两种安全评价方法在某汽油储罐区中的应用

常云海

(北京东方石油化工有限公司化工四厂，北京 102400)

两种安全评价方法在某汽油储罐区中的应用

常云海

(北京东方石油化工有限公司化工四厂，北京102400)

以某油库汽油罐区为例，运用池火灾和故障树分析等两种方法对罐区进行评价。制定安全检查表，从“人、机、料、法、环”等5个方面着手，对油库进行系统的隐患排查，制定并严格落实相应的安全对策措施，以不断提高罐区的本质安全水平。

安全评价 汽油罐区 池火灾 故障树分析

以某油库的储罐区为例，运用池火灾和故障树分析2种方法进行安全分析。用池火灾伤害数学模型，可以计算出死亡半径、重伤半径、轻伤半径；用故障树分析法分析储罐区的火灾爆炸事故原因。最后，综合上述2种评价方法，得出预防罐区火灾爆炸事故措施。

1 某油库储罐区基本情况

某油库现有立式钢制内浮顶罐8座，分为2个油罐区，其防火间距均为50 m，每区4座，每座罐容积均为2 000 m3，2个油罐区总储存容量为16 000 m3，储存油品均为汽油，汽油密度为740 kg/m3，充装系数为0.85，储存量为10 064 t。防火堤结构形式均为钢筋混凝土，容积均为3 000 m3，面积均为2 500 m2。储罐工艺参数为常温、常压。汽油属于甲类易燃液体。

2 运用池火灾对罐区进行评价

2.1 燃烧速度

依据《安全评价员使用手册》，汽油的燃烧速度取81 kg/(m2·h)，经换算，汽油的燃烧速度为0.022 5 kg/(m2·s)。

2.2 计算火焰高度

无风时，池火灾火焰计算高度[1]计算见公式(1)。

(1)

式中：h——火焰高度，m；

r——液池当量圆半径，m；

ρ0——周围空气密度，kg/m3；

g——重力加速度，9.8 m/s2；

dm/dt——燃烧速度，0.022 5 kg/(m2·s)。

计算得到池火燃烧火焰高度h=31.36 m。

2.3 计算池火燃烧时放出的总热辐射通量

无风时，池火燃烧放出的总热辐射通量计算见公式(2)。

(2)

式中：Q——总热辐射通量，W；

η——效率因子，范围0．13～0．35，取平均值0.24；

HC——液体燃烧热，汽油的燃烧热为43 700 kJ/kg。

经计算得：Q=226 650.7 kW。

2.4 计算目标入射热辐射强度

假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离(X)处的热辐射强度见公式(3)。

I=QTc/(4πX2)

(3)

式中：I——热辐射强度，W/m2；

Tc——热传导系数，在无相对理想的数据时，可取值为1；

X——目标点到液池中心距离，m。

根据热辐射强度公式(3)，分别计算热辐射强度为37.5，25，12.5，4.0，1.6 kW/m2时的X值，计算结果见表1。

表1 不同热辐射强度对应的距离

火灾损失值是以热辐射强度基础的，池火灾评价法给出了不同热辐射强度造成伤害和损失的关系，见表2。

表2 不同热辐射强度所造成的伤害和损失

根据表1、2可知：汽油储罐发生泄漏后在防火堤内形成液池，遇明火发生池火，池火焰高度可达31.36 m；以储罐区为中心，周围21.94 m半径范围内的设备设施全部烧坏，人员在1 min内撤不出则全部死亡；半径在21.94～26.87 m范围内的设施将严重破坏；半径在26.87～38.00 m之内的设施将受到不同程度损坏。

3 罐区火灾、爆炸原因故障树分析

3.1 确定顶上事件

汽油罐区最常见的事故是火灾爆炸，现将汽油储罐区火灾爆炸事故作为顶上事件。

3.2 编制故障树

汽油储罐区火灾爆炸故障树如图1所示。

3.3 定性分析

a)求故障树最小割集和最小径集。应用布尔代数化简法求该故障树的最小割集，最小割集共100个。为便于分析，通过对相应成功树的分析计算，得到故障树的最小径集共有4个：

P1={a} P2={x1,x2,x3,x4}

P3={x5,x6,x7,x8,x9,x10,x11,x12,x13,x14,x15,x16,x17,x18,x19,x20,x24}

P4={x5,x6,x7,x8,x9,x10,x11,x12,x13,x14,x15,x16,x21,x22,x23,x24}

b)结构重要度分析。根据求出的100个最小割集，故障树中25个基本事件的结构重要度顺序为：

3.4 分析小结

a)100个最小割集说明该油库危险性很大，可由100个途径导致顶上事件，如何有效控制这100个导致事故发生的途径是该油库安全工作的重点。

b)4个最小径集说明控制顶上事件的发生要从防止形成爆炸极限、杜绝油气泄漏、控制点火源以及杜绝油气泄漏和控制点火源相结合等4条途径入手，利用安全系统工程原理，从“人、机、料、法、环”5个方面进行危害识别、风险评估，辨识出事故隐患，提出整改方案和控制措施并加以落实。

c)火灾、爆炸事故的发生主要是由汽油泄漏达到爆炸极限并遇到点火源导致的，有效控制汽油泄漏和点火源是杜绝火灾、爆炸事故的关键。

图1 汽油储罐区火灾爆炸事故障树X1-法兰连接处;X2-管道破裂;X3-外溢;X4-罐体损坏;X5-车辆启动打火;X6-车辆尾气;X7-违章吸烟;X8-违章动火;X9-工具不防爆;X10-穿铁钉鞋操作;X11-打手机;X12-电器设备不防爆;X13-绝缘损坏;X14-电器短路;X15-接头不良;X16-衣服人体摩擦;X17-流速快;X18-内壁粗糙;X19-油液冲击储罐;X20-油液与空气摩擦;X21-无接地设施;X22-接地电阻过高;X23-接地设施损坏;X24-雷击火花

4 结语

通过运用池火灾模型进行计算，表明该汽油储罐发生池火后，池火焰高度可达31.36 m；以储罐区为中心，死亡半径为21.94 m，重伤半径在21.94～26.87 m范围内，轻伤半径在26.87～38.00 m范围内。

利用故障树法对汽油罐区火灾、爆炸事故进行系统分析，100个最小割集说明该罐区危险性很大，容易发生火灾、爆炸事故。针对罐区的危险性，4个最小径集是杜绝事故的途径。

结合2种评价方法的评价结果，针对性地制定综合、专业、专项安全检查表，从“人、机、料、法、环”等5个方面，对油库进行系统地隐患排查，制定并严格落实安全对策措施，加强安全“硬件”和“软件”建设，不断提高罐区的“本质安全”水平。

[1] 刘铁民，张兴凯，刘功智，等．安全评价方法应用指南[M]．北京：化学工业出版社，2005.

[2] 李美庆．评价员实用手册[M]．北京：化学工业出版社，2007.

[3] 中国安全生产协会.安全评价师(第二版)(国家职业资格一级、二级)[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2010.

TwoMethodsofSafetyAssessmentintheApplicationoftheGasolineTankArea

Chang Yunhai

(Beijing Dongfang Petrochemical Co., Ltd. the 4th Chemical Plant,Beijing 102400)

Taking a petrol depot tank for example, this paper uses two methods of pool fire and fault tree analysis to evaluate the tank. With two evaluation results, targeting to develop safety checklist from the five aspects of “human, machine, material, regulations, environment” to do safety inspection of hidden danger in the oil depot systematically, develop and strictly implement appropriate safety measures to strengthen the tank farm construction of hardware and software, therefore to continuously improve the safety level of the tank.

safety evaluation；gasoline tank；pool fire；fault tree analysis

2016-01-04

常云海，工学学士，2012-2014年首都经济贸易大学在职研究生安全科学与工程专业，注册安全工程师、一级安全评价师危化品安全标准化评审员，高级经济师，北京东方石油化工有限公司化工四厂安全环保部部长，长期从事安全环保工作。