道化学火灾爆炸指数法在某油库安全性评价中的应用

张晓伟，张晓鹏，朱根民

（1.河北峰煤焦化有限公司，河北邯郸056201；2.浙江海洋大学，浙江舟山316022）

道化学火灾爆炸指数法在某油库安全性评价中的应用

张晓伟1，张晓鹏2，朱根民2

（1.河北峰煤焦化有限公司，河北邯郸056201；2.浙江海洋大学，浙江舟山316022）

为了保障油库安全，采用道化学火灾爆炸指数法，以舟山市某油库在建油罐组为例，结合原油的潜在能量和实施的消防安全设施，对其储罐火灾爆炸危险性从未采取安全补偿措施与采取安全措施2种情况进行对比，得出该储罐组危险等级明显降低，符合安全性标准要求；也为该油库的事故风险预防和管理提供了科学依据。

油库；道化学火灾爆炸指数法；安全性评价

0 引言

油库是危化品基地重点防火防爆单位之一，油库中油品易燃易爆且易挥发，这些潜在的安全因素都会给工作人员及设备带来不同程度的风险和危害。因此，量化潜在的火灾、爆炸的预期损失，确定可能引起事故发生的设备，使有关技术人员了解各部门可能造成的损失，以便确定减轻事故严重性的有效途径则显得尤为重要[1]。

道化学火灾爆炸指数法是由美国道化学公司最早提出的，其主要目的是：客观地量化潜在火灾、爆炸的预期损失；确定可能引起事故发生的设备；向管理部门通报潜在的火灾、爆炸危险性[2]。该法既适用于生产装置的安全评价，也适用于储存系统的安全评价。经在石油化工等行业安全评价中多次实际应用证明，对具有燃烧爆炸危险性的储存系统进行危险性评价是非常适用的。

现以舟山市某油库为例，运用道化学火灾爆炸指数法来分析评估该油库在建储油罐组的风险等级。

1 油库基本情况

该油库位于舟山市定海区岑港镇，分三期工程，总库容达到296万m3：其中一期工程共建有储罐44座，总罐容量为22.4万m3（6座2000m3罐、24座3000m3罐、14座1万m3罐），2个5千t级泊位兼靠3万t的液货码头1座、5千t级干货码头1座、综合配套办公楼1栋、消防泵房1栋以及配套工艺管线、配电、供水、罐体组态、消防安全设施、泵组、各类机组、污水处理场等。二期工程共建有储罐31座，总罐容量为214万m3（3座3万m3罐、4座1.25万m3罐、8座5万m3罐、16座10万m3罐），配有中心控制楼、泡沫泵房、35KV总变电所、锅炉房、空压制氮及仓库维修间、消防楼、配电室及机柜间、各罐组配套雨水监护池及初期雨水池、油泵棚、消防环状管网、泡沫站等单项设施。三期在建罐组60万m3（6座10万m3罐），依托二期工程附属设施。

2 道化学火灾爆炸指数法的评价

2.1 评价程序[3]

（1）确定工艺单元；（2）确定物质系数；（3）计算一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数；（4）确定工艺单元危险系数；（5）确定火灾、爆炸指数；（6）确定安全措施补偿系数；（7）计算补偿后火灾、爆炸指数；（8）确定危险等级。

2.2 评价计算

2.2.1 确定物质系数（MF）

物质系数是表示在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸中物质所释放能量大小的内在特性，是一个最基本的数值[4]。

该油库三期在建罐组储运物料为原油，设计为甲B类，经查道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法（第七版）的物质系统和特性表，得原油物质系数MF=16。

2.2.2 计算一般工艺危险系数（F1）

一般工艺危险系数是确定事故危险程度的主要因素，它包括：吸热反应、放热反应、封闭单元或室内单元、物料处理与输送、排放和泄漏控制、通道6项内容[5]。各项取值之和即为单元一般工艺危险系数F1。

该油库三期在建罐组一般工艺危险系数的取值如下：A）放热反应：无，系数取0；B）吸热反应：无，系数取0；C）物料处理与输送：NF=3，易燃液体、罐装，系数参照取0.85；D）封闭单元或室内单元：露天，系数取0；E）通道：装置四周设环形消防车道，系数取0；F）排放和泄漏控制：按规范设有防火堤及消防废水池，系数取0。

综上，该油库三期在建罐组一般工艺危险系数计算如下：

F1=1.00+0+0+0.85+0+0+0=1.85

2.2.3 计算特殊工艺危险系数（F2）

特殊工艺危险系数是影响事故发生概率的主要因素，它包括：毒性物质、粉尘爆炸、负压操作、燃烧范围或其附近的操作、低温、易燃物质和不稳定物质的数量、腐蚀、接头和填料处的泄漏、明火设备的使用、转动设备、压力释放以及热油交换系统12项内容[6]。各项取值之和即为特殊工艺危险系数F2。

该油库三期在建罐组特殊工艺危险系数的取值如下：A）毒性物质：查表，NH＝1，系数为0.2；B）负压操作：常压储存，系数为0；C）燃烧范围或其附近的操作：当设备失灵时，储罐或设备将处于燃烧范围内，系数为0.30；D）粉尘爆炸：从本次项目的资料看，无粉尘爆炸危险，系数取0；E）释放压力：常压储存，查表得系数为0.16；F）低温：常温，系数取0；G）易燃和不稳定物质的数量：原油罐组一最大储量为48.6万t，计算总热量约为25.3×1012Btu（26.82×1012kJ），查图得，危险系数为1.2；H）腐蚀：项目物料具有一定的腐蚀性，又地处海边，腐蚀或侵蚀问题可能在发生，系数取0.50；I）泄漏：泵、法兰等连接处产生正常的一般泄漏，系数取0.30；J）明火设备的使用：罐组附近无明火，系数取0；K）热油交换系统：无，系数取0；L）转动设备：系数取0。

综上，该油库三期在建罐组特殊工艺危险系数的计算如下：

2.2.4 计算工艺单元危险系数（F3）

工艺单元危险系数F3的值是由一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2相乘得到，即

2.2.5 计算火灾、爆炸指数（F&EI）

火灾、爆炸指数是由工艺单元危险系数（F3）和物质系数（MF）相乘得到。由火灾、爆炸指数可判断单元火灾、爆炸破坏的严重程度[7]。该油库三期在建罐组火灾、爆炸指数的计算如下：

2.2.6 计算安全措施补偿系数（C）

该油库三期在建罐组安全措施补偿系数取值如下：（1）工艺控制补偿系数（C1）

A）应急电源：消防及自控为一级负荷，DCS以及重要仪表等设UPS电源，消防泵还采用柴油泵，取补偿系数为0.98；B）冷却：储罐均有固定式冷却水系统，取补偿系数为0.97；C）抑爆：常压储罐，设备本身有抑爆作用，取补偿系数为0.84；D）紧急停车装置：有关资料不详，暂不取系数；E）计算机控制：设计算机控制，取补偿系数为0.97；F）惰性气体保护：有关资料不详，暂不取补偿系数；G）操作规程：本项目未建成，暂不取补偿系数；H）活性化学物质检查：暂不取系数；I）其他工艺过程危险性分析：结合本项目提供的资料，取补偿系数为0.93。

综上，该油库三期在建罐组工艺控制补偿系数C1的计算如下：

C1=0.98×0.97×0.84×0.97×0.93=0.720

（2）物质隔离补偿系数（C2）

A）远距离控制阀：设自动切断阀等，取补偿系数为0.98；B）备用泄料系统：暂不取补偿系数；C）排放系统：储罐四周有防护堤以容纳泄漏物，不取系数；D）连锁装置：设DCS连锁系统，取补偿系数为0.98。

综上，该油库三期在建罐组物质隔离补偿系数C2的计算如下：

C2=0.98×0.98=0.960

（3）防火措施补偿系数（C3）

A）泄漏检测装置：安装了可燃气体检测报警仪，取补偿系数为0.98；B）钢质结构：钢结构涂覆防火涂层，取补偿系数为0.97；C）消防水供应：采用稳高压消防水系统，备用消防泵为自动柴油泵，给予0.94补偿系数；D）特殊系统：无特别说明，不取补偿系数；E）喷洒系统：不取补偿系数；F）水幕：不取补偿系数；G）泡沫装置：设自动控制的泡沫系统，取0.94的补偿系数；H）手提式灭火器/水枪：按规定将配备灭火器、消防栓，给予0.95补偿系数；I）电缆保护：不详，暂不取系数。

综上，该油库三期在建罐组防火措施补偿系数C3的计算如下：

C3=0.98×0.97×0.94×0.94×0.95=0.798

（4）安全措施补偿系数（C）

安全措施补偿系数C由工艺控制、物质隔离、防火措施3个补偿系数相乘得到，即

C=C1×C2×C3=0.720×0.960×0.798=0.552

2.2.7 计算补偿后火灾、爆炸指数（F&EI）′

补偿后火灾、爆炸指数（F&EI）′是由火灾、爆炸指数F&EI和安全措施补偿系数C相乘得到，即（F&EI）′=F&EI×C=108.336×0.552=59.801上述有关各项计算结果见表1和表2。

表1 火灾、爆炸指数（F＆EI）

1.工艺中的液体及气体2.贮存中的液体及气体3.贮存中的固体及工艺中的粉尘H.腐蚀与磨损I.泄漏—接头和填料J.使用明火设备K.热油热交换系统L.转动设备特殊工艺危险系数（F2）----0.1～0.75 0.1～1.50 0.1～1.0 0.15～1.15 0.5 -1.2 -0.50 0.30 0 0 0 3.66工艺单元危险系数（F3=F1×F2）火灾爆炸指数（F&EI=F3×MF）--6.771 108.336

表2 安全措施补偿系数

3 安全评价结果

根据道化学火灾爆炸指数法的火灾爆炸危险等级表（见表3），对该油库三期在建罐组安全措施补偿前和补偿后火灾爆炸指数的危险等级进行划分，结果见表4。

表3 火灾、爆炸危险等级表

表4 安全措施补偿前和补偿后的危险等级对比

4 结论

通过对该油库三期在建罐组进行火灾爆炸危险等级评价，在未采用安全补偿措施前，火灾爆炸危险指数为108.336，危险等级为Ⅲ（中等）；补偿后为59.801，危险等级为Ⅰ（最轻）。补偿前后危险等级下降了2个等级，符合安全性要求。但由于其固有的危险程度是客观存在的，因此仍需采取更加安全有效的措施，如构建安全监测预警及应急管理系统，以提高安全防范效能，确保消防安全。

[1]张冀东.道化学公司火灾爆炸危险指数法在LNG加气站储罐安全评价中的应用[J].内蒙古石油化工，2012（15）：40-41.

[2]程相党.道化学火灾爆炸危险指数评价法在安全评价中的应用[J].化工管理，2016（13）：114-115.

[3]杨韬.INNOVENE聚丙烯装置危害识别与风险预评价[J].广东化工，2013，40（16）：187-190.

[4]马洪金.石脑油罐区道化学火灾、爆炸指数评价[J].安全、健康和环境，2011，11（4）：30-33.

[5]李冬梅.原油储罐火灾事故环境风险评价分析[J].环境保护科学，2012，38（3）：91-94.

[6]陈晓君.细解道化学火灾、爆炸危险指数评价法对某汽油罐区的安全评价[J].科技创新导报，2012（10）：65-66.

[7]杨林娟，沈士明.工业风险分析与评价方法综述（一）[J].压力容器，2005，22（7）：45-49，56.

10.13752/j.issn.1007-2217.2017.01.010

2017-02-09

2016年浙江省科技计划项目（2016C31114）