道化学火灾爆炸法在某原油储备库安全评价中的应用*

石 磊

(咸阳市公安消防支队，陕西 咸阳712000)

0 引 言

公安部《火灾高危单位消防安全评估导则(试行)》(公消［2013］60 号)明确提出建立火灾高危单位消防安全评估制度［1］。大型原油储备库作为重要的火灾高危单位，开展必要的消防安全评价显然更加重要。目前，应用消防安全评价的方法也很多［2-3］，大体可分为定性分析法、半定量分析法和定量分析法，通常用到的有安全检查表法、预先危险性分析法、故障类型和影响分析、作业条件危险性评价法、危险可操作性、事故树法(EAT)、故障树法(FAT)法、道化学指数法、蒙德法和易燃易爆有毒重大危险源评价法等，其中半定量法主要有美国化学化司(Dow Chemical Company)火灾、爆炸危险性指数(F＆EI，Fire and Explosion Index)评价法［4-6］。而道化学火灾、爆炸指数法是化工领域安全评价广泛应用的一种方法，已发展到目前的第7 版，其主要原理是通过对工艺单元危险物质的辨识，以评价单元中的重要物质系数(MF)为基础，用一般工艺危险系数(F1)确定影响事故损害的大小，以特殊工艺危险性系数(F2)来表示事故发生的主要概率，并根据MF，F1，F2三者之间的关系，来确定工艺单元的危害系数(DF)和火灾爆炸危险指数(F＆EI)，并以此来确定危害区域和危害程度，即单元基本最大可能财产损失(Base MPPD)，然后根据生产工艺或储罐是否采取消防安全措施，求出安全措施补偿系数(C)，并确定事故发生时实际可能造成的最大可能财产损失(Actual MPPD)和停产损失(BI)［7-13］。由于文中的研究对象主要是某原油储罐的安全危险性，故采取道化学火灾、爆炸指数法，目的在于通过对商业储备油库的详细调查了解，熟悉物质性能、工艺流程和消防安全措施的基础上，运用道化学方法进行安全性能评估，确定可能引起火灾、爆炸事故发生或使事故扩大的依据，及时向有关部门通报潜在的火灾、爆炸危险性，为更好地做好原油库的消防工作提供理论依据［14-19］。

1 油库基本情况

咸阳某商业储备油库于2011 年5 月建成并投入运营，占地面积253 080 m2，总建筑面积101 798 m2，共设有7 个拱顶储罐，单罐设计库容100 000 m3，装满度85%. 油罐分区设置，每个分区设置7个油罐，单元分区内设有防火堤坝。罐区消防通道畅通，消防设施较齐全，设有独立和自动报警系统、自动喷水灭火系统和消防给水设施，储罐区有专用消火栓34 个，消防水泡数量38 门。为便于监控和管理，还没有消防控制中心，并进行联动监控，消防安全组织机构和消防管理制度健全。原油储罐物质储备情况见表1.

表1 原油储罐区物质储存情况Tab.1 Material storage conditions of reserve depot

2 实施评价

2.1 评价程序

根据文献［4 -5］确定的评价程序和方法进行评价。其基本程序如图1 所示。

2.2 评价计算

2.2.1 确定物质系数(MF)原油物质系数是(MF)是表示原油在燃烧或其他化学反应引起火灾、爆炸时释放能量大小的特征，是一个最基础的数值。通过查DOW 指数法附录，求出MF=16.见表2.

图1 道化学火灾、爆炸指数分析法计算程序图Fig.1 Dow’s chemical fire ＆ explosion index method calculating program

表2 原油道化学火灾、爆炸危险指数评价法Tab.2 Dow’s fire ＆ explosion hazard index evaluation method of crude oil

2.2.2 计算火灾、爆炸指数(F＆EI)

火灾、爆炸危险指数(F＆EI)反映的是事故可能造成的破坏，它由工艺单元危险系数(F3)与MF的乘积求出。而F3由一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2乘积求出，正常值范围1 ～8，若F3＞8，也按最大值8 计。F1有放热化学反应、吸热反应、物质的处理和输运、封闭式结构单元、通道、排放和泄漏控制等6 项内容，F2有毒性物质、负压、爆炸极限及附近操作、粉尘爆炸、压力、低温、易燃及不稳定物质的重要、腐蚀和磨损、泄漏-接头和填料、使用明火设备、热油交换系统和转动设备等12 项内容。根据油库的具体情况，参照道化学火灾、爆炸指数分析法关于有关系数的选择及确定标准，进行合理选值，求出F1=2.2，F2=3.35，F3=6.89，F＆EI=110.17.见表3.

2.2.3 计算暴露区域面积(S)

暴露区域面积意味着其内的设备将暴露在本单元的火灾或爆炸环境中，由暴露半径决定，按πR2计算。暴露半径R 用F＆EI 与0.83 乘积求出，它的单位可以是英尺或m，转化为m 还要乘以转换系数0.305. 本例中，F＆EI 为110.24，则求出R为28.24 m，S 为2 505 m2.

2.2.4 确定暴露区域内财产价值

暴露区域内财产价值可由区域内含有的财产(包括在其中贮存的物料)的更换价值来确定

更换价值=原来成本×0.82 ×增长系数

其中，上式中系数0.82 是考虑到事故发生时有些成本不会遭到损失或无需更换，如场地、平整、道路、地下管线和地基、工程等，如能作出更精确的计算，系数可以改变。由于文中所涉及的建设成本未知，更换价值以A 代替。

2.2.5 确定单元危险系数(DF)

危害系数(DF)由单元危险系数(F3)和物质系数(MF)确定，当F3＞8 时，则最大值8 来确定危害系数。它代表单元中物质泄漏或反应能量释放所引起的火灾、爆炸事故的综合效应。它的求出可以查表和通过计算得出，文中按照计算公式

Y=0.256 741 +0.019 886X +0.011 055X2-0.000 88 X3.

式中 X 为单元危险系数F3的值，原油的F3为6.89，MF 为16，计算得DF=0.63.

表3 原油火灾、爆炸指数(F＆EI)表Tab.3 Fire ＆ explosion index (F＆EI)table of crude oil

2.2.6 计算基本最大可能财产损失(Base MPPD)

基本最大可能财产损失(Base MPPD)由区域财产损失与危害系数的乘积求得，它是假定没有任何一种安全措施来降低损失。文中，DF 为0.65，暴露区域内财产价值设定为，则Base MPPD，为0.65 A.

2.2.7 计算安全措施补偿系数(C)

安全措施不仅能预防严重事故的发生，也能降低事故的发生概率和危害。安全措施可以分为工艺控制、物质隔离、防火措施三类，其补偿系数分别为C1，C2，C3。根据油库安全措施实际情况，经合理取值，计算得C1为0.696，C2为0.839，C3为=0.720 和原油罐区的安全补偿系数C 为0.420，经补偿后的原油库火灾、爆炸指数F＆EI*为46.3.见表4.

2.2.8 计算实际最大可能财产损失(Actual MPPD)

实际最大可能财产损失(Actual MPPD)表示采取适当(但不完全理想)防护措施后事故造成的财产损失，它由Base MPPD 与C 的乘积求得。如果这些防护措施出现故障，其损失值应接近于Base MPPD.文中已求出Base MPPD 为0.65 A，C为0.420，则求出Actual MPPD 为0.27 A.

2.2.9 确定可能工作日损失(MPDO)

MPDO 由确定的Actual MPPD，一般情况下，根据MPPD(X)与停工日(Y)之间正常值的方程式求出，如果能精确地确定停工日期，就可不采用方程来加以确定。方程式如下

正常值的方程式为

由于A 未确定，MPDO 无法求出，用d 代替。

2.2.10 确定停产损失(BI)

停产损失BI 按美元计，其计算公式如下

式中 VPM 为每月产值;0. 7 代表固定成本和利润。

表4 原油库安全措施补偿系数汇总表Tab.4 Crude summary table securitycompensation coefficient

3 油库安全评价结果

将上述对原油库安全评价结果进行汇总，结果见表5，表6.

表5 F＆EI 及危险等级Tab.5 Degree of hazard for F＆EI

表6 工艺单元危险分析汇总表Tab.6 Process unit risk analysis summary table

4 结 论

通过对该油库进行评价，油库在未采用安全措施之前，火灾、爆炸危险指数为110.24，危险等级为中等，通过采取各种安全措施后，火灾爆炸指数降为46.3，属于“最轻”，降了2 个等级，评价最大可能财产损失较基本最大可能财产损失下降41.27%.虽然火灾、爆炸指数下降到可接受范围，但如前言所述，由于其固有的危险程度是客观存在的，仍需要采取更加有效的安全措施，强化对储罐设施的维护保养，提高安全防范效能，确保消防安全。

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