高爐煤氣柜重大危險源定量評估技術(shù)實例解析

摘要：通過實例對某30萬m3高爐煤氣柜進行了危險化學(xué)品重大危險源辨識，運用危險度分析、火災(zāi)爆炸模擬分析兩種安全評價技術(shù)方法定量描述煤氣泄漏、火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的可能性及其危害程度，同時分析確定社會可接受風(fēng)險值，從而實現(xiàn)了危險化學(xué)品重大危險源定量風(fēng)險評估的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞： 高爐煤氣柜;重大危險源;火災(zāi)爆炸

高爐煤氣柜穩(wěn)定性強，儲量大，工藝成熟，廣泛用于鋼鐵冶金行業(yè)。高爐煤氣柜儲存物質(zhì)為有毒易燃易爆危險化學(xué)品，危險性大且發(fā)生事故后果嚴(yán)重，因此，選用恰當(dāng)?shù)姆椒ǚ治鍪鹿拾l(fā)生的可能性及危害程度，顯得尤為重要。

由于煤氣柜重大危險源定量風(fēng)險評估技術(shù)復(fù)雜，評價方法多樣，為提高定量風(fēng)險評估技術(shù)的可操作性，本文以某鋼鐵企業(yè)30萬m3高爐煤氣柜危險化學(xué)品重大危險源評估為例，研究確定了危險源分級、危險度分析、蒸汽云爆炸事故模擬分析等多種定量評價方法和實施途徑，建立了實用性較強的危險化學(xué)品重大危險源定量風(fēng)險評估技術(shù)方案[1]。

各風(fēng)險評估技術(shù)方法比較見表1。

安全檢查表法 安全檢查表法是一種最通用的定性安全評價方法。 各類系統(tǒng)的設(shè)計、驗收、運行、管理階段以及事故調(diào)查過程 分析人員需對評價系統(tǒng)具有系統(tǒng)化、完整化的知識和實踐經(jīng)驗 易操作、適用范圍廣;受分析人員主觀影響較大。

事故樹分析（故障樹分析法）FTA 從要分析的特定事故或故障（頂上事件）開始，層層分析其發(fā)生原因，直到找出事故的基本原因（底事件）為止。一種半定量的分析方法。 特定事故或故障 針對設(shè)備故障、機械故障、操作者的失誤、管理和指揮錯誤、環(huán)境因素等，盡量詳細(xì)查清原因和影響 描述事故的因果關(guān)系直觀、明了，思路清晰，邏輯性強;要求分析人員熟知事故樹的作圖和分析方法。

危險度

分析法 按規(guī)定對物質(zhì)、容量、溫度、壓力和操作賦分，計量后評定危險性等級。 建設(shè)工程或

裝置各單元

和設(shè)備 了解物質(zhì)、容量、溫度、壓力和操作等5個項目參數(shù) 可進行定量評價，計算過程簡單，計算結(jié)果較準(zhǔn)確，對評價人員的能力要求不高。

蒸汽云爆炸事故模擬分析 借助數(shù)學(xué)模式計算，定量對有毒物質(zhì)泄漏爆炸事故進行定量分析。 潛在中毒、火災(zāi)、爆炸生產(chǎn)作業(yè)條件。 熟悉有毒物質(zhì)儲存設(shè)備或容器的各項參數(shù)，了解所分析有毒物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。 可進行定量評價，計算過程簡單，計算結(jié)果較準(zhǔn)確，對評價人員的能力要求不高。

1 高爐煤氣柜概況

某鋼鐵企業(yè)30萬m3高爐煤氣柜為圓簡稀油密封型煤氣柜。其柜體與密封結(jié)構(gòu)的主要特點為圓簡型的筒體，桁架式錐形柜頂，桁架式平面活塞，采用可靠的稀油密封，密封部件為補強丁睛橡膠，配重壓緊。

在煤氣柜中央底板上鋪30mm厚的煤焦油，在底部油溝和油泵站設(shè)有密封油蒸汽加熱管。

高爐煤氣柜DN3200進口管從主管接入，經(jīng)進口管電動蝶閥與V形水封后進入煤氣柜，煤氣在柜內(nèi)混勻熱值和穩(wěn)定壓力后，再經(jīng)DN3200出口管V形水封與電動蝶閥后送出柜區(qū)。

DN1200柜體煤氣放散管從DN3200進口管V形水封后接出，經(jīng)V形水封與電動蝶閥后引至柜體安全放散管，柜位達到高位時放散柜內(nèi)高爐煤氣。

高爐煤氣柜主要設(shè)計參數(shù)見表2。

危險化學(xué)品重大危險源是指長期或臨時地生產(chǎn)、儲存、使用和經(jīng)營危險化學(xué)品，且危險化學(xué)品的數(shù)量等于或超過臨界量的單元[2]。

高爐煤氣柜高爐煤氣最大儲量為30萬m3，柜內(nèi)溫度60℃，氣體壓力10kPa，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫s為85KPa，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，折算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下柜內(nèi)氣體容積為23.1萬Nm3，氣體密度約為1.25kg/Nm3，折算后最大儲量約為288.75t遠(yuǎn)大于其20t的臨界量，構(gòu)成重大危險源。

高爐煤氣柜周邊500m范圍內(nèi)常住人口1-29人，故α取值為1.0。高爐煤氣主要成分為一氧化碳，校正系數(shù)β的取值為：β=2。高爐煤氣實際存在量為：q=288.75t。高爐煤氣臨界量為：Q=20t。

3 重大危險源定量風(fēng)險評估技術(shù)

重大危險源定量風(fēng)險評估技術(shù)方法較多，目前國內(nèi)普遍采用的有危險度評價法、Dow化學(xué)火災(zāi)、ICI/Mond火災(zāi)爆炸毒性指標(biāo)評價法、爆炸危險指數(shù)評價法和蒸汽云爆炸事故模擬分析法等。本文在上述實例分析的基礎(chǔ)上，著重討論和運用危險度評價、蒸汽云爆炸事故模擬分析等兩種評價分析方法進行定量風(fēng)險評估。

3.1 危險度分析

高爐煤氣主要成分一氧化碳，爆炸下限（V%）：12.5（爆炸下限>10%的氣體，為乙類可燃?xì)怏w）

溫度：≤60℃

壓力：10kPa

貯存物質(zhì)狀態(tài)：氣態(tài)

貯罐數(shù)量：1個

容量： V=30萬m3

操作：系統(tǒng)進入空氣或不純物質(zhì)，可能發(fā)生的危險、操作。

3.2 煤氣柜火災(zāi)爆炸模擬分析

假設(shè)30萬m3 高爐煤氣儲柜發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，采用南京安元科技有限公司的安全評價與風(fēng)險分析系統(tǒng)軟件[3]對煤氣柜泄漏后擴散引起的中毒和爆炸危害區(qū)域進行模擬計算。

針對煤氣管道泄漏出現(xiàn)爆炸、火災(zāi)、中毒事故造成人員傷亡的范圍進行評估。假定在煤氣管道泄漏10min后，切斷煤氣的輸送。煤氣在不同風(fēng)速（只考慮煤氣在靜風(fēng)（取1m/s）和平均風(fēng)速（1.6m/s）條件下的擴散影響）、不同大氣穩(wěn)定度（A、B、D）和不同泄漏速度（管徑的5%、15%和30%）條件下，出現(xiàn)爆炸、火災(zāi)、中毒事故造成人員傷亡的范圍見表5。

通過對高爐煤氣管道泄漏事故后果模擬計算結(jié)果進行匯總，模擬計算可能出現(xiàn)的最大危害范圍結(jié)果見表6。

4 社會可接受風(fēng)險值

本次評估采用《危險化學(xué)品生產(chǎn)、儲存裝置個人可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)和社會可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局[2014]第13號）[4]（以下簡稱《可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)》）計算高爐煤氣柜外部安全防護距離，具體計算過程及計算結(jié)果如下：

4.1 危險化學(xué)品的危險等級標(biāo)準(zhǔn)

參照《可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)》中的表1危險化學(xué)品的危險等級標(biāo)準(zhǔn)表，確定高爐煤氣為易燃?xì)怏w。危險貨物分類2.1;危險種類：火災(zāi)爆炸;危險等級：高。

4.2 危險化學(xué)品基準(zhǔn)量

參照《危險化學(xué)品生產(chǎn)、儲存裝置個人可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)和社會可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（安監(jiān)總局2014第13號）中的表2危險化學(xué)品基準(zhǔn)量，確定高爐煤氣基準(zhǔn)量為Q=10t。

4.3 校正因子β

危險化學(xué)品為高爐煤氣，F(xiàn)F1=0.1;高爐煤氣柜距廠區(qū)邊界的距離大于30m，F(xiàn)F2=3;高爐煤氣柜為地面儲存裝置，F(xiàn)F3=1。

β高爐煤氣=FF1×FF2×FF3=0.1×3×1=0.3

4.4 危險指數(shù)F

高爐煤氣實際存在量為q=288.75t。

高爐煤氣柜危險指數(shù)F=q/β×Q=288.75/0.3×10=9625

根據(jù)《可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)》中的表3危險指數(shù)與外部安全防護距離對照表，高爐煤氣柜危險指數(shù)F>1000，危險程度非常大，標(biāo)識為Ⅳ，外部安全防護距離為80m。

5 結(jié)語

5.1 本文采用危險度分析、煤氣柜火災(zāi)爆炸模擬分析對構(gòu)成危險化學(xué)品重大危險源的高爐煤氣柜進行定量分析、評價，計算方法簡便、計算結(jié)果準(zhǔn)確，在安全評價定量評價計算過程中可廣泛應(yīng)用。

5.2 高爐煤氣儲柜蒸汽云爆炸事故后果嚴(yán)重，一旦發(fā)生將導(dǎo)致多數(shù)人員死亡或重傷，應(yīng)嚴(yán)格按照重大危險源要求進行管理和監(jiān)控。

參考文獻：

[1]趙勇.焦?fàn)t煤氣柜重大危險源評估技術(shù)方法及實例分析[ J].四川環(huán)境，2017年01期.

[2] GB 18218-2018，危險化學(xué)品重大危險源辨識[S].

[3] 南京安元科技有限公司.安全評價與風(fēng)險分析系統(tǒng)軟件技術(shù)說明文檔.2004年5月.

[4]《危險化學(xué)品生產(chǎn)、儲存裝置個人可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)和社會可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局[2014]第13號）.

作者簡介：李霜，女，1990年4月19日出生，初級職稱。2012年7月畢業(yè)于西南科技大學(xué)安全工程專業(yè)，研究方向為安全評價、安全管理和環(huán)保管理等。