易燃易爆儲罐火災爆炸安全評價方法研究

吳子科（中煤科工集團重慶研究院有限公司,重慶400037）

易燃易爆儲罐火災爆炸安全評價方法研究

吳子科
（中煤科工集團重慶研究院有限公司,重慶400037）

摘 要：易燃易爆儲罐火災爆炸事故多發，容易造成大量的人員傷亡和財產損失，對其進行正確合理的安全評價，對有效預防易燃易爆儲罐火災爆炸事故具有重要意義。在實際的工作中，利用多種方法對其進行安全評價，將火災爆炸危險指數評價、池火災傷害數學模型分析、事故樹分析相互結合，能夠更好的分析汽油儲罐發生火災爆炸事故的危險程度及影響范圍，并對其進行相應的定性評價、定量評價。在實際的工作中，需根據具體問題進行具體分析，運用多種評價方法進行綜合性評價，才能得出準確、全面的評價結論，因此綜合利用多種評價方法來評價易燃易爆儲罐火災爆炸事故具有重要的現實意義。

關鍵詞：易燃易爆；火災爆炸；安全評價

1　 引言

易燃易爆液體儲罐區火災爆炸事故多發，容易造成大量的人員傷亡和財產損失，對其進行安全評價對有效預防火災爆炸事故具有重要的現實意義。根據《危險化學品重大危險源辨識》[1]，易燃易爆液體儲存構成重大危險源的臨界量從50t到1000t不等，因此，在目前的工作中，多數易燃液體儲罐區域，都容易形成重大危險源，并會對作業人員產生威脅。從客觀的角度來說，重大危險源場所發生安全事故的概率是非常高的，同時，在波及范圍上也比較廣，任何以此爆炸事故，都將造成嚴重的損失，必須從事故影響范圍方面對其進行安全評價。

在本次研究中，主要是針對汽油儲罐火災爆炸事故的危險，進行廣泛的安全評價，運用多種方法來進行評價，搜集較多的信息與資料。最終得出危險評價結果，與客觀實際結合，才能得出準確、全面的評價結論，為易燃易爆儲罐火災爆炸安全評價提供了一種切實可行的操作方法。

2　 綜合利用多種評價方法觀點的提出

在現階段的工作中，系統的安全評價是非常重要的一個方面，其結論的準確性是大家所共同追求的地方。相對而言，系統的安全評價，不能單純的從某一個地方來努力，而是要在全局上來進行評價。我們在日常的工作中，必須選擇一些有效的評價方法，保證具有較強的針對性和較高的權威性?，F今，我國在系統安全評價方面，已經研究出來較多的方法。但是，每一種評價方法的具體內容和指標都存在差異，因此，如果選擇錯誤的話，勢必會造成評價結果與實際工作不相符，將會帶來很大的負面影響。

針對一種可能發生的事故，不僅僅是要知道事故所造成的各種后果，同時還要在客觀上去尋找事故發生的原因，通過對原因和結果的正確評價，才是我們所要做的工作。易燃易爆液體儲罐的火災爆炸事故，在近幾年的數量存在增多趨勢，每一次火災或爆炸都帶來了人員傷亡和財產損失。為此，在開展安全評價工作時，需要根據事故的后果嚴重程度、事故發生的具體原因，進行針對性的評價。結合以往的工作經驗和當下的工作標準，建議選擇綜合評價方法來完成。首先，在安全評價的過程中，可嘗試應用美國的道化學公司的火災、爆炸危險指數方法，對火災爆炸的各種影響，包括事故影響范圍、嚴重程度等，做出正確的安全評價。其次，采用池火災傷害數學模型分析，對事故發生后的影響范圍進行安全評價，包括輻射強度、輻射對周圍設施和人員的傷害等等。利用上述兩種方法開展定量評價，其最終的結果要比單一的評價更加準確，也更加可信。

3　 綜合利用多種評價方法分析過程

某物流公司2#儲罐區的防火堤總長78m、寬35m、高1.8m，防火堤內有2個4000m3儲罐。其中1個汽油儲罐，1個甲醇儲罐。2#罐區東北方向有一處泵房，防火間距為22m；西北方向有一處鍋爐房，防火間距為100m。

汽油泄漏引起的火災爆炸事故進行安全評價，分析如何綜合利用多種評價方法得出準確、全面的評價結論。

3.1 道化學火災、爆炸危險指數評價法

道化學火災、爆炸危險指數，是日常安全評價的重點部分，并且決定了操作人員能否在一個安全的環境中進行工作。通過現實情況的調查研究再加上實際的參數取值，完成指數的確定。針對汽油儲罐，做出的評價分析如下：

（1）在物質系數的選取方面，經查實，汽油的MF的取值為16。

（2）一般工藝的危險系數選取，應與現實工作有效的結合。從現有的工作來看，該方面的危險系數選擇，應包括7個方面的內容，分別為基本系數、吸熱反應等等，每個選項的取值都不同。相應的，其組織分別為1、0等等。經過詳細的統計和計算，一般工藝的危險系數，其主要是將7個數值的和進行相加，最終確定，F1=3.0。

（3）特殊工藝危險系數F2的選?。涸摬糠值臄抵颠x擇，需要在多個方面努力。以現有的工作來看，特殊工藝危險系數的選取，包括13個項目，主要有基本系數、毒性物質、負壓操作等等。每一個項目的內容都比較多，所以在最終的安全評價方面，也會相對健全一些。根據汽油儲罐的標準，選取的各項數值之和，F2=3.25。。

（4）單元危險系數F3的計算：該部分的計算，將直接影響到最終的結果判定。單元危險系數在判定過程中，其取值與特殊工藝危險系數具有非常密切的關系。在具體的取值當中，倘若F3=9.75，根據標準，F3取值范圍就是在1--8之間，因此F3的取值按照8來計算。

（5）火災、爆炸指數的計算：火災、爆炸指數的具體計算工作，是要按照乘積來完成的，是利用工藝單元危險系數和物質系數的相乘來完成的。經過相應的計算，火災、爆炸指數達到了128，屬于非常危險的等級，日后需要特別重視。

（6）爆炸影響半徑計算：

爆炸半徑R=0.84×0.3084×(F&EI)=33.16m。（7）爆炸影響面積計算：

爆炸影響面積S=πR2=4352.70m2。

綜上所述，汽油儲罐發生火災爆炸事故，影響半徑為33.16m，爆炸影響面積為4352.70m2。

3.2 池火災傷害數學模型評價法

通過在實際的評價中應用池火災傷害數學模型分析的方法，能夠在客觀工作中，了解事故在發生后，其具體的影響范圍和影響程度。對于罐體而言，一旦出現較大的破裂，勢必會造成較大的外溢。罐體內部的液體，將會沿著地面大量的擴散，倘若流入到防火的堤邊，就會形成一種液池的狀態，一旦遭遇到些許的明火，則容易形成池火，屆時造成的影響將是非常嚴重的。

被評價的汽油儲罐防火堤容積V=78m×35m×1.8m=4914m3。罐區內共有2個儲罐，防火堤有效容積V′=4914-620×2（兩個儲罐罐體占用面積）=3674（m3）。

（1）池火火焰高度計算：

帶入到公式（1）中計算，池火燃燒火焰高度 =6.37m。

（2）熱輻射通量計算：

式中：Q—總輻射通量，W；η—效率因子，可取0.13～0.35，這次取平均值0.24； Hc—液體燃燒熱，查物質系數和特性表，汽油的燃燒熱 Hc=18.8×103Btu?lb-1。

計算出 Q =157.63×103kW。

（3）目標入射熱輻射強度計算：

距離池中心某一距離(x)處的入射熱輻射強度為：

式中：I—熱輻射強度，W/m2； Q—總熱輻射通量，w；tc—熱傳導系數，取值為1； X—目標點到液池中心距離，m。

通過公式（3），可以得出不用距離下熱輻射強度值，見表1。

表1　不同距離下熱輻射強度模擬值

火災損失估算建立在熱輻射強度與損失等級的相應關系上，池火災傷害數學模型分析法介紹了不同熱輻射強度造成傷害和損失的關系，其關系見表2。

表2　熱輻射的不同入射量所造成的損失

經過大量的計算和研究后，發現汽油儲罐的東北方向，在大概22m的位置，泵房將會被爆炸所燒毀，而所有的人員如果在1分鐘內不能全部撤離的話，勢必會造成全部死亡的情況。在汽油儲罐的西北方向，100m處的鍋爐房，基本上沒有受到太大的影響。因此，我們得出具體的結論，當汽油儲罐發生爆炸后，倘若設備或者人員處于爆炸半徑的31.69m內，勢必會遭到嚴重的破壞和燒傷；倘若設備和人員處于爆炸半徑的31.69m--56.01m內，設備和人員所遭到的損傷是不同的；倘若設備和人員處于爆炸半徑的56.01m--91.74m內，多數的設備和人員只會遭到一些輕微的傷害，但也引起注意；倘若半徑超過了92m，那么爆炸基本上不會對設施和人員存在影響。該評價結論和道化學方法的評價結論基本吻合，但又進一步量化了汽油儲罐發生火災爆炸事故后的影響范圍。

3.3 事故樹評價法

事故原因事件的找出對汽油罐區的安全評價至關重要。汽油罐區的火災爆炸事故樹見圖1。

從圖1來看，事故樹的結果還是比較正確的。油罐區的爆炸事故，其具體的發生因素，受到兩個方面的影響，分別為點火源的類型以及爆炸極限的混合油氣。根據條件事件A，我們在具體的工作中，還是要從實際情況來出發。倘若達到爆炸極限濃度的結構重要系數比較大，那么就需要將其作為燃爆事故發生的重要條件來對待，在客觀工作上，要采取有效的針對性措施，包括安置報警裝置、對混合氣體濃度進行高度的監測。當危險濃度達到標準的時候，應立刻進行報警，促使管理人員在第一時間趕到事發現場，采取積極的預防和處理措施，避免爆炸事故出現。另外，油品泄漏也是不可忽視的重要因素，倘若在實際的工作中，油罐的密封沒有達到要求，勢必會造成無法挽回的安全事故，日后還需要進一步加強該方面的工作。

4　 結論

通過對汽油儲罐區的火災爆炸事故的評價方法選擇和評價分析得出，對于易燃易爆液體儲罐區火災爆炸事故的評價，首先應采用美國道化學公司的火災爆炸危險指數法，評價出火災爆炸事故的影響范圍；其次利用池火災傷害數學模型分析法，評價出事故對周圍設施設備和人員的損傷程度，同時還可以對前述評價結論進行驗證，

具體量化事故影響范圍；最后建立火災爆炸事故樹，分析導致火災爆炸事故發生的基本原因事件。

參考文獻:

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作者簡介：吳子科(1982-)，男，工程師，碩士，從事化工安全的研究與評價工作。