利用FTA法探討成品油儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故原因及對策

王向東

摘要：成品油具有易燃易爆、有毒有害等危險(xiǎn)特性，油庫一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，會(huì)嚴(yán)重危及企業(yè)員工和周邊群眾的人身財(cái)產(chǎn)安全，給國家財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，并產(chǎn)生極其惡劣的社會(huì)影響。保持油庫安全平穩(wěn)運(yùn)行，消除安全隱患，避免火災(zāi)爆炸事故，是油庫運(yùn)行和各項(xiàng)管理工作的重中之重。本文以事故樹分析法（FTA），對油庫儲(chǔ)罐進(jìn)行火災(zāi)原因分析歸納，并探討相關(guān)安全對策。

關(guān)鍵詞：油庫;成品油;儲(chǔ)罐;事故樹分析法（FTA）;火災(zāi)爆炸事故

1引言

成品油庫是是銜接油品產(chǎn)銷環(huán)節(jié)的重要紐帶，是成品油物流配送體系的重要組成部分。成品油具有易燃易爆、有毒有害等危險(xiǎn)特性，且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，油庫庫容也呈現(xiàn)不斷增大趨勢，具有單罐容量大、油罐分布相對集中等特點(diǎn)，油庫一旦發(fā)生火災(zāi)事故，會(huì)嚴(yán)重危及企業(yè)員工和周邊群眾的人身安全，給國家財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，并產(chǎn)生極其惡劣的社會(huì)影響。所以，避免火災(zāi)爆炸事故，保持油庫安全平穩(wěn)運(yùn)行，是油庫運(yùn)行和各項(xiàng)管理工作的重中之重。

要想避免事故的發(fā)生，首先需要準(zhǔn)確地識別出潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，并制定有針對性、有可行性的防范措施，以便于提前消除事故隱患，更好地以主動(dòng)預(yù)防事故代替被動(dòng)救援事故，提高事故防范和安全運(yùn)行能力。所以，對油庫進(jìn)行科學(xué)充分的風(fēng)險(xiǎn)辨識和評估尤為必要。然而，可能導(dǎo)致油罐著火爆炸的因素比較繁雜，直接列舉分析難免掛一漏萬，且各因素相互之間的主次、因果關(guān)系容易混亂不清，風(fēng)險(xiǎn)分析難以做到全面、準(zhǔn)確、有邏輯。開展風(fēng)險(xiǎn)分析，需要利用科學(xué)的安全理論和方法來解決上述問題。

2事故樹分析法（FTA）概述

事故樹分析法（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）是一種較為常用的隱患和危險(xiǎn)分析法。最初在1961年，由美國貝爾電話研究所的維森首創(chuàng)，并應(yīng)用于研究民兵式導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)的安全性評價(jià)中，用它來預(yù)測導(dǎo)彈發(fā)生的隨機(jī)故障概率。[1]近年來，F(xiàn)TA已廣泛應(yīng)用于在現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，利用這一方法來進(jìn)行故障或者事故原因分析、查找流程薄弱環(huán)節(jié)等，更好地實(shí)現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)的效果。

事故樹分析，是用樹形圖的形式展示系統(tǒng)或流程的結(jié)構(gòu)全貌，首先從系統(tǒng)的頂上事件（結(jié)果）開始，分析找出中間事件，即能夠直接導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的因素，并在事件和因素之間根據(jù)邏輯關(guān)系用邏輯門加以表示。如此往復(fù)，繼續(xù)逐級向下不斷演繹，一直到不能繼續(xù)分析的基本事件為止。通過FTA法可以直觀分析出引起事故的各個(gè)因素的邏輯關(guān)系，既可用于定性分析，又可用于定量分析，是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法之一。[2]進(jìn)行事故樹分析的過程是一個(gè)對系統(tǒng)進(jìn)行邏輯認(rèn)知的過程。并且利用事故樹模型可以定量研究各基本事件對頂上事件的影響程度，得出較為客觀的結(jié)構(gòu)重要度結(jié)論，可以為制定風(fēng)險(xiǎn)防控措施提供很好的指導(dǎo)。

3油罐火災(zāi)爆炸事故FTA分析

油罐，是油品儲(chǔ)存的重要設(shè)備，也是油庫的基本單元。油罐的安全性、可靠性直接決定了油庫是否能夠安全平穩(wěn)運(yùn)行。接下來，我們以油罐火災(zāi)爆炸事故為研究對象進(jìn)行分析。

3.1影響因素分析

首先要對可能造成有關(guān)火災(zāi)爆炸事故的影響因素進(jìn)行分析羅列?？梢詮娜说囊蛩?、物的因素、環(huán)境因素、管理因素四個(gè)方面對油罐火災(zāi)爆炸事故進(jìn)行危險(xiǎn)因素辨識。

人的因素：即人的不安全行為。人的行為是復(fù)雜的、變化的，受情感、思維、意志等心理的影響。態(tài)度、意識、知識、認(rèn)知決定人的安全行為水平。[3]另一方面，人的身體健康狀態(tài)、自身技能業(yè)務(wù)水平也都造成人的行為具有差異性。

物的因素：設(shè)備與設(shè)施是重要的生產(chǎn)要素，是安全運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)設(shè)備的非正常狀態(tài)又是導(dǎo)致事故的重要因素。例如油罐等設(shè)備設(shè)施和作業(yè)所使用的必要工具本體的設(shè)計(jì)缺陷、設(shè)備故障和損壞、安全附件失靈或缺失等物的因素都會(huì)直接或間接導(dǎo)致事故發(fā)生。

環(huán)境因素：異常環(huán)境也是導(dǎo)致事故的一種因素，包括極端天氣、自然災(zāi)害等自然環(huán)境，以及生產(chǎn)布局、溫度、濕度、照明、粉塵、毒氣、噪聲、輻射等現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境。

管理因素：包括相關(guān)管理制度體系和操作規(guī)程、管理流程不健全、不科學(xué)，措施落實(shí)打折扣、監(jiān)督檢查缺實(shí)效、獎(jiǎng)懲激勵(lì)設(shè)置不合理等，也會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生。

3.2基本事件分析

通過對以上各項(xiàng)影響因素進(jìn)行列舉分析和合并歸納，可以得出16個(gè)中間事件和29個(gè)基本事件。具體內(nèi)容如表1所示：

3.3繪制事故樹

繪制事故樹，首先確定頂上事件，通過逐層分析確定頂上事件發(fā)生的原因和潛在因素，再根據(jù)邏輯關(guān)系將分散的基本事件聯(lián)系在一起。若下層事件必須全部發(fā)生頂上事件才會(huì)發(fā)生時(shí)，用與門連接;若下層事件中任何一個(gè)發(fā)生，則頂上事件發(fā)生時(shí)，用或門連接。最終繪制成樹狀分析圖。如圖1所示：

3.4求最小割集和最小徑集

3.4.1求最小割集

導(dǎo)致事故發(fā)生的因素不是唯一的，一個(gè)事故的發(fā)生存在多種可能性。在FTA法中我們把每一種可以導(dǎo)致頂上事件發(fā)生可能性用最小割集的概念來表示，即事故樹中有多少最小割集，就有幾種可能性導(dǎo)致頂事件發(fā)生。也就是說，可以從分析最小割集入手，來得到預(yù)防事故發(fā)生的措施方案。

根據(jù)事故樹可以求出最小割集，該事故樹最小割集共132個(gè)。如下：

3.4.2求最小徑集

與割集對稱，我們還需要用到徑集的概念，即能夠使頂上事件不發(fā)生的基本事件的集合，徑集里面的基本事件不出現(xiàn)就可以使頂端事件（事故）不出現(xiàn)。最小徑集的概念表示了保證事故不發(fā)生的條件。所以，最小徑集表示的是系統(tǒng)的安全性。

應(yīng)用對偶原理求最小徑集，將事故樹轉(zhuǎn)化為成功樹，原事故樹中的“與門”變成“或門”，“或門”變成“與門”，頂事件與基本事件保持不變。如圖2所示：

根據(jù)成功樹可以求出最小徑集，共8個(gè)。如下：

3.5求基本事件的結(jié)構(gòu)重要度

在事故樹中，用重要度來表示一個(gè)基本事件對頂事件的影響程度。計(jì)算公式如下：

通過計(jì)算并排序可知，基本事件的重要度順序如下：

通過重要度分析，可以在不考慮各基本事件發(fā)生的概率和后果嚴(yán)重性的情況下，直觀看出各個(gè)基本事件對火災(zāi)爆炸事故的影響大小。在實(shí)際應(yīng)用中，可以結(jié)合實(shí)際工況條件下，各個(gè)基本時(shí)間發(fā)生的可能性和后果嚴(yán)重性，綜合予以優(yōu)先級排序，根據(jù)重要程度的不同合理制定風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

4事故防范對策

以上通過使用FTA法，對成品油儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故樹模型進(jìn)行詳細(xì)分析，明確了點(diǎn)火源和油氣泄漏是事故發(fā)生的主要原因，并通過進(jìn)一步列舉下層事件，進(jìn)一步細(xì)化和明確了具體的基本事件，進(jìn)一步辨明了導(dǎo)致事故發(fā)生的具體風(fēng)險(xiǎn)和規(guī)律。通過以上分析結(jié)果，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，可以從以下幾方面考慮進(jìn)行事故防范。

4.1點(diǎn)火源的管控

一切可能引起燃燒或爆炸的能量釋放源都是點(diǎn)火源，必須建立和嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)安全規(guī)章制度，嚴(yán)控進(jìn)行控制。

在控制明火方面，措施包括：嚴(yán)禁攜帶火種入庫;禁止在火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域吸煙;嚴(yán)禁未經(jīng)審批擅自用火;進(jìn)入油庫爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的機(jī)動(dòng)車必須安裝防火罩;區(qū)域內(nèi)雜草、雜物等易燃品應(yīng)及時(shí)清理;電氣線路應(yīng)加強(qiáng)檢查和維護(hù)避免因超溫老化造成著火等。

在預(yù)防電氣火花方面，首先用電設(shè)備和電氣線路的選型、安裝、使用、維修等全過程應(yīng)當(dāng)符合區(qū)域電氣防爆要求。同時(shí)，防雷防靜電措施要落實(shí)到位。

此外，還應(yīng)注意防止機(jī)械火花、和固體熱表面（危險(xiǎn)溫度）[4]等能量因素，對電機(jī)、照明、電氣線路、配電和用電設(shè)備、供熱系統(tǒng)等易產(chǎn)生高溫點(diǎn)要加強(qiáng)監(jiān)控，防止超溫運(yùn)行等。

4.2防止油品油氣泄漏和聚積

油罐油氣排放主要有兩種情況：一是正常工況下的油氣排放，二是異常情況下的泄漏。

正常工況下，根據(jù)油罐設(shè)備的特點(diǎn)，存在油品儲(chǔ)存過程的小呼吸，和收發(fā)油過程的大呼吸兩種情況。根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間，一般將罐區(qū)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分為0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)三個(gè)等級，這類正常的呼吸排放是較為固定，可以預(yù)見相對可控危險(xiǎn)性較小?？梢圆扇≌{(diào)整運(yùn)行工況，減少大呼吸頻次;加強(qiáng)浮盤密封和保持量油孔常閉，減少儲(chǔ)存期間的油氣揮發(fā)。

異常情況主要指的是油品或油氣的泄漏，這類釋放不易提前預(yù)測，危險(xiǎn)性較大，具體包括：閥門內(nèi)漏、高液位聯(lián)鎖保護(hù)等設(shè)備故障;罐（底）壁、管道銹蝕損壞;法蘭等管件連接處密封不嚴(yán);閥門盤根、排污排凝出口等密封點(diǎn)密封不嚴(yán)、誤操作等，這些都可能造成物料的跑冒滴漏，形成釋放源，為火災(zāi)爆炸埋下隱患。預(yù)防措施為：一是加強(qiáng)設(shè)備“四定”管理，嚴(yán)格落實(shí)日常檢維修管理，特別是加強(qiáng)對動(dòng)、靜密封點(diǎn)的巡檢和監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理泄漏情況;二是定期測試油罐高高液位報(bào)警聯(lián)鎖等防溢油安全保護(hù)系統(tǒng)，確保系統(tǒng)正常工作，且嚴(yán)禁隨意摘除聯(lián)鎖保護(hù);三是制定標(biāo)準(zhǔn)合理的工藝操作流程和規(guī)范，加強(qiáng)操作人員相關(guān)培訓(xùn)，嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律、操作紀(jì)律，提高人員業(yè)務(wù)水平。另外，內(nèi)浮頂油罐要杜絕正常作業(yè)時(shí)浮盤觸底發(fā)油，防止浮盤下產(chǎn)生油氣氣相空間，避免油氣積聚。

4.3其他相關(guān)管理措施和技術(shù)手段

除以上對點(diǎn)火源和油品油氣泄漏的控制措施外，從“人、物、環(huán)、管”的角度考慮，還應(yīng)從管理和技術(shù)方面采取相關(guān)配套措施：一是在員工教育培訓(xùn)、技能訓(xùn)練、監(jiān)督檢查、考核獎(jiǎng)懲、職業(yè)健康等方面，綜合采取措施，確保從業(yè)人員身心健康、職責(zé)明確、操作標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)急有方，最大程度上消除人的不安全因素。二是不斷提高安全自動(dòng)化控制水平，包括合理設(shè)置油氣濃度檢測和報(bào)警裝置、液位監(jiān)測系統(tǒng)、聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、熱成像系統(tǒng)、消防自動(dòng)化系統(tǒng)等相關(guān)自動(dòng)化手段，盡最大可能降低異常情況的發(fā)生。

5結(jié)束語

以上利用事故樹分析法（FTA），以成品油儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故為例，分析了導(dǎo)致事故發(fā)生的影響因素，以及各個(gè)影響因素與火災(zāi)爆炸事故之間的邏輯關(guān)系，建立了油罐火災(zāi)爆炸事故樹模型，提出了油庫著火爆炸事故風(fēng)險(xiǎn)防范對策。在實(shí)際工作中，應(yīng)綜合考慮各個(gè)基本事件發(fā)生的概率大小和可能造成的后果嚴(yán)重性，進(jìn)一步量化分析不同情況下事故發(fā)生的概率，即不同防范對策組合所產(chǎn)生的不同效果，以更加貼近實(shí)際地制定和實(shí)施行之有效的防范措施，切實(shí)通過科學(xué)的安全管理理論和方法，達(dá)到防范事故確保安全的目的。

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