易燃易爆液体储罐区火灾爆炸事故安全评价.docx
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易燃易爆液体储罐区火灾爆炸事故安全评价
易燃易爆液体储罐区火灾爆炸事故安全评价
摘 要
采用火灾爆炸危险指数评价法、池火灾伤害数学模型分析法、事故树分析法对易燃易爆液体储罐区火灾爆炸事故的危险性进行定性、定量评价，从不同角度对这一重大危险源的危险性进行全方位描述。
从而得出清晰、准确、全面的评价结论，为企业的决策者和企业的主管部门提供科学的安全管理依据。
关键词:
易燃易爆；火灾；爆炸；安全评价
1 概述
易燃易爆液体作为原料或产品普遍存在于化工生产过程中，因此，大部分化工企业普遍分布着或大或小的易燃易爆液体储罐区。
如石化生产企业的石脑油、乙烷、甲醇、乙醇、汽油、丙酮等储罐区；储存企业的石油库、危险化学品仓库等储罐区。
由于易燃易爆液体储存构成危险源的临界量仅20t，因此上述储罐区一般都属于重大危险源。
这些场所。
事故发生的风险值高，波及面广，事故后果严重，必须重点进行安全评价。
大量事故案例表明，火灾爆炸事故是易燃易爆液体储罐区多发事故，究其原因，主要是易燃易爆液体本身固有的危险性以及储存设施不健全柑安全管理不利造成的。
对一个系统的安全评价，要想使得出的结论准确、清晰、全面，就必须选择恰当的评价方法。
目前已开发出数十种安全评价方法，由于每种评价方法均具有不同的特点和不同的适用范围，因此，如果评价方法选择不当，就可能得出不切合实际的评价结论。
对一种可能发生的事故不但要知道其后果，而且要查明引起事故发生的直接原因，只有这样，对其评价才有意义。
因此，针对易燃易爆液体储罐区的火灾爆炸事故，应从事故后果的严重程度、事故发生的概率以及导致事故发生的直接原因三方面人手进行评价，得出的结论才算完整。
对易燃易爆液体储罐区的火灾爆炸事故进行定量评价，要综合各种评价方法的特点和实用性，如采用美国道化学公司的火灾、爆炸危险指数法，可以评价出火灾爆炸事故发生后的影响范围，即暴露区域面积，并可以计算出暴露区域的财产和停工损失；还可以采用池火灾伤害数学模型分析法，从另一角度评价事故发生后其热辐射强度对周围设施、人员的伤害程度。
采用这2种评价方法同时进行定量评价，可以从不同角度评判事故发生后的严重程度，并可以相互印证其评价结果的准确性。
利用道化学和池火灾伤害数学模型分析法定量分析事故的影响范围和伤害程度后，还要寻找一种方法，评价导致事故发生的直接原因和求出事故发生的概率，事故树分析法最具上述特点。
因此，可利用事故树分析法评价分析易燃易爆液体储罐区的火灾爆炸事故原因。
通过采用上述3种安全评价方法，对易燃易爆液体储罐区火灾爆炸事故从不同角度进行评价，基本可以得出全面、清晰、准确的评价结论。
下面以某沥青厂汽油储罐区的安全评价为例，采用以上3种方法对易燃易爆液体储罐区的火灾爆炸事故进行分析。
实例分析
某沥青厂轻质油罐区的防火堤长105m、宽64m，防火堤内有8个3000m3储罐。
其中2个汽油储罐，6个柴油储罐，防火堤中间的隔堤将2个汽油储罐和2个柴油储罐分割为一个区域。
汽油泄漏易引起火灾爆炸事故，而且事故后果很严重，本文以汽油泄漏引起的火灾爆炸事故进行安全评价。
2．1火灾、爆炸危险指数评价法
采用道化学公司（DOW）火灾、爆炸危险指数评价法（第7版），确定火灾、爆炸的影响范围。
下面所有参数取值均来自该方法对应的参数取值表，由于篇幅受限，表格略。
①物质系数MF的选取：
查物质系数和特性表，MF取16。
②一般工艺危险系数9，的选取：
包括“基本系数、防热反应、吸热反应、物料处理与输送、封闭单元或室内单元、通道以及排放和泄漏控制”7个取值项。
对应的取值分别为：
1、0、0、0．85、0．45、0、0．50。
F1为7个取值之和，F1取2.80。
③特殊工艺危险系数F2的选取：
包括基本系数、毒性物质、负压操作、粉尘爆炸、压力释放等13个取值项。
就汽油储罐各项取值为：
1、0.2、0、0.50、0、0.2、0、1.2、0.1、0.1、0、0、0。
F2为13个取值项之和，F2取3.30。
④单元危险系数F3的计算：
单元危险系数F3的值为一般工艺危险系数厂，与特殊工艺危险系数F2的乘积。
计算F3为9.24。
⑤火灾、爆炸指数F&EI的计算：
火灾、爆炸危险指数F&EI是工艺单元危险系数F3和物质系数MF的乘积。
计算F&EI为147.84。
查该方法相应的火灾、爆炸指数与危险等级的对应关系表，得出，汽油储罐一旦发生火灾爆炸事故，其危险等级属于很大。
⑥爆炸影响半径计算：
爆炸半径计算公式为：
R=0.256x（F&E1）=0.256x147.84=37.84m。
⑦爆炸影响面积计算：
爆炸影响面积
S=3.14R2=4498.43m2。
由于事故影响范围内的财产价值估汁有困难，所以一般只评价到影响面积即可。
⑧安全措施补偿：
安全措施可以分为3类，分别为工艺控制、物质隔离和防火措施。
查安全措施补偿系数表，经过计算，采取补偿措施后，汽油储罐发生火灾爆炸事故的损失可以降低到未采取安全措施损失的70％。
2．2 池火灾伤害数学模型分析法
采用池火灾伤害数学模型分析法进—步确定影响程度，被评价的汽油罐区防火堤长105m、宽32m、高约1.2m。
罐体一旦破裂或操作失误外溢，液体将立即沿着地面扩散，将一直流到防火堤边，形成液池。
遇明火将形成池火。
①池火火焰高度计算式中：
h——火焰高度，m；
r--液池当量园半径，
r=（105X32/3.14）0.5=31.71m；
Po——周围空气密度，p0=1.293kg/m3；（标准状态）；
g——重力加速度，9.8m/s2；
dm/dt——燃烧速度，dm/dt=0.086kg/m2·s（查可然液体燃烧速度表）。
经计算，池火燃烧火焰高度h=77.74m。
③目标入射热辐射强度
距离池中心某一距离（x）处的入射热辐射强度为：
式中：
1——热辐射强度，W/m2；
Q——总热辐射通量，w；
tc——热传导系数，取值为1；
x——目标点到液池中心距离，m。
汽油罐区东北25m处为加压泵房系统，西北100m处为厂区锅炉房，其余邻面无设施，因此取x=25、lOOm计算I值。
为了进一步查明其影响范围程度以及验证前述道化学方法评价结沦的准确性，再取x=30、37.85、45、55、65、75、85、100计算其对应的I值。
计算结果见表1。
火灾损失：
火灾通过热辐射方式影响周围环境。
当火灾产生的热辐射强度足够大时，可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。
火灾损失估算建立在热辐射强度与损失等级的相应关系上，池火灾伤害数学模型分析法介绍了不同热辐射强度造成伤害和损失的关系，其关系见表2。
根据前面计算所得I值，对照表1，可得出如下结论：
汽油罐区东北方向25m处的加压泵房将被烧毁，人员在1rain内不及时撤离，将会造成全部死亡；而西北方向100m处的锅炉房，几乎不受影响。
同时也验证了半径在37.85m内的设施和人员将严重被破坏和烧伤。
半径在37.85～55m以内的设施和人员也将受到不同程度损伤，半径在55—85m以内的设施和人员会受到轻微损伤。
半径在85m以外的设施和人员几乎不受影响。
该评价结论和道化学方法的评价结论基本吻合，但又进一步进行了广泛分析。
2．3 火灾、爆炸原因事故树分析
事故树评价最突出的优点是可以评价出事故发生的概率和找出事故的直接原因事件，并可以分析出事故的潜在原因事件。
由于事故的直接原因事件概率不易统计，所以目前一般不作事故概率计算，但可以进行定性分析，找出事故原因事件，这是十分重要的。
汽油罐区的火灾爆炸事故树见图1。
评价分析如下：
①结构函数式：
T=ABa
②最小割集
通过分析该事故树12个基本事件，可以得出下列30个最小的割集：
③结构重要度分析
根据以上结果，运用结构重要度近似判别式，可以计算出12个基本事件和1个条件事件的结构重要度系数。
计算结果如下：
由图1事故树分析町知，火源与达到爆炸极限的混合油气构成了油罐区燃爆事故发生的要素。
条件事件a（达到爆炸极限浓度）结构重要系数最大，是燃爆事故发生的最重要条件，这就要求采取针对措施，如在储罐附近安装气体报警装置．对混合气浓度进行监测，一旦接近危险浓度即行报警，使管理人员立刻采取预防措施，可避免事故发生。
构成油品泄漏的基本事件结构重要度次之，由此可知，油罐的密封是否良好在防上燃爆事故发生中占据着十分重要的地位。
另外，加强油罐区安全管理，严禁吸烟和动用明火，防上铁器撞击，防止产生静电火花以及罐区内电气设备要符合防火防爆要求等，也是防止燃爆事故发生的必要条件。
3 结论
对于重大事故的安全评价，如果只采用一种方法来分析，往往带有局限性和片面性，如果结合评价方法的特点、使用范围和应用条件，对危险因素从不同角度，采用不同的评价方法进行评价分析，评价结论比较完整和全面。
通过不同的评价方法进行评价，即可以对事故的风险进行定量评估，又能定性的找出导致事故发生的直接原因事件，从而有针对性的制定安全对策措施，最大限度地避免事故发生。
以上通过汽油储罐区的火灾爆炸事故案例，对易燃易爆液体储罐区火灾爆炸事故的评价方法选择和评价过程的介绍可以看出，对于易燃易爆液体储罐区火灾爆炸事故的评价，首先应采用美国道化学公司的火灾爆炸危险指数法，评价出火灾爆炸事故的影响范围；其次利用池火灾伤害数学模型分析法，评价出事故对周围设施和人员的损伤程度，同时还可以对前述道化学方法的评价结论进行验证；最后建立火灾爆炸事故树，分析该事故发生的概率（必须有基本原因事件发生的记录或经验概率值）和找出导致火灾爆炸事故发生的基本原因事件，并求出各原因事件的主次作用，为安全对策措施的轻重缓急排序提供科学依据。
1.定性危险评价
定性危险评价不需要精确的数据和计算。
目前主要以安全检查表为依据，其具体方法有以下几种。
（1）逐项赋值评价法
针对安全检查表中的每一项检查内容，按其重要度的不同，由专家讨论赋予一定的分数值。
评价时，单项检查完全合格者给满分，部分合格者按规定的标准给分，完全不合格者给零分。
这样逐条逐项地检查评分，最后累计所有各项得分，便得到系统评价的总分。
根据实际得分多少，按规定的标准来确定评价系统的安全等级，应采取的安全措施。
如我国机械行业制定的《机械工厂安全性评价标准》即属于此。
（2）单项定性加权计分法
这种评价计分法是把安全检查表所有的评价项目，根据实际检查结果，分别给予“优”、“良”、“可”、“差”等定性等级的评定，同时赋予相应的权重（如4、3、2、1），累计求和，得出实际评价值，即n
S=Σfi·gi
i=1
式中fi——评价等级的权重系数；
gi——在总N项中取得某一评价等级的项数和；
n——评价等级数。
依据实际要求，在最高目标值（N项都为“优”时的S值Smax）与最低目标值（N项都为“差”时的S值Smin）之间分成若干等级，根据实际的S值所属的等级来确定系统的实际安全等级。
2.定量危险评价
定量评价方法包括以可靠性为基础的概率危险评价方法和道化法为代表的指数法或评点法。
（1）概率危险评价方法
该法需要使用累积的故障数据，计算出发生故障或事故概率，并计算事故的后果，进而计算出风险率。
该风险率与社会允许的安全值进行比较，评价系统是否安全。
概率危险评价方法起源于核电工业的风险、安全评价。
目前，这种方法在系统结构简单、清晰、相同元件的基础数据相互借鉴性强，在航空、航天核能等领域得到了广泛应用。
这种方法要求数据准确、充分、分析完整、判断和假设合理，并能准确地描述系统中的不确定性。
从发展看，随着模糊概率理论的进一步发展，概率风险评价的现有缺点将会得到一定程度上的克服。
但使用概率法需要取得组成系统各零部件和子系统的危险发生概率的数据。
目前我国数据的积累很不充分，这是使用这一方法的根本性障碍。
但在英国和北欧国家的海上石油天然气生产系统的风险评价中，由于长期的数据积累，这种定量风险评价得到了广泛的应用。
（2）指数法或评点法
美国道（DOW）化学公司的火灾、爆炸指数法，英国帝国化学公司蒙德工厂的蒙德评价法，日本的六阶段安全评价法，我国化工厂危险程度分级方法等均为指数方法。
指数的采用使得化工厂这类系统结构复杂、用概率难以表述各类因素的危险性的危险源的评价有了一个可行的方法。
这类方法操作简单，是目前比较可行的评价方法之一。
指数的采用，避免了事故概率及其后果难以确定的困难。
这类方法均以系统中的危险物质和工艺为评价对象，评价指数值同时考虑事故频率和事故后果两个方面的因素。
这类方法的缺点是模型对系统的安全保障体系的功能重视不够，特别是危险物质和安全保障体系间的相互作用关系未予考虑。
尽管在蒙德法和我国化工厂危险程度分级方法中有一定的考虑，但这种缺陷仍是难以接受的。
各因素之间均以乘或加的方式处理，忽视了因素之间重要性的差别。
评价自开始起就用指标值给出，使得评价后期对系统的安全改进工作十分盲从、困难。
在目前的各类指数评价模型中，指标值的确定只和指标的设置与否有关，而与指标因素的客现状态存在水平无关。
致使危险物质的种类、含量、空间布置相似，而实际安全水平相差较远的系统其评价结果相近，导致这类方法灵活性和敏感性差。
指数法目前在石油、化工等领域得到应用，是一种半定量的方法。
3.安全分析方法及特点
要对系统进行安全评价，首先要依赖于安全分析技术。
通常安全分析技术可分为定性分析和定量分析两种类型。
定性分析能够找出系统的危险性，估计出危险的程度；而且定量分析可以计算出事故发生概率和损失率。
系统安全分析的具体技术方法主要有以下几种：
（1）故障树分析（FTA）
该方法于1962年起源于美国贝尔电话研究所。
它既适用于定性分析，又能定量计算，能全面地对系统危险性进行辨识分析及预测评价，得到了广泛应用。
它又称故障树分析或事故逻辑树分析。
故障树是一种演绎地表示故障事件发生原因及其逻辑关系的逻辑树图。
上下层故障事件是结果原因关系，它们用逻辑“与”“或”关系连接。
最后形成一棵倒立的树状图形。
故障树分析一般要经历资料收集准备、事故树编制、定性定量分析、预防措施制定几个阶段。
（2）事件树分析（ETA）
ETA的理论基础是系统工程的决策论。
与FTA恰好相反，该方法是从原因到结果的归纳分析法。
其分析方法是：
从一个起因事件开始，按照事故发展过程中事件出现与不出现，交替考虑成功与失败两种可能性，然后再把这两种可能性又分别作为新的起因事件，坚持分析下去，直到分析最后结果为止。
其特点是能够看到事故发生的动态发展过程。
在进行定量分析时，各事件都要按条件概率来考虑，即后一事件是在前一事件出现的情况下出现的，后一种事件选择某一种可能发展途径的概率是在前一事件做出某种选择的情况下的条件概率。
（3）预先危险性分析（PHA）
PHA应用于系统安全程序计划的初始阶段或形成设计概念的时候。
其目的在于在系统开发的初期阶段，去辨识系统内原有的主要危险因素，确定事故的危险性等级。
应用PHA分析方法，首先要把明显的或潜在的危险性调查清楚，然后研究控制这些危险性的可行性，从而制定出相应的控制措施。
系统中安全检查表是PHA分析常用的方法。
如果在系统开发的初期阶段应用了PHA时，就可以避免在以后因对安全因素考虑不周而返工，造成人力、物力、财力和时间上的浪费，从而能确保系统安全性方面的经济效益。
（4）安全检查表分析技术（SCL）
安全检查表是进行安全检查，发现和查明各种危险和隐患、监督各项安全规章制度的实施，及时发现并制止违章行为的一个有力工具。
由于这种检查表可以事先编制并组织实施，自20世纪30年代开始应用以来已发展成为预测和预防事故的重要手段。
（5）故障类型和影响分析（FMEA）
FMEA是一种归纳分析法，主要是在设计阶段对系统的各个组成部分，即元件、组件、子系统等进行分析，找出它们所能产生的故障及其类型，查明每种故障对系统的安全所带来的影响，判明故障的重要度，以便采取措施予以防止和消除。
FMEA也是一种自下而上的分析方法。
如果对某些可能造成特别严重后果的故障类型单独拿出来分析，称为致命度分析（CA）。
FMEA与CA合称为FMECA。
FMECA通常也是采用安全分析表的形式分析故障类型、故障严重度、故障发生频率、控制事故措施等内容。
（6）安全操作研究（OS）
安全操作研究亦称为可操作性研究（Operabilitystudy，简称OS）。
它是由英国帝国化学工业公司开发的一种分析方法。
该方法针对工艺（状态）参数的变动及操作控制中的偏差，分析各种偏差的原因及对系统的影响，针对其后果提出应采取的措施。
安全操作研究的特点是由中间的状态参数的偏差开始，分别向下找出原因，向上判明其后果，所以是从中间向两头分析的一种方法。
各种分析评价方法的特点比较见表所示。
常用危险评价方法比较表
4.评价方法的选用
选用评价时应根据对象的特点、具体条件和需要，以及评价方法的特点选用几种方法对同一对象进行评价，互相补充、分析综合、相互验证，以提高评价结果的准确性。
选择评价方法应考虑下列问题。
（1）评价对象（系统）的特点
根据评价对象的规模、组成部分、复杂程度、工艺类型（行业类别）、工艺过程、原材料和产品、作业条件等情况，选择评价方法。
（2）根据系统的规模、复杂程度选择
随着规模、复杂程度的增大，有些评价方法的工作量、工作时间和费用相应地增大，甚至超过容许的条件。
在这种情况下应先用简捷的方法进行筛选，然后确定需要评价的详细程度，再选择适当的评价方法。
对规模小或复杂程度低的对象，如机械工厂的清洗间、喷漆室、小型油库虽属火灾爆炸危险场所，可采用日本劳动省劳动基准局定量评价法（日本六阶段法的一部分）、单元危险性快速排序法等较简捷的评价方法。
（3）根据评价对象的工艺类型和工艺特征选择
评价方法大多适用于某些工艺过程和评价对象，如道化学、蒙德的评价方法等适用于化工类工艺过程的安全评价，故障类型和影响分析法适用于机械、电气系统的安全评价。
（4）评价对象的危险性
据过去的统计资料，对危险性较高的对象往往采用系统的、较严格的评价方法（如事件树、事故树、火灾爆炸指数法等）；反之，倾向采用经验的、不太详尽的评价方法（如直观经验分析、检查表法等）。
评价对象若同时存在几类主要危险、有害因素，往往需要用几种评价方法分别对评价对象进行评价。
规模大、复杂、危险性高的评价对象往往先用简单、定性的评价方法（如检查表法、预先危险性分析法、故障类型和影响分析等）进行评价，然后再对重点部位（单元）用较严格的定量法（如事件树、事故树、火灾爆炸指数法等）进行评价。
（5）评价目标
虽然对系统评价的最终目的是评价出系统的危险性（危害性）但在具体评价中可根据需要（或用户提出要求）对系统提出不同的评价目标，例如，危险（危害）等级、事故（故障）概率、事故造成的经济损失、危险区域（半径）等；故需要根据评价目标选择适用的评价方法。
（6）资料占有情况
如果评价对象技术资料、数据齐全，则可进行定性及定量评价并选择相应的定性、定量评价方法；若对象属于新开发性质，资料、数据不充分，又缺乏可类比的技术资料和数据，则只能采有预先危险性分析等方法进行概略性评价。
一些评价方法，特别是定量评价方法，应用时需要有必要的统计数据（如各因素、事件、故障发生概率、班次价标准目标值等）作依据；若缺少这些数据，就限制了定量评价方法的应用。
（7）其他因素
包括评价人员的知识和经验、完成评价工人的时限、经费支持状况、评价单位设施（软、硬件）配备和评价人员及管理人员的习惯、爱好等。
就道化法和蒙德法比较而言，①评价单元的主要物质是有毒物质，且对毒物危害要求有具体的评价指标时，应考虑选用蒙德法；②如评价要求对火灾、爆炸后的影响范围、最大可能财产损失、最大可能工作日损失和停产损失等有具体的反应时，可考虑选用道化法；③如要求对单元的火灾、爆炸、毒性危险因素指标有更全面的反应时，宜采用蒙德法；④在进行项目预评价时，由于整个项目还处于初步设计阶段，很多参数处于待定状态，此时采用道化法会更合适些。
（注：
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