（交通运输规划与管理专业论文）公路运输液态化学品风险辨识及危险度评价研究.pdf

摘要 液态化学品是危险化学品中危害性最大的一类 其公路运输量大 频率高 范围广 保障液态化学品运输过程安全是运输任务中的关键 本文运用事故致因 理论中的危险源理论以及故障树分析方法 f 1 a 对液态化学品公路运输进行 风险辨识 分析了液态化学品公路运输过程中固有的或潜在的危险因素 并提出 液态化学品公路运输危险源监控对策 并运用事故后果模型定量表征了液态化学 品运输过程中发生火灾 爆炸 毒物泄漏事故时 对沿线公众人体健康造成的损 害 建立了基于事故发生可能性 严重性以及运输企业安全管理水平的危险度三 维评价模型 可对液态化学品公路运输危险度进行定性和定量相结合的综合分析 评价 应用模糊数学理论和灰色系统方法对液态化学品公路运输企业安全管理进 行了动态综合分析 最后 应用所建立的危险度三维评价模型 结合陕西某液化 气运输企业内部情况和具体运输路线 进行了危险度评价 并对结果进行了分析 表明该方法在解决此类复杂性问题上具有良好的可操作性 本文提出的评价方法 对公路运输其它种类的危险化学品也具有一定的借鉴意义 关键词 液态化学品危险源公路运输危险度三维评价方法 a b s t r a c t t h e l i q u i dc h e m i c a l si sab i g g e s th a z a r d o u sk i n do ft h ed a n g e r o u sc h e m i c a l s i t s r o a df r e i g h tv o l u m eb i g t h ef r e q u e n c yh i g h t h e s c o p ei sb r o a d s a f e g u a r d i n g t r a n s p o r t a t i o np r o c e s ss a f e t yo fl i q u i dc h e m i c a l si st h ek e yi nt h et r a n s p o r t sd u t y t h i s a r t i c l eu t i l i z e st h ed a n g e r o u ss o u r c et h e o r yo ft h ea n a l y z i n gc a u s ef a c t o ro fa c c i d e n t s t h e o r ya sw e l la st h eb r e a k d o w nt r e ea n a l y s i sm e t h o df f t a t or e c o g n i z et h er i s ko f t h e l i q u i dc h e m i c a lh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o n a n a l y z et h ei n h e r e n to rt h el a t e n t d a n g e r o u sf a c t o ri nt h el i q u i dc h e m i c a lh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o np r o c e s s a n dp r o p o s e t h ed a n g e r o u ss o u r c e m o n i t o r i n gc o u n t e r m e a s u r eo fh q u i dc h e m i c a lh i g h w a y t r a n s p o r t a t i o n t h e nh a z i n gu s e dt h ea c c i d e n tc o n s e q u e n c em o d e lt oq u a n t i t a t i v e l y a t t r i b u t et h eh a r mt ot h ep u b l i ch u m a n b o d yh e a l t ha l o n gt h er o u t ew h e no c c u r r i n gt h e a c c i d e n to ft h ef i r e t h ed e t o n a t i o n t h e p o i s o n d i v u l g e di nt h el i q u i dc h e m i c a l t r a n s p o r t a t i o np r o c e s s t h i sa r t i c l eh a se s t a b l i s h e dt h e3 一d i m e n s i o n a la p p r a i s a lm o d e l o fd a n g e r o u sd e g r e eb a s i n go nt h ep o s s i b i l i t y t h eg r a v i t yo ft h ea c c i d e n ta n dt h e t r a n s p o r t a t i o ne n t e r p r i s es a f e t yc o n t r o ll e v e l t h i sm o d e lm i g h tc a r r yo nt h e g e n e r a l i z e da n a l y s i sq u a l i t a t i v e l ya n dq u a n t i t a t i v e l yt oh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o nd a n g e r d e g r e eo fl i q u i dc h e m i c a l s h a z i n ga p p l i e dt h ef u z z ym a t h e m a t i c st h e o r ya n dt h eg r a y s y s t e mm e t h o dt oc a r r yo nt h ed y n a m i cg e n e r a l i z e da n a l y s i st ot h e h i g h w a y t r a n s p o r t a t i o ne n t e r p r i s es a f e t yc o n t r o lo fl i q u i dc h e m i c a l s f i n a l l y a p p l i e dt h e 3 d i m e n s i o n a la p p r a i s a lm o d e lo fd a n g e r o u sd e g r e ew h i c he s t a b l i s h e da n du n i f i e dt h e s h a n x is o m el i q u i dg a st r a n s p o r t a t i o ne n t e r p r i s ei n t e r i o rs i t u a t i o na n dt h ec o n c r e t e t r a n s i tr o u t et oc a r r yo nad a n g e r o u sa p p r a i s a la n dt h ea n a l y s i st ot h er e s u l t t h r o u g h t h e s em a yi n d i c a t et h i sm e t h o dt oh a v et h eg o o df e a s i b i l i t yi ns o l v e si nt h i sk i n do f c o m p l e xp r o b l e m t h ea s s e s s m e n tm e t h o dt h i sa r t i c l ep r o p o s e da l s oh a st h ec e r t a i n m o d e ls i g n i f i c a n c et ot h eh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o no fo t h e rt y p e sd a n g e r o u sc h e m i c a l s k e yw o r d s l i q u i dc h e m i c a l h i g h w a yt r a n s p o r t a t i o n 3 一d i m e n s i o n a la s s e s s m e n tm e t h o d d a n g e r o u ss o u r c e d a n g e r o u sd e g r e e 论文独创性声明 本人声明 本人所呈交的学位论文是在导师的指导下 独立进行 研究工作所取得的成果 除论文中已经注明引用的内容外 对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果 本声明的法律责任由本人承担 论文作者签名 弓溆编d 占年多月2 8 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品 知识产权归 属学校 学校享有以任何方式发表 复制 公开阅览 借阅以及申请 专利等权利 本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时 署名单位仍然为长安大学 保密的论文在解密后应遵守此规定 论文作者签名 弦缱褊函口石年s 月二g 日 导师签名 弓 5 年j 一月谬日 1 1 选题背景 第一章绪论 随着国民经济的快速发展 作为国民经济运转和城市运行所必须的重要工业 产品 包括各种危险品 如石油 天然气 剧毒化学品及其它危险品等 无论 是在生产还是生活领域都越来越被广泛使用 而与之相关的运输生产是危险品流 通过程中的重要环节 近几年我们国家每年公路运输危险货物约在1 2 亿吨左 右 其中剧毒氰化物类就达3 5 4 0 万吨 易燃易爆油品类达到1 亿吨 除运输 量上升外 道路运输危险货物的品种越来越多 危险特性越来越复杂 危险程度 越来越高 据世界卫生组织统计 目前仅用于工农业的化工物资就达6 0 万种 并且每年还要增加三千余种 其中具有明显或潜在危险的就达3 万余种 道路运 输危险货物已覆盖了爆炸品 压缩气体 易然液体 易然固体 氧化性物质 毒 害品和感染性物品 放射性物品 腐蚀性物品和杂类物品等9 种危险货物 这些 危险品由于性质活泼或稳定差 容易受外界条件影响 若在运输 装卸 贮藏作 业中 受到了光热 撞击 磨擦等条件的作用 就极易发生爆炸燃烧 中毒 腐 蚀 放射线辐射等严重事故 造成大量人员伤亡 财产损失 环境破坏 给国家 造成严重的经济损失和社会影响 目前 我国共有道路危险货物运输公司6 7 7 3 家 拥有车辆1 1 6 4 万辆 从业人员2 1 4 6 万人 这1 1 万多辆运输危险货物的车 辆行驶在全国各地 在运输过程的各个环节或因素中 其频率高 范围大 流动 性强 不易管理 运输危险品的车辆似流动的定时炸弹 稍有不慎 就可能引起 灾难性的后果 近年来 国内外在危险化学品运输方面 尽管一直朝着 本质安全化 的方 向发展 但是根据b f a b i a n o f c u r r o 等人对1 9 2 6 1 9 9 7 年意大利的3 2 2 2 起涉 及危险化学品事故进行的调查 发现其中4 1 的事故属于运输事故 表明运输事 故在所统计发生的事故中占相当比重 应引起重视 在我国 由于经济基础比较 薄弱 运输条件相对较差 对安全管理的重视程度不够 目前的交通运输体系中 道路运输因其机动灵活 快速及时 方便经济等特点 占据着极其重要的地位并 起着不可替代的作用 然而 公路运输也是最易发生交通事故的运输方式 其中 又以危险化学品公路运输的影响最为严重 1 9 9 9 年 仅陕西省就发生了2 0 0 多 起装运油类货物车辆的燃烧爆炸事故 2 0 0 5 年三月下旬前后不到十天的时间在 江西梨温高速和京沪高速公路就先后发生了危险化学品运输特大事故 造成了 5 0 多人死亡 多人受伤的严重后果 由此可见 危险品运输的安全隐患问题已 经非常突出地提了出来 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究状况 鉴于危险品国际运输关系到全球安全和环境保护 联合国早在二十世纪五十 年代就介入国际危险品运输法规制定工作 1 9 5 3 年 联合国经济社会理事会成 立了 危险货物运输专家委员会 专家委员会通常每两年召开一次大会 会议 对世界范围的危险货物运输问题进行广泛深入的讨论 做出许多重要的法规 决 定 以此作为指导 规范世界各国 国际组织危险货物运输的重要依据 1 9 5 6 年联合国首次颁布 危险品运输范本法规 u nm o d e lr e g u l a t i o n s 或译为模式 法规 也叫做 危险品运输建议书 r e c o m m e n d a t i o n so nt h et r a n s p o r to f d a n g e r o u sg o o d s 简称 危规橙皮书 o r a n g eb o o k 编制机构为 联合国 危险品运输和全球危险化学品分类和标签统一系统专家委员会 这部范本法规 每3 4 年修订一次 最新版本为2 0 0 3 版 第1 3 次修订 共2 卷7 章 约7 0 0 页 a 4 它适用于各种运输模式 国际民航组织 国际海运机构 以及欧陆公路 铁路和内河危险品运输法规都是以这个法规为蓝本 实际上成为当今世界各国制 定危险品运输法规的依据 目前世界上大多数国家都是在遵循联合国和相关国际组织技术法规原则前 提下 结合本国实际编制本国的危险货物运输管理技术法规 并建立相应的安全 管理机构 如美国建立了化学品运输安全委员会和国家救援中心 二者相互配合 工作 为事故急救人员 承运人 托运人以及办理危险货物的其他人员提供昼夜 2 4 小时支援服务 德国在危险货物运输管理上也非常规范 建立有完善的危险 货物运输事故应急系统 有专业的公路危险货物运输事故救灾队伍 并配备了各 种装置 2 在危险化学品运输风险辨识与评价方面 目前国外开展的主要是概率风险评 价 即事故发生前 预测可能发生什么事故及其可能造成的风险 美国公路安全 管理局从1 9 7 5 年起 m i c h i g a n 大学运输研究所从1 9 8 0 年起就建立了运输事故 数据库系统 利用这些数据库系统 可以很容易地对运输事故的频率分布进行统 计分析 2 0 世纪8 0 年代末 9 0 年代初 英国健康与安全委员会所属的危险物质 咨询委员会曾经组织力量 对铁路 公路和海上运输危险物质的风险进行了为期 五年的系统研究 1 9 9 2 年 d a v i e s 和l e e s 对英国的公路运输环境进行了调查 对不同类型的运输车辆 不同类型的道路在货物运输尤其是危险品运输过程中事 故的频率分布和伤亡人数分布进行了统计分析 后来 r o b e r t ob u b b i c o 等人又 提出了基于个人风险和社会风险的l p g 道路与铁路运输奉献分析方法 该方法引 用f n 曲线对l p g 道路和铁路运输带来的个人风险和社会风险进行了分析 为运 输路线沿途的个人和单位提供了风险判断依据 1 2 2 国内研究状况 危险化学品的安全管理事关人民群众生命和国家生产安全 事关社会稳定大 局 历来受到党和国家的高度重视 安全生产法 危险化学品安全管理条例 以下简称 条例 等国家法律法规实施以来 国家安全生产监督管理局又相继 发布了 危险化学品登记管理办法 危险化学品经营许可证管理办法 危险 化学品包装物 容器定点生产管理办法 及其实施意见 基本建立起危险化学品 安全管理的法律法规体系 国家标准化管理委员会也组织制定了一系列有关危险 化学品管理的国家标准 近期全国危险化学品管理标准化技术委员会审查通过了 4 9 项危险化学品管理强制性国家标准 即将由中华人民共和国国家质量监督检 验检疫总局发布实施 新标准的实施将对危险化学品的安全管理起到积极的促进 作用 目前国际上没有危险货物检验标准 有关国际危规只是技术法规 根据联 合国危险货物运输专家委员会第2 1 次会议 2 0 0 2 年7 月 工作报告 国际标准化 组织计划在2 0 0 3 年将联合国 关于危险货物运输的建议书 规章范本 中有关 危险货物试验内容编辑出版i s o 标准 因此本标准具有国际领先的技术水平 但是 建国5 0 多年来 我国道路危险货物运输开展的标准研究 制定工作很不 尽人意 科研基础极其薄弱 至2 0 0 1 年底在公路运输方面制定的与危险货物运 输安全直接有关的标准有 j t 3 1 3 0 1 9 8 8 汽车危险货物运输规则 j t 3 1 4 5 1 9 9 1 汽车危险货物运输装卸作业规程 g b l 3 3 9 2 1 9 9 2 道路运输危险货物车辆标志 g b l 8 5 6 4 2 0 0 1 车辆运输液体危险货物常压容器 罐体 通用技术条件 近年来 随着车载监控应用系统的普及 各大中型危险品运输企业纷纷选用 危险品运输车辆车载嵌入式监控 车辆行驶记录仪 来加强对危险品运输车辆 从任务派车到安全运输监控 以及车辆和驾驶员的安全监督管理等一系列安全管 理 尽可能降低危险品运输的安全隐患 并提高了企业的运营效率 一举解决了 原来危险品安全运输生产的许多问题 它综合了车载数字视频处理 车辆行驶记 录系统 g p r s c d m a 移动通讯网络系统和计算机网络技术 它能够跨地域对机 动性强 数量众多的移动目标实现有效监控 紧急救援和提供各种信息服务 车 辆视频监控系统由车载监控录像系统 无线数据传输系统 中心控制管理系统三 部分构成 其信息传递依靠g p r s c d m a 手机网络系统 只要有手机信号的地 方 所有车载目标都能够得到有效的跟踪 监控管理 而在风险评价方面我们国家起步较晚 且主要集中在固定危险源的风险评价 方面 危险化学品公路运输风险评价工作是一个综合性的课题 南开大学的刘茂 等人采用沸腾液体扩展蒸汽爆炸模型对高速公路丙烷罐车爆炸事故进行了详细 的后果分析 确定了爆炸影响范围 孙猛等人对危险化学品公路运输事故进行了 多方面分析 并提出了一些可行建议 但与发达国家相比 无论是技术上还是管 理上 我国在危险化学品道路运输方面还存在着显著的差别 还有许多课题值得 研究 1 3 本文研究目的 内容和方法 1 3 1 研究目的 随着中国加入w t o 我国的管理机制需要与世界接轨 道路运输安全问题 也不例外 目前我国道路运输安全问题较为严重 国内也开展了一系列有关研究 取得了较为显著的成绩 在此同时 特殊物品的运输安全问题也不容忽视 特别 是危险化学品安全运输问题 近年来 我国连续出现危险化学品运输重 特大事 4 故 造成了极其不良的影响 目前 国内对于危险化学品公路运输的安全研究才 处于起步阶段 尚未发展成熟 大力开展危险品公路运输的安全研究具有非常重 要的意义 根据英国原子能委员会安全事务局编写出版的国际性重大危害事故数据库 1 9 9 6 年版 m h i d a s 光盘 经对m h i d a s 计算机检索表面 液态危害源引起的事 故占全部化学事故的7 1 5 其致伤 亡人数分别占全部事故的9 3 5 和9 5 4 液态危害源事故造成经济损失占全部事故损失的9 9 3 这组数据表明液态危害 源 主要是液体和液化气 的危害性大于气 固态危害源 其原因 液体比固体容 易泄漏挥发 而液化气泄漏比气体产生更高的毒气浓度 鉴于这种情况 本文选 用液态化学品这种极具代表性的物质来进行公路运输风险分析和研究 本研究目的就是通过对公路运输液态化学品风险辨识来帮助有关人员了解 液态化学品的危险特性及其事故后果产生的影响 掌握运输过程中导致灾害事故 的多种因素及其逻辑关系 发现并查明运输过程中固有的或潜在的危险因素 进 而提出公路运输液态化学品危险源监控对策 通过对公路运输液态化学品危险度 的三维评价研究 一方面可以对有关液态化学品运输企业内部那些最可能造成运 输事故以及加重事故后果的因素进行评价 使管理或操作人员得出一定的事故风 险度值 确定潜在事故隐患的风险范畴 并通过系统的信息反馈 使管理者查找 到存在事故隐患的部门及事故致因 以便决策者选择减少风险的管理方案 且通 过管理手段降低事故风险值 另一方面 危险度评价过程结合了沿线道路环境及 其事故发生情况 科学合理的评价结论也可为液态化学品运输企业提供最佳运输 路线选择的依据 减少运输过程中外部不安全因素的干扰 从而进一步强化公路 运输液态化学品安全运行 1 3 2 研究内容 本论文的研究内容如图1 1 所示 图1 1 研究内容构成图 1 风险辨识与分析 本研究根据事故致因理论 从危险源角度出发分析评价公路运输液态化学品 风险水平 定量分析了液态化学品的火灾 爆炸和毒性危险性 利用基于可能性 分布的故障树方法 分析了公路运输液态化学品过程中固有的或潜在的危险因 素 并提出公路运输液态化学品危险源监控对策 以便决策者选择减少风险的管 理方案 通过管理手段降低事故风险值 2 危险度三维评价研究 通过对公路运输液态化学品隐患进行安全评价 变被动的事故处理为主动的 事故预测 传统危险货物储运风险评价多是以单个风险因素为评价对象 没有重 视研究同一区域内众多风险因素的综合评价 在理论和实践方面均显不足 新兴 的风险评价则是对区域内多个风险因素进行的综合评价 它在定量评价区域内多 6 个风险因素的基础上 能够得到区域风险评价的综合指数 或风险度 为实旆安 全管理和制定安全法规提供科学依据 本论文参照国内外相关资料 在原有的评 价方法基础上 运用数学手段 利用安全系统工程学原理和安全经济学原理 提 出事故发生可能性 严重性和运输企业安全管理水平为三维矢量的公路运输液态 化学品危险度三维定量评价方法 建立了三维评价模型 并对可能性 严重性 运输企业安全管理水平进行明确分级 定性等级赋予一定分值 并应用数学手段 对模型的三维矢量进行定量化计算 1 3 3 研究方法 1 采用事故致因理论中的危险源理论 对公路运输液态化学品进行风险源 项分析 并选择事故后果模型对可能发生的事故后果进行定性和定量分析 2 应用事故树分析法 f a u l t t r e e a n a l y s i s 对公路运输液态化学品过程中的危 险危害因素进行了定性分析 并提出危险源控制对策 3 运用三维评价理论对公路运输液态化学品过程中的危险度进行定量预测 4 应用模糊数学理论和灰色系统方法 对公路运输液态化学品企业安全管 理进行了动态综合分析 第二章公路运输液态化学品风险识别 2 1公路运输液态化学品风险源辨识 液态化学品运输过程中重大火灾 爆炸 毒物泄漏事故的起因和影响不尽相 同 但都有一个共同特征即是因失控的事件而引起 导致公路运输液态化学品车 辆驾驶员及周边区域人员伤亡 或者是导致财产损失和环境严重破坏 或者是两 者兼有 事故发生的根源是由于大多数液态化学品本身属于易然 易爆 有毒危 险物质 具有引发灾难事故的能量 事故致因理论是系统安全的基石 支撑了系统安全科学理论和方法的发展 回顾事故致因理论的历史 逐渐产生了事故频发倾向理论 事故因果理论 管理 失误理论 能量意外释放理论 危险源理论等 本文主要依据危险源理论对公路 运输液态化学品风险进行评价 危险源是指可能导致火灾 爆炸 毒物泄放 放射性物质泄漏 建 构 筑物 坍塌等重大人身伤亡和财产重大损失的设施 它是在一定程度上具有可观测性和 可控性的人造系统 何学秋教授提出危险源是产生和强化负效应的核心 危险能 量爆发点 实际上 危险源是指能给人类带来生命 财产或环境破坏损失的客观 存在 根据危险源系统论 从危险源在事故发生 发展中的作用 把危险源划分为 第1 类危险源和第1 i 类危险源两大类 在生产 生活中 能量既可以是社会发展 的推动力 也可能是灾害事故的作蛹者 为了利用能量 让能量按照我们的意图 在系统中流动 转换和做功 我们必须采取措施约束 限制能量 即必须控制第 1 类危险源 实际上 绝对可靠的控制措旌并不存在 在许多复杂因素作用下 约束 限制第1 类危险源的措旖能失效 从而导致事故 这里我们把能导致能量 或危险物质的约束或限制措施破坏或失效的各种不安全因素称作第1 i 类危险源 从系统安全的观点来考察能量或危险物质的约束或限制措施破坏的原因 根据札 别塔基斯危险源理论 第1 i 类危险源应包括人 物 环境三个方面的问题 如容 器破裂 驾驶员及维修人员等的失误 道路环境不良等 事故的发生是两类危险 源共同作用的结果 第1 类危险源的存在是事故发生的前提 是由物质固有属性 决定的 客观存在的危险源 但是如果没有第1 i 类危险源出现破坏而失去对第1 类危险源的控制 能量或危险物质也不会发生意外释放 因此第1 i 类危险源的出 现是第1 类危险源导致事故的必要条件 在事故的发生 发展过程中 两类危险 源相互依存 相辅相成 第1 类危险源在发生事故时释放出的能量或危险物质 是导致人员伤害或财务损失的主体 决定事故后果的严重程度 第1 i 类危险源出 现的难易则决定了事故发生可能性的大小 从危险源角度出发评价公路运输液态 化学品发生事故的原因 既包括了人的不安全行为和物的不安全状态 又强调了 事故严重程度与可能性 可以比较全面地描述公路运输液态化学品的危险性 对公路运输液态化学品进行风险源项分析 目的是确定公路运输液态化学品 的风险因素和风险类型 并对可能发生的事故后果进行定性和定量分析 首先应 对公路运输液态化学品过程 包括装卸和运输 及运输过程中道路周边环境进行 调查研究 收集有关资料 对危险源进行分类 然后 分别对运输过程中两类危 险源进行鉴别和分析 并对第1 类危险源的危害后果进行判别和评估 最后提出 危险源监控措施 提高安全运行效率 2 2 第1 类风险源辨识及分析 2 2 1液态化学品危险特性 液态化学品包括液化气体和常温常压下的液体 公路运输中的液态化学品数 量大 种类多 理化特性各不相同 存在的危险特性主要有以下几个方面 1 易燃性根据 建筑设计防火规范 中 储存物品的火灾危险性分类 标准 闪点低于2 8 c 的液体为甲类危险物品 闪点于2 8 c 和6 0 c 之间的液体为乙 类危险物品 按照其划分标准 绝大部分液态化学品都具有较高的火灾危险性 甲类 乙类危险物品 如苯 丙烯睛 闪点低 挥发性强 在空气中只要有很小的 点燃能量 就会燃烧 2 易爆性可燃液体挥发出来蒸气与空气混合 浓度处于爆炸极限范围时 遇到一定能量的着火源 容易发生爆炸 爆炸极限范围越宽 爆炸下限越低 爆 炸的危险性就越大 3 较大蒸气压甲类 乙类可燃液体大多是些蒸气压较大的液体 它易产生 能引起燃烧所需的最低限度蒸气量 蒸气压越大 其危险性也越大 温度对蒸气 压大小影响很大 温度升高 其蒸气压迅速增大 因此盛装可燃液体的容器 如 储罐 槽车等 应有足够的强度 以防止容器涨裂 同时 还应远离热源 火源 4 易积聚静电荷性据资料 电阻率在1 0 一1 0 q c r l 范围内的液体容易 产生和积聚静电 且不易消散 苯 甲苯 氯仿 苯胺 柴油等均有可能产生静 电作用 在化学品储运 装卸过程中 静电的产生和积聚量大小与管道内壁粗糙 度 流速 运送距离 设备的导电性有关 5 易扩散 流淌性液态化学品的粘度一般较小 容易流淌扩散 同时 由于其渗透 浸润和毛细管引力等作用 而扩大其表面积 使蒸发速度加快 并 向四周迅速扩散 与空气混合 遇有火源极易发生燃烧爆炸 另一方面 可能造 成水 土地及大气环境的污染 危害人体健康 液态化学品的蒸气一般比空气重 容易滞留在地表 水沟 下水道及凹洼等低洼处 并且贴着地面流向远处 往往 在预想不到的地方遇火而引起火灾或爆炸事故 同时 增大了地面人员油气中毒 的危险性 2 2 2 液态化学品火灾危险性分析 在公路运输过程中 一旦发生液态化学品泄漏 如果没有及时地处理 遇到 火源时 液态化学品就很容易发生火灾事故 针对液态化学品的火灾模型进行对 比研究 选用地面池火灾模型 沸腾液体扩展蒸气爆炸 b l e 伤害模型对 液态化学品火灾危险性进行分析 1 地面池火灾模型 在液态化学品运输过程中 发生泄漏事故 当大量的可燃性液体自槽罐泄漏 到地面后 将向四周流淌 扩散 一直流到低洼处或人工边界 如防火堤 岸墙 等 逐渐形成一定厚度的液池 这时如遇火源 液池将被点燃 发生地面池火 灾 由于火灾发生在运输过程的开放空气环境中 空气供应充足 燃烧比较完全 生成的有毒有害气体和尘烟较少 人员可以自由地逃离火灾现场 在这种情况下 热辐射是人员伤亡和财产损失的主要原因 1 液池半径的计算 保守认为泄漏化学品无蒸发 充分蔓延且地面无渗透 地面为混凝土 最小液层厚度h m m o 0 0 5 m 假设液体以泄漏点为中心呈扁圆柱 形在光滑表面上扩散 只考虑瞬时泄漏 泄漏时间不超过3 0 s 这时液体半径r 1 0 m 用下式计算 2 1 式中 w 一泄漏液体量 k g 对于单罐储存 w 取罐容量的5 0 对于双罐储 存 w 取罐容量的7 0 对于多罐储存 w 取罐容量的9 0 如l o t 充装量规格的车辆单罐槽车的w 取5 0 0 0 g 一为重力加速度 9 8 m s 2 p 一为设备中液体压力 p a 2 池火灾火焰高度的计算 火焰高度为 z d 南r c z 吲 式中 p 一周围空气密度 l k g m 3 d 一池直径或当量直径 m g 一重力加速度 取9 8 m s 2 棚 一单位表面积燃烧速度 k g m 2 s 一些可燃液体的燃烧速度如表 表2 1可燃液体的燃烧速度 物质名称汽油煤油柴油重油 苯甲苯乙醚丙酮甲醇 燃烧速度 8 1 9 2 5 5 1 l 4 9 3 37 8 1 1 6 5 3 71 3 8 3 71 2 5 8 46 6 3 65 7 6 k g m 2 s 3 火灾持续时间t 的计算 火灾持续时间 s 为 w t 一 行r 4 火焰表面热辐射量的确定 火焰表面的热辐射通量为 1 1 2 3 d h c 加 g d 面i 矿 式中 q 一火焰表面的热通量 w m 2 一热辐射系数 可取 0 1 2 4 h c 一液体燃烧热 j k g 5 视角系数v 视角系数v 按莱 r a i 和卡雷卡 k a l c l k a r 提供的方法计算 即 y 扼两习 2 5 彤 盯c t a n h s 一1 尸5j i l p k s u v n a b j a a 2 1 0 一 a r c t a n a 1 s 1 a 1 s 1 0 5 a b 一1 s a r c t a n b 1 s 1 0 1 s 1 0 5 b 2 1 0 5 b a 一1 s a r c t a n a 1 s 1 a 1 s 1 0 5 a 2 1 0 5 k a r c t 趾 s 一1 s 1 0 5 a m 2 s 2 1 2 s b 1 s 2 s 式中 h 一火焰高径比 s 一目标到火焰垂直轴的距离与火焰半径之比 a b j k a b 为中间变量 6 目标接受到的热辐射通量q 池火灾的危险性分析需要知道目标接受的热辐射通量进而判断火灾对不同 距离目标物的伤害程度 目标接收到的热辐射通量计算公式如下 q q o 1 0 0 5 8 1 n r v 2 6 式中 q 一目标接收到的热辐射通量 w m 2 r 一目标到液池中心的水平距离 m v 一为视角系数 根据上式 取不同的r 值 就可得到车辆罐车池火灾热辐射通量随距离的分 布 2 沸腾液体扩展蒸气爆炸 b l e v e 伤害模型 沸腾液体扩展蒸气爆炸是指液态化学品容器在外部火焰长时间烘烤下 储罐 的强度将逐渐降低 当强度下降到一定程度时突然破裂 压力平衡被破坏 液体 急剧汽化 并随即被火焰点燃而产生的爆炸 或者由于机械碰撞 制造上的缺陷 及腐蚀等使内部压力过高时造成容器破裂 所盛液体突然泄漏 并在环境温度高 于其沸点时急剧汽化 从而产生的爆炸 在这一过程中 虽然也有碎片和爆炸波 产生 但爆炸火球的热辐射是最主要的伤害因素 沸腾液体扩展蒸气爆炸产生火 球对人体的伤害评价主要分为三个部分 a 征的描述包括火球半径的计算和火球持续时间的计算 b 受到的热辐射通量的计算 c 受到的热量计算 1 火球直径 火球的直径由下式计算 1 dc 5 8m j 2 7 式中 d c 一为火球的直径 m m f 一是火球中消耗的可燃物质量 k g 对于单罐储存 取罐容量的5 0 对于双罐储存 取罐容量的7 0 对于多罐储存 取罐容量的9 0 2 火球持续时间 火球持续时间的计算 1 t 0 4 5 m j当m r 1 0 0 0 m g m 3 人员受到轻度危害 中度危害 1 7 9 9 0 m g m 头晕 头痛 兴奋或嗜睡 恶心 呕吐 脉缓 严重时麻醉 记忆丧失 5 事故污染计算结果 按照选定模式带入丙烷源强参数及扩散条件 对各风险源事故状态下的污染 范围及方式进行计算 本文在此选取1 0 0 0 m m 3 和1 7 9 9 0 m g m 3 这两个对人体产生 伤害的闽值浓度可能分布的最大距离作为评价标准 计算结果见表2 3 和2 4 表2 3 瞬时面源泄漏时丙烷蒸气的危害距离 瓒 1 0 0 0 m g m 3 1 7 9 9 0 m g m 3 时 度 闻 危害距离 m 危害距离 m 1 0 i n i n 2 2 5 7 8 12 5 0 7 0 0 2 0 m i n 7 2 8 1 4 7 08 0 7 1 2 8 5 3 0 m i n1 2 5 0 2 1 3 51 4 2 4 1 8 4 5 4 0 m i n1 7 9 5 2 7 9 02 1 0 0 2 3 1 0 5 0 m i n2 3 5 0 3 4 2 0 6 0 r a i n 2 9 1 0 4 1 0 0 表2 4 连续面源泄漏时丙烷蒸气危害距离 风速静风l m s非静风4 8 m s 泄漏孔径l o m r nl o o m ml o m ml o o m m 泄漏状态气态液态气态液态气态液态气态液态 1 0 0 0 m g m 3 7 2 2 9 51 0 2 0 3 0 0 0 2 9 1 3 04 2 11 7 5 0 1 7 9 9 0 m g m 3 1 55 51 9 87 7 0 1 7 9 9 0 m g m 3 人员受到中度以上危害 2 0 m i n 时 8 a r 7 1 2 8 5 米范围内 人员受到中度以上危害 在发生丙烷特大型泄漏 泄漏孔径l o o m m 事故时 在静风条件下 距泄 漏处1 9 8 m 范围内 浓度 1 7 9 9 0 m g m 3 人员受到中度以上危害 在1 0 2 0 m 范 围内 浓度 1 0 0 0 m g m 3 人员受到轻度危害 2 3 第1 i 类风险源辨识及分析 公路运输液态化学品就是将液态化学品从某个地区运送到另一地区的过程 这个过程中 液态化学品罐车一直处于动态 环境十分复杂 导致公路运输液态 化学品事故的原因也多种多样 公路运输液态化学品第1 i 类风险源辨识就是将公 路运输液态化学品作为研究对象 作为一个系统 认识其中的危险因素并确定其 特性的过程 本文对公路运输液态化学品第1 i 类风险源的辨识工作首先从对研究 对象的调查出发 然后在调查分析的基础上 构造公路运输液态化学品过程危险 性故障树 分析运输过程中导致灾害事故的多种因素及其逻辑关系 发现并查明 运输过程中固有的或潜在的危险因素 将判断出的危险源分类 进而找出避免事 故发生的最佳安全对策 以利于统一管理和提出措施 2 3 1 调查的内容 公路运输液态化学品系统是一个由车辆罐车等硬件系统 包括承载行驶部 分 储运容器 装卸系统和安全附件 操作人员 包括驾驶员 押运人员 装 卸人员等 道路环境 管理系统等组成的动态复杂系统 影响公路运输液态化 学品系统安全性 可靠性的主要因素有罐车及安全附件等硬件故障 安全管理运 行状态和人的不安全行为等 这些因素具有广泛性 具体性和复杂性的特点 因 此 在对公路运输液态化学品系统安全性进行调查时 主要还是以操作现场为主 要依据 充分调查引起公路运输液态化学品事故的因素集 一般考虑各种硬件设 备的使用情况 各种防护措施是否到位 各项操作工艺是否符合标准以及是否有 管理缺陷 人为因素带来的危险等 2 3 2 调查方法 为了调查工作的简便和全面 根据公路运输液态化学品中危险因素存在的情 况 可采用以下几种方法进行调查 现场观察法通过对液态化学品包装 装卸 车辆检查以及安全生产检查等 现场观察 可发现存在的危险 从事现场观察的人员 要求具有本企业所经营的 危险化学品安全知识与操作技术 掌握完善的职业健康安全法规 标准 安全检查表法运用运输企业己编制好的安全检查表 进行系统的安全检 查 可辨识出生产中存在的危险因素 问卷调查法要求液态化学品运输系统所涉及的操作人员 根据本岗位的设 备情况 操作情况 自身素质情况 作业环境及操作规程的完善情况 找出本岗 位可能造成公路运输液态化学品事故的危险因素 信息分析法查阅液态化学品运输企业的运输事故记录 并从有关类似企 业 文献资料 专家咨询等方面获取有关危险信息 加以分析研究 辨识出系统 中存在的危险因素 标准对照法依据国内外相关法规和标准及危险化学品运输安全性评价标 准 对系统内的安全管理 车辆设备 附属设备 作业环境及人员状况进行检查 评价 找出不符合标准的项目 事故频次法在总结系统内事故教训的基础上 对已发生公路运输液态化学 品事故的原因 事故的防范措施及再次发生事故的可能性进行调查 对事故频次 较高的情况进行统计 上述几种危险辨识方法从切入点和分析过程上 都有各自特点 也有各自的 适用范围或局限性 在实际运用中 往往一种方法是不够的 需要综合运用多种 方法 2 3 3 公路运输液态化学品过程故障树分析 f t a 公路运输液态化学品发生火灾爆炸事故必须具备两个基本条件 一是运输过 程中液态化学品发生泄潺并且液体或蒸气浓度达到火灾爆炸的极限范围 二是存 在点火源 公路运输液态化学品车辆罐车的结构由车辆承载行驶部分 储运容器 以及与容器搭配使用的装卸系统 安全附件组成 其中任意一个组件破坏都有可 能引起泄漏事故 本文通过大量调研以及事故统计分析 结合对公路运输液态化 学品过程中储罐泄漏 火源产生事故树分析 查明了发生火灾爆炸事故的系统内 在危险因素 为制定安全技术措施和采取管理对策提供了依据 故障树分析法 f a u l tt r e ea n a l y s i s 简称f t a 法 是一种将系统故障形成的原 因由总体至部分按树枝状逐级细化的分析方法 因而是对复杂动态系统的失效形 式进行可靠性分析的工具 其目的是判明基本故障 确定故障的原因 影响和发 生率 它是把所研究系统的最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标 然后 寻找直接导致这一故障发生的全部因素 再找出造成下一级事件发生的全部直接 因素 一直追查到那些原始的 其故障机理或概率分布都是已知的 因而毋需再 深究的因素为止 通常 把最不希望发生的事件称为顶事件 毋需再深究的事件 称为底事件 介于顶事件与底事件之间的一切事件为中间事件 用相应的符号代 表这些事件 再用适当的逻辑门把顶事件 中间事件和底事件联结成树形图 这 样的树形图称为故障树 用以表示系统或设备的特定事件 不希望发生的事件1 与 它的各个子系统或各个部件故障事件之间的逻辑结构关系 以故障树为工具 分 析系统发生故障的各种途径 计算各个可靠性特征量 对系统的安全性或可靠性 进行评价的方法 2 0 1 公路运输液态化学品过程中达到可燃浓度的故障树分析 1 构建故障树 故障树中顶事件是结果事件 位于故障树的顶端 基本事件是指发生事故的 基本原因事件 中间事件是位于基本事件和顶事件之间的结果事件 公路运输液 态化学品达可燃浓度故障树如图2 1 a 图2 1公路运输液态化学品达可燃浓度故障树 2 最小割集的确定 在实际生产过程中 故障树中的所有基本事件通常不会同时发生 但顶事件 的发生只需要某个或某几个基本事件的发生就可以实现 通常把能导致顶上事件 发生的基本事件的集合叫做割集 也就是系统发生故障的模式 凡是能导致顶上 事件发生的最低限度的基本事件称为最小割集 求出故障树全部最小割集就可以 掌握事故发生的各种可能 同时发现系统的薄弱环节 直观判断出哪种模式最危 险 哪些次之 对掌握事故的发生规律 查明原因有很大帮助 该树有1 2 个最小割集 即有1 2 条可能发生事故的机会 如表2 5 所示 表2 5 故障树最小割集 最小割集号晟小剖集摄小割集号最小割集 1 x l x l 4 7 x s x l 4 2 x 2 x 1 4 8 x 函x 1 4 3 x3x14 9 x 6 x i o x l 4 4 x 4 x l o x 6 x l l x l 4 5 x 5 1 4 1 1 x 6 1 2 x 1 4 6 x 7 x 1 4 1 2 x 6 1 3 x 1 4 3 结构重要度分析 故障树是由众多基本事件构成的 各个基本事件对顶事件的影响程度不同 结构重要度分析就是不考虑各基本事件的发生概率或假定各基本事件发生概率 相等 从故障树结构上分析各基本事件的发生对顶事件的影响程度 根据判断故障树的结构重要度的基本原则 得到结构重要度顺序如下 i 1 4 i 1 i 2 i 3 i 4 i 5 i 7 i 8 i 6 i 9 i 1 0 i 1 1 i 1 2 i 1 3 有以上分析可知 除x 1 4 外 x 1 x 2 x 3 4 x 5 x 7 8 结构重要 度最大 也就是说它们对 达到可燃浓度 这一顶事件的影响最大 在事故预防 中属于重点控制的事件 这几个基本事件分别是由交通事故 违章装罐 计量仪 表不准以及储罐的焊接 材料 加工和组装 设计等原因引起 6 是由热源引起 x 9 x l o x 1 1 x 1 2 x 1 3 归结起来则仍是由于交通事故 储罐安全阀部件不 合格以及工人的误操作引起的 综合上述原因 储罐泄漏因素大多与安全管理相 关 即缺乏对硬件和操作者的监督管理 因此 企业应当加强安全生产的监督管 理 减少甚至杜绝违章行为 降低误操作几率 加强对硬件设施的检测与维修 改进硬件的固有缺陷 2 公路运输液态化学品过程中火源故障树分析 1 构建故障树 公路运输液态化学品过程火源故障树如图2 2 图2 2 公路运输液态化学品过程火源故障树 2 最小割集的确定 该树有2 7 个最小割集 如表2 6 所示 表2