煉化企業(yè)“防泄漏防著火爆炸”機(jī)制構(gòu)建與實(shí)踐

丁海波

摘要：過去十多年來，煉化企業(yè)因泄漏先后發(fā)生過井噴失控、煉化裝置著火爆炸、輸油管道爆炸等重特大事故。文章針對(duì)煉化企業(yè)存在的重大火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)，構(gòu)建了一套“防泄漏防著火爆炸”機(jī)制，并利用定量分析軟件，計(jì)算了事故后果，有針對(duì)性地提出了相關(guān)預(yù)防措施，以期對(duì)同類企業(yè)具有借鑒作用。

關(guān)鍵詞：泄漏;著火;爆炸;預(yù)防機(jī)制;定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

過去十多年來，煉化企業(yè)因泄漏先后發(fā)生過井噴失控、煉化裝置著火爆炸、輸油管道爆炸等重特大事故，為了進(jìn)一步壓實(shí)企業(yè)安全生產(chǎn)主體責(zé)任，國務(wù)院及各部門相繼印發(fā)了《地方黨政領(lǐng)導(dǎo)干部安全生產(chǎn)責(zé)任制規(guī)定》《全面實(shí)施危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)研判與公告承諾制度》《安全生產(chǎn)約談實(shí)施辦法》等一系列法規(guī)性文件，全國安全生產(chǎn)形勢(shì)總體平穩(wěn)，事故總量、較大事故、重特大事故實(shí)現(xiàn)“三個(gè)繼續(xù)下降”，但重特大事故仍頻繁發(fā)生，特別是危化品事故多發(fā)頻發(fā)。例如，江蘇響水“3·21”特別重大爆炸事故深刻反映出當(dāng)前安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻復(fù)雜。為此建立健全油氣設(shè)施全生命周期泄漏風(fēng)險(xiǎn)管控機(jī)制，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，強(qiáng)化設(shè)計(jì)、建造、安裝、開停工等全過程油氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確保設(shè)施本質(zhì)安全是煉化企業(yè)重點(diǎn)工作之一。

1? “防泄漏防著火爆炸”機(jī)制構(gòu)建

1.1? 領(lǐng)導(dǎo)重視，專業(yè)指導(dǎo)，全員參與

夯實(shí)各部門領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任，層層簽訂安全生產(chǎn)責(zé)任書，并由主管專業(yè)部門牽頭，全面開展調(diào)查，分析原因，制定糾防措施，對(duì)應(yīng)該發(fā)現(xiàn)泄漏而沒有發(fā)現(xiàn)的失職人員進(jìn)行追責(zé)，升級(jí)追責(zé)管理失職的管理人員和集體。

1.2? 全方位運(yùn)用科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)“防泄漏防著火爆炸”風(fēng)險(xiǎn)管控

綜合運(yùn)用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（QRA）、基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI）、危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）、保護(hù)層分析（LOPA）、安全完整性等級(jí)（SIL）、失效模式與影響分析（FMEA）、工作危險(xiǎn)性分析（JHA）、泄漏檢測(cè)與修復(fù)（LDAR）等工具方法，對(duì)屬地內(nèi)泄漏、著火爆炸風(fēng)險(xiǎn)逐項(xiàng)梳理、全面辨識(shí)評(píng)價(jià)、制定措施，對(duì)罐區(qū)全面系統(tǒng)開展數(shù)學(xué)建模和定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（QRA），科學(xué)管控罐區(qū)泄漏及火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

后果分析：罐區(qū)泄漏著火爆炸事故的后果分析采用計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行。例如一個(gè)單一的有毒物質(zhì)的儲(chǔ)罐泄漏事故可能導(dǎo)致毒物擴(kuò)散，從而使人員中毒傷亡;一個(gè)單一的可燃物質(zhì)泄漏事故可能導(dǎo)致噴射火、閃火、火球或者爆炸，火災(zāi)的熱輻射及爆炸沖擊波可能導(dǎo)致人員傷亡。

風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算及評(píng)估：每個(gè)罐區(qū)泄漏著火爆炸模擬事故的頻率和后果評(píng)估出來后，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。對(duì)不可接受的風(fēng)險(xiǎn)提出降低的辦法，包括降低事故頻率、降低事故后果和安全管理措施，列入每個(gè)屬地月度工作計(jì)劃中，運(yùn)行PDCA循環(huán)，最終科學(xué)管控罐區(qū)泄漏著火爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

以罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)最高的全壓力罐區(qū)發(fā)生著火爆炸及BLEVE（沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸）的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為例，全壓力罐區(qū)共35個(gè)儲(chǔ)罐，主要儲(chǔ)存有乙烯、丙烯、丁二烯、LPG、裂解C4、丁烯-1等介質(zhì)。球罐區(qū)易發(fā)事故介質(zhì)多為L(zhǎng)PG，全壓力罐區(qū)乙烯儲(chǔ)罐12座，發(fā)生泄漏可能性大，綜合考慮，選取盛裝有LPG和乙烯介質(zhì)的儲(chǔ)罐作為模擬事故儲(chǔ)罐，開展QRA定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

頻率計(jì)算及修正：

（1）初始頻率修正

F修正=F經(jīng)驗(yàn)·FE·FM

式中：FE—設(shè)備修正因子;

FM—管理系統(tǒng)評(píng)價(jià)因子。

依據(jù)LOPA分析方法推薦范圍，結(jié)合API581，化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則，取壓力容器災(zāi)難性破裂概率F經(jīng)驗(yàn)=6×10-6y-1。

FE各項(xiàng)修正系數(shù)值。

（2）泄漏后點(diǎn)火概率分析

LPG主要成分為丙烷和正丁烷，連同乙烯均為中等反應(yīng)活性。

乙烯、LPG球罐容積均為2000m3，一旦發(fā)生BLEVE，泄漏量遠(yuǎn)大于10000 kg。

直接點(diǎn)火及發(fā)生BLEVE概率均從IPO標(biāo)準(zhǔn)中獲取。

此外，對(duì)瞬時(shí)泄漏進(jìn)行初始點(diǎn)火，可能會(huì)發(fā)生BLEVE和火球，發(fā)生BLEVE和火球的概率等于：

固定裝置? ? ? ? ? ? ?PBLEVE=0.7;

設(shè)施中的傳輸單元? ? ?PBLEVE=1.0。

綜上：固定裝置發(fā)生BLEVE和火球的概率PBLEVE=0.7。

（3）場(chǎng)景1/2事故發(fā)生概率F1

F1LPG=F經(jīng)驗(yàn)·FE·FM·PBLEVE=6×10-6y-1·4·0.3·0.7=

5.04×10-6y-1;

F1乙烯=F經(jīng)驗(yàn)·FE·FM·PBLEVE=6×10-6y-1·6·0.3·0.7=

7.56×10-6y-1。

后果模擬。

（4）原料LPG儲(chǔ)罐發(fā)生BLEVE，如表2～5所示。

（5）LPG儲(chǔ)罐BLEVE延遲點(diǎn)火，形成蒸氣云爆炸，如表6所示。

經(jīng)上述分析，可以得出以下結(jié)論：

原料LPG儲(chǔ)罐發(fā)生BLEVE，引燃形成火球，100%致死率半徑達(dá)378m，在三種環(huán)境下（年平均、夏季、冬季），夏季事故影響后果相對(duì)較小，為297m，冬季環(huán)境事故后果較為嚴(yán)重，達(dá)450m;原料LPG發(fā)生BLEVE，介質(zhì)揮發(fā)沿下風(fēng)向擴(kuò)散，160m內(nèi)濃度高達(dá)92230ppm（即9.22%）;下風(fēng)向1270m處濃度17050ppm（1.7%），擴(kuò)散范圍較遠(yuǎn);三種環(huán)境下對(duì)比，冬季由于風(fēng)速較低，氣體不易擴(kuò)散，致死濃度區(qū)域范圍相對(duì)較小，為112m，一旦引燃，氣體聚集密度大，事故后果相對(duì)也更嚴(yán)重;死亡區(qū)域覆蓋下風(fēng)向140m內(nèi)，外圓周處人員因沖擊波作用導(dǎo)致肺出血而死亡的概率為50%，防地震建筑物破壞或嚴(yán)重破壞;380m內(nèi)重傷區(qū)域，外邊界處人員耳膜因沖擊波作用破裂的概率為50%，建筑物有顯著破壞;900m內(nèi)輕傷區(qū)域，外邊界處人員耳膜因沖擊波作用破裂的概率為1%，建筑物部分輕微破壞。通過定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用，精確計(jì)算出了全壓力罐區(qū)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，為風(fēng)險(xiǎn)防范措施的制定提供了科學(xué)依據(jù)。

1.3? 建章立制，規(guī)范管理

制定“防泄漏防著火爆炸”專項(xiàng)整治方案，設(shè)立“防泄漏防著火爆炸”專題主頁，車間、分廠、專業(yè)部門分別在每月專題主頁發(fā)布月度防泄漏工作方案。明確各級(jí)主要領(lǐng)導(dǎo)親自安排部署，結(jié)合實(shí)際，突出風(fēng)險(xiǎn)管控，明確“防泄漏”具體內(nèi)容和職責(zé)，扎扎實(shí)實(shí)落實(shí)。

1.4? 補(bǔ)短板、消瓶頸、夯實(shí)生產(chǎn)安全基礎(chǔ)

一是強(qiáng)化設(shè)備運(yùn)行失效管控。如開展設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行攻關(guān)。排查瓶頸問題，統(tǒng)計(jì)分析歷年設(shè)備泄漏數(shù)據(jù)，確定易發(fā)生泄漏的重點(diǎn)設(shè)備、車間站隊(duì)、集中開展長(zhǎng)周期運(yùn)行攻關(guān)，全部完成攻關(guān)目標(biāo)。

二是持續(xù)推進(jìn)儀電聯(lián)鎖故障管控。建立深冷區(qū)控制閥門、卡套防泄漏檢查標(biāo)準(zhǔn)，固化對(duì)深冷區(qū)控制閥門、儀表接頭、卡套防泄漏檢查與防控，減少儀表閥門外泄故障的發(fā)生。持續(xù)完善氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)對(duì)照新標(biāo)準(zhǔn)安裝聲光報(bào)警燈、調(diào)整報(bào)警器安裝高度、實(shí)施固定式報(bào)警器接地線整改。

三是深入推進(jìn)裝卸管控。每月開展火車、汽車裝卸車設(shè)備、設(shè)施完整性檢查、隱患排查和整改。罐區(qū)防雷防靜電檢測(cè)、接地電阻全部合格。充分利用RBI策略降低開罐和檢驗(yàn)頻次，剛性減少罐區(qū)危險(xiǎn)作業(yè)數(shù)量，按作業(yè)模板實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，推行罐區(qū)作業(yè)“零違章”，確保罐區(qū)作業(yè)安全受控。

2? 結(jié)語

本文針對(duì)煉化企業(yè)存在的重大火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)，構(gòu)建了一套“防泄漏防著火爆炸”機(jī)制，利用定量分析軟件，計(jì)算事故后果，并有針對(duì)性地提出了相關(guān)預(yù)防措施。計(jì)算結(jié)果表明，原料LPG儲(chǔ)罐發(fā)生BLEVE，引燃形成火球，100%致死率半徑達(dá)378m，冬季由于風(fēng)速較低，氣體不易擴(kuò)散，致死濃度區(qū)域范圍相對(duì)較小，為112m，一旦引燃，氣體聚集密度大，事故后果相對(duì)也更嚴(yán)重。結(jié)果對(duì)于同類企業(yè)開展防火防爆工作具有很好地借鑒作用。

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Construction and practice of "Leakage

Prevention， Fire and Explosion Prevention"

mechanism in refining and chemical enterprises

Ding Haibo

Qingdao Economic and Technological Development Zone Fire and Rescue Section

Abstract：Over the past decade， there have been major accidents such as blowout out of control， fire and explosion of refining equipment and explosion of oil pipelines in refining and chemical enterprises due to leakage. In view of the major fire and explosion risks in refining and chemical enterprises， this paper constructs a set of “Leakage Prevention， Fire and Explosion Prevention” mechanism， calculates the accident consequences by using quantitative analysis software， and puts forward relevant preventive measures for similar enterprises. It can be used as a reference for similar enterprises.

Keywords：leakage;fire;explosion;prevention mechanism;quantitative risk analysis