蒙德法评价方法的计算机软件开发及应用

秦华礼，桂 焱

（东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳 110819）

蒙德法评价方法的计算机软件开发及应用

秦华礼，桂 焱

（东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳 110819）

由于蒙德法评价方法的评价范围广泛，同时其评价结果比其他评价方法更全面、有效、切合实际，因而在易燃、易爆和有毒场所得到了广泛的应用。本文根据蒙德法评价方法的评价程序，利用Visual Studio软件编制了该评价方法的计算机软件，并将编制的计算机软件应用于某大型原油储罐储运场所。软件运行结果表明，蒙德法评价软件能够实现对易燃、易爆和有毒场所的定量评价，并根据计算机软件得到的评价结果给出了事故预防的相关建议。

蒙德法；易燃；易爆；模拟计算；软件开发

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.010

蒙德法是在美国道化学公司开发的道化学评价方法基础上，于1974年由英国帝国化学公司（ICI）蒙德部（MOND）在现有装置及计划建设装置的危险性研究中做了更合理的改进和补充后得到的一种评价方法。

对于管理措施而言，道化学方法对管理因素涉及较少［2］；蒙德法在道化学的基础上补充发展，所考虑的问题更加全面，并编写了“技术守则”指导评价［3］。因此，蒙德法的评价范围更加广泛，评价结果更加全面、有效、切合实际。

但由于其涉及的系数繁杂、计算指标较多，给评价人员带来一定的困难，因此，本文利用visualstudio编程，实现了蒙德法的软件化，从而使得该评价方法得以通过计算机实现。

由于原油储罐现处于快速发展期，且向着大型化、集约化的方向发展，10万m3及以上外浮顶油罐已成为国内原油储备工程建设的主要项目［4］，其危险性受到越来越多的关注，因此，选用原油储罐作为评价单元。

1　蒙德法主要评价步骤概述

1.1评价单元主要参数设定

本文中的评价单元选取营口港仙人岛原油储库为例，考虑到蒙德法的局限性，选择其中的一个储罐，将单个储罐作为评价单元，储罐单元与装卸作业区隔离，每个储罐容量10万m3，重充装系数为0.95，原油的密度为890 kg/m3。评价参数：①评价单元为原油储罐单元；②评价单元的主要物质为原油；③评价单元内物质总质量为84 550 t；④罐内压力为常压；⑤罐内温度为常温（25℃）；⑥评价单元高度为22m；⑦评价单元面积为72 600m2。

1.2危险系数的确定

蒙德法评价的关键就是危险系数的选取，主要包括以下7种重要系数。

（1）物质系数B。物质系数是表述物质在由燃烧或其他反应引起的火灾、爆炸过程中潜在能量释放大小的内在特性，是最基础的数值，用符号B表示［5］。计算公式为：

式中：ΔHc为重要物质的燃烧热值，kcal/mol；从式子中可以看出，物质的物质系数值只与其燃烧热成正比，与其他参数无关。原油的燃烧热值为41 870 kJ/kg。

（2）特殊物质的危险性M。蒙德法特殊物质的危险性涉及的项目共有10项，本评价单元中涉及的项目为混合及扩散特性，查阅混合及扩散的危险性系数M选取表，在单元所处的温度下，重要物质的黏性高时，物质系数为-20。本文采用丙烷类物质，物质系数选为0。

（3）一般工艺过程的危险性P。一般工艺过程的危险性共涉及6项，该评价单元中涉及的项目有仅是使用或单纯的物理变化，查询一般工艺流程危险性系数表，选择有完备的堤坝、与装卸作业隔离的可燃性物质的储存，该项危险性系数为10。物质输送，从上盖或底部出口进行填充或排空操作，该项危险系数选为50。

（4）特殊工艺过程的危险性S。特殊工艺过程的危险性涉及11项，改评价单元涉及的项目为腐蚀和侵蚀的危险性，腐蚀速度在0.5 mm/a以下，可能出现蚀凹或局部侵蚀，危险性系数为10；静电的危险性，考虑静电的危险和现场消除静电的措施，危险性系数选择10；接头和填料的危险性，该系数由接头情况和填料的密封情况决定，由于原油泵可能产生轻度泄漏，本评价单元系数选择为20。

（5）量的危险性Q。量的系数Q是以吨为单位，可以由物质质量和量系数关系图确定。关系图中量的最大值为10万t，本评价单元中，物质的量为8万t左右，查关系图可得，危险系数为900。

（6）布置上的危险性L。布置上的危险性共考虑了结构设计、多米诺效应、地下设施、地面排水沟等情况，该评价单元中涉及的项目为：结构设计中，对于开放式工艺构筑物，每个防护堤设在高7m以上的容器下，且每个容器均承载有1 t以上的可燃性物质，布置危险系数为15。

（7）毒性的危险性T。蒙德法中的毒性指标是关于毒性危险性的相对评分，及其对综合危险性的评价的影响，主要参考内容包括TLV值、物质的类型、短时间暴露、皮肤吸收和物理因素。

1.3补偿前评价指标计算［6］

（1）DOW/ICI全体指标D。D值用来表示火灾、爆炸危险潜能的大小，其计算公式为：

（2）火灾负荷F。F称为火灾负荷系数，表示火灾潜在的危险性，是单位面积内的燃烧热值。其计算公式为：

式中：K为单元内燃烧物质的总量，t；N为单元通常作业区域，m2；计算出火灾负荷F的单位为Btu/ft2；1 ft=0.304 8m，1 Btu=1 055 J。

（3）单元毒性指标U。单元毒性指标的计算公式如下：

（4）主毒性事故指标C。主毒性事故指标是单元毒性指标和量的危险系数的乘积，其计算公式如下：

（5）装置内部爆炸性指标E。装置内部爆炸的危险性与装置内物料的危险性和工艺条件有关，计算公式如下：

（6）气体爆炸性指标A。环境气体爆炸指标A的计算公式如下：

式中：m为重要物质的混合与扩散系数；t为工程绝对温度K；p为高压危险系数。

（7）全体危险性评分R。计算公式如下：

1.4补偿系数的选择及补偿后的指标计算

为了使评价结果真实可靠，需要根据评价单元的相关标准重新评估其危险性。主要是通过降低事故发生的可能性和减少事故发生后果的严重性这两个方面入手。

蒙德法涉及的补偿系数包括6个方面：容器系统补偿系数K1、工艺管理补偿系数K2、安全态度补偿系数K3、防火补偿系数K4、物质隔离补偿系数K5、灭火活动补偿系数K6。对主要的安全措施，逐项给定一个小于1的系数。

将上述各项补偿系数相乘便可得到6项补偿系数，见表1，相关公式如下。

补偿后火灾负荷：

补偿后爆炸指数：

补偿后气体爆炸指标：

补偿后全体危险性评分：

表1　蒙德法补偿系数表

续表

2　蒙德法评价方法的软件实现

Microsoft Visual Studio（简称VS）是美国微软公司开发的工具包系列产品。VS可以用来创建Windows平台下的Windows应用程序和网络应用程序，其计算过程复杂，为解决蒙德法评价过程中计算量大、评价周期长等问题，在对蒙德法评价流程详细了解的基础上，利用软件visual studio 2010，采用VB语言编程，通过计算机实现输入基本参数以后，便可给出评价结果，以及评价结果的分级，很大程度上提高了蒙德法评价方法的高效性和准确性。

成功登陆蒙德法评价软件后，输入已知的相关系数，即可得到补偿前评价结果，其评价过程系数的选择见图1。

图1　评价系数选择界面

蒙德法补偿系数前评价结果汇总见图2。

图2　补偿系数前评价结果

为了使蒙德法的评价结果更加准确可靠，需要根据所选案例的实际情况，选择相应的补偿系数后对其进行重新评价，软件的评价系数选择界面见图3。

图3　补偿系数选择界面

经过补偿系数后，重新计算的评价结果见图4。

图4　补偿系数后评价结果

3　结语

通过系数补偿前和补偿后的结果对比分析可知，在采用补偿系数后，爆炸指数和全体危险性分别下降了一个等级。火灾负荷和气体爆炸指标等级没有变化，但指标值大大下降，充分说明了采用的安全措施对评价单元的危险系数有直接的影响。

尽管如此，从评价结果来看，火灾负荷和全体危险性评分都处于极端的水平，气体爆炸指标处于非常高的水平。评价单元的危险性还是很严重，由此便可知道，该单元的安全问题不容小觑。为更好地避免事故的发生，除了严肃的管理和严格执行各项制度规程外，还需要经常注意储罐的液位计指数，时刻检查可燃气体报警系统的灵敏性，检查储罐是否出现裂缝或其附件法兰、阀门、弯头是否损坏，以及检查其他可能导致泄漏的因素。

通过实际验证，说明该软件能正确运行，结构合理，使用方便，可直接定量描述评价单元的危险指标，能避免繁杂的计算，减少手工计算量，具有一定的使用和推广价值。

［1］祝峰.火灾、爆炸、泄漏场所定量安全评价方法及事故后果分析［D］.郑州大学，2005.

［2］梁庆棠.蒙德法与道化法的选取［J］.中国安全科学学报，2000 （4）：58-61.

［3］钟茂华，范维澄，王清安，廖光煊.工业典型危险作业场所火灾预防与控制技术研究展望［J］.火灾科学，2000，8（2）：21-28.

［4］陈冬芳.超大型浮顶储罐多体力学分析与结构强度研究［D］.东北石油大学，2010.

［5］夏水国.Mond法在煤气车间危险性评价中的应用［J］.劳动保护科学技术，1996（2）：58-61.

［6］张曦，姜丰.蒙德法在火电厂液氨储罐评价单元的应用［J］.中国安全生产科学技术，2012（2）：191-196.

Development and Application of the Com puter Software of M ond Process Assessment M ethod

QIN Hua-li，GUIYan
（School ofResourcesand Civil Engineering，Northeastern University，Shenyang Liaoning 110819 China）

Due to the wide evaluating range of Mond process assessmentmethod，aswell as themore comprehensive，effective and practical evaluative results than thatof othermethods，it iswidely used in flammable，explosive and toxic sites.Based on the evaluation procedure ofMondmethod，the computer software of thismethod has been programmed by using Visual Studio software，and applied in a large oil tank storage place.The software running results show that Mond assessment software can conduct the quantitative evaluation of flammable，explosive and toxic sites，and give the relevant suggestions for preventing accidents according to the assessment results from the computer software.

Mond process assessmentmethod；flammable；explosive；simulating calculation；software development

10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.010

TP391.7

A

1004-8901（2016）04-0033-04

2016-04-26

国家自然科学基金资助项目（51374001）

秦华礼（1964年-），男，黑龙江佳木斯人，1994年毕业于东北大学安全技术及工程专业，硕士研究生，副教授，现主要研究系统安全科学及工程。