LPG储配站多灾种危险性定量评价方法研究

周铭泽 申敏 赵江平

1.西安建筑科技大学资源工程学院 陕西 西安 710055

2.陕西省安全应急管理厅 山西 渭南 710018

随着社会经济的发展，对石油、天然气、氢气等液化石油气资源需求增多，每个城市都存在多个LPG储配站，用于区域内液化石油气的储存的分配。火灾调查数据显示，2020年国内发生1200起LPG储配站燃气火灾爆炸事故，在数量上比2019年增加1.26%，LPG储配站火灾爆炸事故发生会造成严重的财产损失与人员伤亡，因此LPG储配站具有多灾种危险性[1]。为保证LPG储配站生产安全，需定期开展多灾种危险性定量评价，通过对危险性分析得出LPG储配站多灾种危险指数值，确定LPG储配站多灾种危险等级，采取有效防御措施，将危险降到标准值以内，防止LPG储配站生产状态转换为危险状态。定量评价为LPG储配站火灾、爆炸、中毒等多灾种危险防御决策提供可靠的数据支撑，确保LPG储配站生产安全。但现行评价方法指标单一，导致多数情况下评价结果与实际情况存在差距，无法达到预期的评价效果，现行方法已经无法满足实际需求，为此提出LPG储配站多灾种危险性定量评价方法研究。

1 评价指标体系建立

根据LPG储配站多灾种危险性识别经验，针对其定量评价，选择火灾、爆炸、中毒危险性、危险抵消因子、周边环境、电力安全以及安全生产管理作为评价指标，建立评价指标体系如图1。

图1 LPG储配站多灾种危险性评价指标体系

图1多灾种危险性包括火灾、爆炸、中毒三种事故，危险性评价从事故严重性与事故易发性两个方面评价，事故严重程度由单元潜在危险指数决定，公式为：

式中，A为火灾、爆炸、中毒等事故严重程度；U为LPG储配站的物质系数；K为LPG储配站储存量的危险度系数；M为LPG储配站生产操作危险度系数，公式为：

式中，H为LPG储配站工艺系数；D为LPG储配站温度系数；S为LPG储配站压力系数；X为LPG储配站出入负荷系数；V为LPG储配站高压气体处理能力系数[2]。将式（2）代入式（1）中，求出事故严重度，公式为：

式中，N为LPG储配站事故易发性；s为LPG储配站爆炸性系数；w为气体燃烧性系数；a为液体燃烧性系数；f为固体燃烧性系数；h为自燃性系数；e为遇水易燃性系数；t为氧化性系数；n为毒性系数[3]。将事故易发性与事故严重度乘积可求出LPG储配站火灾、爆炸、中毒危险性[4]。危险抵消因子公式为：

式中，B为LPG储配站危险抵消因子；α为人员素质抵消因子；β为安全管理抵消因子[5]。生产安全管理抵消因子根据LPG储配站生产过程中机构建设与岗位职责、计划与实施、员工培训教育、日常检查、值班、隐患处理、个人劳工保护以及安全档案管理等综合确定，对以上各项目检查，内容包括：是否有设备维修计划、是否存在消防水带老化、是否制定应急培训计划、是否公式值班表、生产操作是否按照操作规程、是否公式应急处理流程、槽车卸车时司机是否滞留在驾驶室、气化炉燃烧气源压力表是否加限位标志、安全活动记录是否反应LPG储配站新标准，检查为是加1分，检查为否则减一分，以此累加分数确定LPG储配站安全生产管理抵消因子[6]。

2 多灾种危险性评价指标赋权

采用赋权法对指标体系中每个指标赋权，从指标体系中随机选择两个评价指标进行对比，如果指标1与指标2相比，对于LPG储配站多灾种危险性评价稍微重要，则指标1的标度值为1；如果对LPG储配站多灾种危险性评价一般重要，则指标1的标度值为3；如果对于LPG储配站多灾种危险性评价明显重要，则指标1的标度值为5；如果对于LPG储配站多灾种危险性评价不重要，则指标1的标度值为7[7]。按照上述规则确定每个指标标度值，根据指标标度值计算出指标权重系数，公式表示为：

式中，ϖ表示LPG储配站多灾种危险性评价指标权重系数；u表示指标标度值；p表示指标专家评分数[8]。

3 多灾种危险性定量评价

通常将设备中单独的一个部件叫做单元，并按其分类。LPG储配站每个单元都有特定的功能特点[9]。在LPG储配站中，每个装置可划分为一个单元，但散设在地上的液化石油气管道不作为独立的单元。针对每个单元的多灾种危险性定量评价，将指标权重系数与指标值代入到评价函数中，对LPG储配站多灾种危险性综合评价，计算危险性指数，计算公式为：

式中，ρ为LPG储配站多灾种危险性指标；iψ表示第i个指标值。危险性指数越大，则表示危险性越高，可以根据危险性量化结果，确定LPG储配站多灾种危险性等级，采取相应策略，实现LPG储配站多灾种危险性定量评价。

4 实验论证

4.1 实验准备与设计

选择某地区液化石油气储配站为实验对象，该地区液化石油气储配站占地面积约15600m2，由五条压力管道、一台蒸汽锅炉、两台发电机以及一台干式焦炉燃气柜等设备组成，储配站储存物体包括氢气、天然气，储配罐最大容量为5×104m3，工作压力为4.15kPa，参数如下表。

表1 LPG储配站参数表

该液化石油气储配站向北500m为居民区，向南50m为村庄，向东1000m为化工工厂，向西150m为一条河流。利用所提方法对该地区液化石油气储配站多灾种危险性定量评价，将该液化石油气储配站划分了8个单元，对每个单元危险性指数估算。

4.2 实验结果与讨论

指标筛选：本次对于所提方法验证，选择一致性系数和贡献度作为指标，一致性系数是指评价值与实际值相符程度，系数值区间在0-1公式为：

式中，RFA为一致性系数；x为LPG储配站多灾种危险性定量评价值；y为LPG储配站多灾种危险性指数实际值。系数越高，评价结果与真实情况越相符。贡献度是指评价结果对于LPG储配站多灾种危险防御措施采取及计划制定的贡献程度，贡献度使用KHFA软件测算，贡献度值区间在0-10之间，数值越大，评价结果贡献程度越大，评价效果越好。本次实验选择基于层次分析法的评价方法和基于模糊数学理论的评价方法与本文所提方法对比，将该LPG储配站10个单元评价值与实际值代入公式（7）中，计算一致性系数，统计实验数据见表2。

表2 LPG储配站多灾种危险性定量评价一致性系数统计

表2得出：所提方法一致性系数值在0.9以上，平均值为0.95，是基于层次分析法的评价方法一致性系数的0.56倍，是基于模糊数学理论的评价方法一致性系数的0.42倍，证明所提方法评价结果与实际情况相符程度方面更佳。实验统计每个评价项目评价结果贡献度见表3。

表3 LPG储配站多灾种危险性定量评价结果贡献度统计

评价结果：按照贡献度由大到小顺序排序，三种方法依次为所提方法、基于层次分析法的评价方法和基于模糊数学理论的评价方法，所提方法评价结果综合贡献度为8.95，比基于层次分析法的评价方法高将近3.13，比基于模糊数学理论的评价方法高将近3.42。实验总结：本文所提方法有效提高LPG储配站多灾种危险性定量评价一致性系数以及贡献度，有良好的可行性与可靠性。

5 结束语

在查阅相关文献资料基础上结合LPG储配站多灾种危险性定量评价工作实际情况，针对现行方法不足与缺陷，提出一种新方法，实现对LPG储配站多灾种危险性有针对性的定量评价，为LPG储配站重大事故救援预案，为危险防御方案制定提供有力数据支撑，提高LPG储配站安全管理水平，保障LPG储配站安全。