、1座泵房(鋼結(jié)構(gòu))等。

圖1 液化石油氣儲配站的平面布置

3 研究過程

3.1 事故影響距離

儲罐內(nèi)的易燃物質(zhì)泄漏后產(chǎn)生的潛在后果有：池火、噴火、火球、閃火、蒸氣云爆炸、沸騰液體擴(kuò)展蒸氣云爆炸。其中，池火、噴火、火球的主要影響為熱輻射，危害等級分為4.0、12.5、37.5 kW/m2。蒸氣云爆炸的主要影響為沖擊波，危害等級分為20、140、210 kPa。對于閃火，死亡率取決于暴露在其范圍內(nèi)的人員是否在閃火的火焰內(nèi)。

對于沸騰液體擴(kuò)展蒸氣云爆炸，在蒸氣云內(nèi)的人員會被卷入火中，盡管時間短，即使沒有燒傷，也可能由于吸入熱的燃燒氣體而死亡。與爆炸與瞬間壓力變化造成人體內(nèi)部器官，如肺等受傷相比，人員更有可能由于爆炸沖擊波的作用，被拋出去摔在地面上或撞到附近的物體上而受到傷害或死亡。另外，由于超壓產(chǎn)生的設(shè)備碎片或殘骸也會危及人員的安全。

為了計算液化石油氣等危險物料泄漏造成的風(fēng)險，獲取泄漏形成的可燃云團(tuán)可能擴(kuò)散到的區(qū)域的點(diǎn)火源信息是必需的。對每個點(diǎn)火源必須要確認(rèn)以下3個因素：存在系數(shù)，是一個點(diǎn)火源出現(xiàn)在某一特定的區(qū)域的可能性。點(diǎn)火概率，為點(diǎn)火源的能力，取決于點(diǎn)火源點(diǎn)燃停留于可燃云團(tuán)上方的時間。點(diǎn)火源位置，根據(jù)儲配站平面布置圖可確定點(diǎn)火源位置。結(jié)合儲配站具體情況，根據(jù)點(diǎn)火源信息、風(fēng)速、不同設(shè)備的操作條件等，可由PHAST RISK軟件計算出儲罐主要事故的影響距離。在泄漏頻率計算中，采用儲罐全部泄漏的發(fā)生頻率進(jìn)行風(fēng)險分析，泄漏頻率來自挪威船級社(DNV)最新的泄漏頻率數(shù)據(jù)庫。

由計算結(jié)果可知，儲罐泄漏蒸氣云爆炸的事故影響距離最大，達(dá)到1 278 m，但實際應(yīng)用中不可能以該事故影響距離作為防火間距。

3.2 防火間距確定原則

風(fēng)險指事故發(fā)生的可能性與其后果的結(jié)合。更科學(xué)地講，可定義為某一特定危險事件在特定時期及給定的情況下發(fā)生的概率。任何生產(chǎn)在一定程度上都存在風(fēng)險，絕對安全是不存在的。當(dāng)企業(yè)根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果，實施完成所選擇的控制措施后，會有殘余的風(fēng)險。風(fēng)險是隨時間而變化的，風(fēng)險管理是一個動態(tài)的管理過程，這就要求企業(yè)實施動態(tài)的風(fēng)險評估與風(fēng)險控制，即企業(yè)要定期進(jìn)行風(fēng)險評估。只要風(fēng)險能夠承受的距離就是確定防火間距的基礎(chǔ)和依據(jù)。

在PHAST RISK軟件中，輸入儲配站平面圖、人員位置、天氣條件、事件概率等后，運(yùn)行軟件就可以得到年度個人風(fēng)險(IRPA)。在本次分析中，主要考慮儲配站的建設(shè)對廠界外的影響，尤其是對居民區(qū)的影響。儲配站界區(qū)外的風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)以10-5a-1的風(fēng)險等高線作為安全防火間距確定原則(國外也如此)，也就是該風(fēng)險等高線是風(fēng)險控制的最小距離，是不能進(jìn)入居民區(qū)的。

由風(fēng)險分析結(jié)果可知，在液化石油氣儲配站東南西北4個方向上，以南側(cè)儲罐大破裂的風(fēng)險貢獻(xiàn)率最大。因此，以儲罐至10-5a-1風(fēng)險等高線的最小間距(100 m)作為液化石油氣儲配站與周邊建構(gòu)筑物的防火間距。在實際應(yīng)用中，儲配站事故的災(zāi)害實際上還與泄漏點(diǎn)大小、發(fā)現(xiàn)泄漏時間及采取應(yīng)急措施等因素有關(guān)。因此，在加強(qiáng)儲配站設(shè)備本質(zhì)安全及加強(qiáng)風(fēng)險管控的前提下，防火間距還可適當(dāng)減小。

4 結(jié)論

在事故后果影響距離中，儲罐泄漏蒸氣云爆炸的事故后果影響距離最大，達(dá)到1 278 m，但實際應(yīng)用中不可能以該事故后果影響距離作為防火間距。

由風(fēng)險分析結(jié)果可知，在儲配站東南西北4個方向上，以南側(cè)儲罐大破裂的風(fēng)險貢獻(xiàn)率最大。因此，以儲罐至10-5a-1風(fēng)險等高線的最小間距(100 m)作為儲配站與周邊建構(gòu)筑物的防火間距。在加強(qiáng)設(shè)備本質(zhì)安全及加強(qiáng)風(fēng)險管控的前提下，防火間距還可適當(dāng)減小。