基于风险分析的危险化学品物流企业平面布局研究

张永生，田宏



基于风险分析的危险化学品物流企业平面布局研究

张永生，田宏

（沈阳航空航天大学，辽宁 沈阳 110042）

随着国家化工产业的飞速发展和环境要求的日益提高，化工园区和企业逐步呈现大型化和集群化，危险化学品物流行业也随之发展起来，给化工园区和企业带来了方便的同时，危险化学品物流企业本身也增加了新的风险。本文在危险化学品物流企业风险分析的基础上，运用定量风险计算方法对企业内布局方案进行对比，最终得出合理的布局方案。从风险角度分析原始储罐失效后对临近罐区的影响，计算出损失半径，最终将风险转换成损失衡量，最终建立数学坐标曲线，通过不同曲线间的对比分析得出最合理的布局方案。

危化品物流企业；风险分析；合理布局

危险化学品本身有易燃、易爆、易发生化学反应、易挥发、腐蚀性等特殊性质[1]。根据有关资料，全世界每年生产超过4亿吨的化学品，达到500~700万种，在市场上流通的化学品超过80 000种，其中有很大一部分为危险化学品[2]。我国是危险化学品生产和运输大国，目前我国有6 000多种危险化学品[3]，常用有2 000多种，且这些危险化学品大都采用道路运输。

本文主要考虑危险化学品物流企业在建设过程中的道路布局问题。这里考虑的道路即运输危险化学品的罐车出入的道路，由于危险化学品运输罐车在运输危险化学品过程中容易引发事故，对临近的罐车以及储罐区造成影响，因此分析道路的布局问题就显得尤其重要。

1 危险化学品物流企业平面布局定量研究

针对此类企业风险的特点，本文研究了罐车出入企业的道路布局问题，卸油泵房位置固定，扩建了新的罐区后出入就涉及该片区域道路布局问题。为便于计算，本文罐车中假定运输的是满载航空煤油。考虑选取合适的路程单位，分别计算出单位路程点处的风险大小，进行曲线拟合。

1.1 初始场景事故的发生概率研究

事件树分析（ETA）是从一个起始事件开始，按事件的发展顺序考虑各个环节事件成功或失败，预测各种可能结果的归纳分析方法[4]。

运输罐车一旦出现泄漏，往往采取的应急措施是，罐车不再移动，立即启用周边的应急消防设备。以运输罐车储罐泄漏为初始事件，可以画出可燃液体泄漏的事件树，如图1所示。

参考固定储罐失效事件树，移动罐车失效场景以及失效频率虽然与固定储罐有出入，但是目前尚无此类罐车失效数据库，因此储罐的失效数据仍有一定的参考价值。

1.2 目标储罐失效概率模型

对危险化学品物流企业的道路合理布局研究中,运输罐车发生事故影响周边区域的方式有三种，即热辐射、超压和碎片。影响与否取决于罐车失效时释放的总能量或总物质量，以及二者之间的距离。下面就三种方式的计算方法作简要介绍：

（1）热辐射

热辐射的设备失效概率单位计算方法如下：

= 12.54 -1.8741 ln（）

式中：—设备失效单位；

—目标储罐失效时间，单位为s。

（2）超压

从常压储罐、压力储罐的角度考虑分析，建立以下计算方法：

=1+2ln（△0）

式中：—设备失效单位；

△0—静态超压峰值，单位为Pa；

1—概率系数；

2—概率系数。

其中，对于常压储罐1=-18.96，2=2.44；对于压力储罐1=-42.44，2=4.33。

图1 储罐可燃液体泄漏事件树

（3）碎片

爆炸碎片对目标储罐的破坏准则：

①当撞击深度大于（穿透）储罐壁厚时，储罐破坏；

②当撞击深度小于储罐壁厚时，储罐罐壳的声誉强度系数RSF≤临界剩余强度系数RSFcr时，储罐破坏。

式中：RSF—剩余强度系数；

在火灾爆炸事故中，目标储罐会同时受到热辐射、超压和碎片的共同冲击作用，只要其中一种能量作用方式超过了储罐罐体所能承受的阈值，可认为该储罐失效。

1.3 事故后果经济损失折算

由标准规范可知，当目标储罐遭受热辐射强度为37.5 kW/㎡时，热源中心到目标储罐范围内的储罐全部损坏，人员全部死亡，可计算得出相应储罐损坏半径和人员死亡半径。

财产损失经济折算：

L=π20

式中：L—财产损失折算值，单位为万元；

R—财产损失半径，单位为m；

0—事故发生罐区的财产平均密度，万元/㎡。

2 实例验证

某危险化学品物流企业，由于业务需求扩大，现将企业内部预留的一块区域扩建投入使用，增加了4个储罐，分别为T02~T05（航煤储罐、汽油储罐、汽油储罐、汽油储罐），T01为易燃液体泵房，为已有建筑。其中航煤储罐为容积为10 000 m³的拱顶罐T2，汽油储罐组包括3个单罐容积为10 000 m³的内浮顶罐T3、T4、T5。现4个储罐根据已有标准布置完成，关于道路布局有2个设计方案，下面将通过对比选出更合理的布局设计。

道路布局方案如下图所示：

图2 新建罐区道路布局方案一、二示意图

储罐区储罐参数如表1所示。

表1 储罐区储罐参数

表2 风险评级所需数据

不同项目方案的风险计算:由于本次风险计算目的是得出罐车在运输过程中可能对罐区造成的损失，本文意在提供一种风险计算方法，从罐车在泵房装载危险化学品开始到离开该区域，每个单位路程计算出在该点的损失期望，最终体现在损失期望/路程坐标轴上，通过对比分析得出两种方案的合理性。道路设计符合规范，距离罐区20 m。

方案一风险计算:由公式可以计算出事故罐车发生火球时对储罐区其他储罐的热辐射大小。由于当目标储罐受到的热辐射大于37.5 kW/㎡时，指定目标储罐为全损。因此，可以计算出目标储罐全损时地临界距离，以此判断目标储罐的损失情况。

通过火球失效模型计算公式得出，20方的航空煤油罐车泄漏失效后能导致目标储罐失效的临界距离是37.2 m。方案中单位路程点的目标储罐损失期望如表3所示。

表3 方案中目标储罐损失期望

通在计算某点损失期望值时，损失期望由三部分组成，财产损失、人员伤亡损失和储罐失效损失，由于死亡半径和财产损失半径是固定值，因此在不同点处的损失差值为储罐失效损失，为便于计算此处，只对比各个点的储罐失效损失，假定煤油储罐单个价值为V万元，汽油储罐单个价值1.5 V万元。可以得出两个方案的损失期望和路程曲线如图3所示。

图3 两种方案对比图

3 结 论

通过图3中两方案对比分析，可知在罐车运输过程中方案二这种道路布局方式，在运输过程中造成的损失期望相对较小，应选择方案二的布局方式。

通过方案二的曲线可以分析出，在这种道路布局过程中，前60 m有两段风险较大，出现峰值，实际建造过程中应重点考虑消防、屏蔽等方法对该段风险进行控制。

［1］余涛. 危化品道路运输安全防范研究[D]. 西南交通大学, 2009.

［2］吴宗之, 任常兴, 多英全. 危险化学品道路运输事故风险评价方法[M]. 化学工业出版社, 2014.

［3］沈斐敏. 物流安全[M]. 机械工业出版社, 2011.

［4］林柏泉, 张景林. 安全系统工程[M]. 中国劳动社会保障出版社, 2007: 272.

Study on the Layout of Hazardous Chemicals Logistics Enterprises Based on Risk Analysis

，

（Shenyang Aerospace University, Liaoning Shenyang 110136，China）

With the rapid development of chemical industry and the increasing of environment requirement, chemical parks and plants become larger and closer. There are also rapid growth in the industry of hazard material logistics, which brings convenience to chemical parks and plants, but also brings new risks. In this paper, two layout projects was compared by using quantitative risk assessment methods to find the sound project based on the risk analysis of hazard chemical logistic plants. Effect of original storage tankfailure on adjacent tanks was analyzed from the aspect of risk, damage radius was calculated. Finally, the risk was expressed by loss and mathematical curves were established, and then the most reasonable project was identified by comparing the curves.

hazard chemical logistics; risk analysis; rational layout

2017-09-16

张永生，男，硕士研究生，山东省聊城市人，2015年毕业于聊城大学安全工程专业，研究方向：系统安全理论及应用。

田宏（1964-），男，博士，教授，硕士生导师，研究方向：系统安全理论及应用。

TQ 086

A

1004-0935（2017）11-1115-03