液化石油气站重大危险源

液化石油气站重大危险源的危险性评价1引言液化石油气(LPG)作为一种运输和使用方便的清洁能源,十分广泛的应用于工业生产和人民生活中。但是,液化石液气是十大危险化学品之一,具有易燃易爆的特性,在其生产、贮运和使用过程中极易引起爆炸火灾事故,尤其在液化石油气站的贮罐区,贮罐集中且贮量大,一旦发生爆炸火灾,其产生的爆炸冲击波及爆炸火球热辐射破坏、伤害作用极大,并且危害范围大,极易导致次生灾害。随着安全生产法及有关危险化学品管理条例的颁布与实施,政府对人民生命、财产构成重大危险的危险源更加重视,以法制手段加强重大危险源的控制与治理。因此,通过对液化石油气站重大危险源的安全评价,制定安全防范措施及应急救援预案,具有重大现实意义。2重大危险源辨识某液化石油气站储罐区共有5个50 m3的LPG卧式圆罐(容积550 m3),存储LPG量共为100 t,存储压力为0.4 MPa。液化石油气的物理化学特性如表1所示。重大危险源是指长期地或临时地生产、加工、搬运、使用或储存危险物质,且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。易燃气体(常压下处于气态,沸点低于20,与空气混合时易燃的物质)的临界量为50 t。因此,根据以上数据,确定该液化石油气站的贮罐区为重大危险源。3重大危险源安全评价3.1评价模型根据安全工程学的一般原理,危险性定义为事故频率和事故后果严重程度的乘积,即危险性评价一方面取决于事故的易发性,另一方面取决于事故后果的严重性。关于该站重大危险源的评价模型具有如图1所示的层次结构。3.2评价数学模型重大危险源的评价分为固有危险性评价与现实危险性评价,后者是在前者的基础上考虑各种危险性的抵消因子。固有危险性评价分为事故易发性评价和事故严重度评价。事故易发性取决于危险物质事故易发性与工艺过程危险性的耦合。评价的数学模型如下:式中,(B111)i第i种物质危险性的评价值;(B112)j第j种工艺危险性的评价值;Wij第j种工艺与第i种物质危险性的相关系数;B12事故严重度评价值;B21工艺、设备、容器、建筑结构抵消因子;B22人员素质抵消因子;B23安全管理抵消因子。3.2.1贮罐区的事故易发性B11评价罐区事故易发性B11包含物质事故易发性B111和工艺事故易发性B112两方面及其耦合。物质事故易发性B111(见表2)。工艺过程事故易发性B112。工艺过程事故易发性与过程中的反应形式、物料处理过程、操作方式、工作环境和工艺过程等有关。从21种工艺影响因素中找出罐区工艺过程实际存在的危险,在如表3所示的有特殊表现,构成工艺过程事故易发生性。(3)事故易发性B11: 3.2.2罐区的伤害模型及伤害/破坏半径LPG罐区最大的火灾爆炸危险是LPG的燃烧爆炸,其伤害模型有两种:蒸气云爆炸(VCE)模型,属于爆炸型;沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)模型,属于火灾型。(1) LPG蒸气云爆炸(VCE)。TNT当量计算: 式中,1.8地面爆炸系数;蒸气云当量系数,取0.04;WfLPG最大贮存重量,100 t;QfLPG的爆热,取46.5 MJ/kg;QTNTTNT的爆热,取4.52 MJ/kg;E爆源总能量,J。WTNT=1.80.0410010346.5/4.52=74 070.8 kg死亡半径R1:R1=13.6( WTNT/1 000)0.37=57.1 m重伤半径R2由下列方程式求解: Ps =0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019Z = R2(P0/E)1/3=0.006 71R2Ps =44 000/P0=0.434 4得R2=163.2 m轻伤半径R3由下列方程式求解:Ps =0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019Z =R3(P0/E)1/3=0.006 71R3Ps =17 000/P00.167 8解得R3=292.4 m财产损失半径。对于爆炸性破坏,财产损失半经R财: R财=K11WTNT1/3/1+(3 175/ WTNT)21/6KII二级破坏系数,KII=4.6。计算得R财=193.2 m将结果列于表4中。(2) LPG扩展蒸气爆炸(BLEVE)。LPG有5个罐贮存,取W=0.9100103=9104(kg)按如下公式进行计算:火球半径:R=2.9W1/3=129.9 (m)火球持续时间:t=0.45W1/3=20.2 (s)当伤害几率Pr=5时,伤害百分数死亡、一度、二度烧伤及烧毁财物,都以D=50%定义。死亡、重伤、轻伤、财产损失热通量。(a)死亡热通量q1:Pr=-37.23+2.56 ln (tq14/3)q1=24 872.4 (W/m2)(b)重伤热通量q2:Pr=-43.14+3.018 8 ln (tq24/3)q2=16 470.6 (W/m2)(c)轻伤热通量q3:Pr=-39.83+3.018 6 ln(tq24/3)q3=7 215.1 (W/m2)(d)财产损失热通量:q4=6 730t-4/5+25 400=26 051.2 (W/m2)死亡、重伤、轻伤及财产损失半径。热辐射通量公式:式中,R火球半径,R=129.9 m;q0火球表面的辐射通量, W/m2,球形罐取200 000 W/m2;r目标到火球中心的水平距离,m。通过求解得结果如表5所示。3.2.3事故严重度B12的估计S = C+20(N1+0.5N2+105N3/6 000)式中,S事故造成的总损失,万元;C财产破坏价值,万元;N1,N2,N3事故中人员死亡、重伤、轻伤人数。由于LPG罐区爆炸伤害模型是二个,即蒸气云爆炸和扩展蒸气爆炸,可能同时发生,则贮罐爆炸事故严重度应是二种严重度加权求和。S =S1+(1-)S2式中,S1, S2蒸气云爆炸、扩展蒸气爆炸事故后果,取0.9。严重度计算结果:S1=1 427.6+20(15+0.530+10520/6 000)=2 034.6(万元)S2=1 427.6+2065=2 727.6(万元)S=0.9S1+0.1S2=2 103.9(万元)3.2.4固有危险性B1及危险性等级(1) LPG罐区的固有危险性:B1= B11B12=6 388.22 103.9=13 440 134.2(2)危险源分级标准。用A*=lg(B1/105)作为危险源分级标准,其中,A*是以10万元为基准单位的单元固有危险性的评分值(见表6)。险性的评分值(见表6)。(3)危险性等级:A*=lg(B1/105) =2.13因此,该液化气站属于三级重大危险源。3.2.5抵消因子B2及单元控制等级估计(1)安全管理评价。安全管理评价的主要目的是评价企业的安全行政管理绩效。检查结果如表7所示。(2)危险岗位操作人员素质评价罐区有5名操作工,均是持证上岗,岗位工龄6工作时间为6年,每天平均工作8小时。人员的合格性:R1=1人员的熟练性:R2=1-1/k2t/(T2+1)=1-1/k26/(0.5+1)=0.980 6人员的操作稳定性:R3=1-1/k3(t/T3)2+1=1-1/2(6/0.5)2+1=0.996 2操作人员的负荷因子:R4=1-K4(t/T4-1)2=1-K4(8/8-1)2=1单个人员的可靠性:R5=R1R2R3R4=0.976 9指定岗位人员素质的可靠性:单元人员素质的可靠性: (3)工艺、设备抵消因子评价。工艺、设备抵消因子评价的应得分为267分,实得分为168分。(4)抵消因子的关联算法:B21=0.542B22=0.792 8B23=0.646 7 综合抵消因子(5)危险控制程度分级标准。单元综合抵消因子的值B2愈小,说明单元现实危险性与单元固有危险性比值愈小,即单元内危险性的受控程度愈高。一般说来,单元的危险性级别愈高,要求的受控级别也愈高。单元危险控制程度分级如表8所示。因此,该液化气站0.01B20.1属于C级控制程度。LPG罐区的危险等级是三级,控制能力等级是C级。危险等级和控制能力基本相匹配,控制能力达到了危险等级所要求的C级,说明该站LPG罐区的安全措施和安全管理基本上达到了理想的状况。3.2.6现实危险性A罐区发生爆炸的现实危险性现实危险性A值是固有危险性B1值的3.26%,可见有效的安全技术装备和管理会使系统的危险性大大减小。3.2.7LPG罐区评价单元结论LPG罐区的安危关系到工厂的存亡,同时罐区的安全装备,安全管理是至关重要的。LPG罐区的LPG火灾爆炸事故发生是小概率事件,是可以预防的,但是LPG爆炸的后果是严重的。用数学模型计算分析测算表明:该LPG站罐区是三级重大危险源,一旦发生爆炸,将是毁灭性的,将可能导致全厂大多数人员死亡或重伤,大部分财产毁于一旦。4结尾语