淺談CNG加氣站的安全性評(píng)價(jià)

武 平，段 昱

（中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究總院，長(zhǎng)春 130021）

CNG加氣站作為城市燃?xì)夤こ痰闹匾M成部分，對(duì)調(diào)整城市能源結(jié)構(gòu)，減少汽車尾氣污染，倡導(dǎo)綠色低碳環(huán)保，改善大氣環(huán)境等方面都起到了促進(jìn)作用。然而，由于天然氣的易燃、易爆和易擴(kuò)散性，CNG加氣站的安全問(wèn)題也是燃?xì)饨?jīng)營(yíng)企業(yè)關(guān)注的重大問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)CNG加氣站發(fā)生了多起重大安全事故，安全性評(píng)價(jià)作為燃?xì)馄髽I(yè)進(jìn)行安全生產(chǎn)和全面管理的重要工具，也引起了社會(huì)和企業(yè)的廣泛關(guān)注，并相繼開(kāi)發(fā)了多種評(píng)價(jià)方法。

CNG加氣站是向汽車提供清潔燃料——天然氣的場(chǎng)所，一般由站房、工藝裝置區(qū)、拖車加氣柱、汽車加氣島組成。主要工藝設(shè)備有調(diào)壓穩(wěn)壓橇、干燥器、壓縮機(jī)（橇裝）、儲(chǔ)氣瓶組、加氣柱、售氣機(jī)等設(shè)施。CNG加氣站安全評(píng)價(jià)是對(duì)該系統(tǒng)中潛在的危險(xiǎn)、有害因素及其程度進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)方法的科學(xué)性也決定了評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性和企業(yè)安全生產(chǎn)管理的有效性。

1 CNG加氣站安全評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介

目前已開(kāi)發(fā)出數(shù)十種適用于不同特點(diǎn)、適用范圍和應(yīng)用條件的安全性評(píng)價(jià)方法，大致可分為定性安全評(píng)價(jià)和定量安全評(píng)價(jià)兩類。

定性安全評(píng)價(jià)是借助于對(duì)CNG加氣站的經(jīng)驗(yàn)、觀察及對(duì)發(fā)展變化規(guī)律的了解，科學(xué)地進(jìn)行分析、判斷以找出CNG系統(tǒng)中潛在的危險(xiǎn)有害因素，再根據(jù)這些因素從技術(shù)上、管理上、教育上提出防范對(duì)策措施，加以控制，達(dá)到CNG系統(tǒng)安全的目的。目前應(yīng)用較多的方法有安全檢查表（SCL）、預(yù)先危險(xiǎn)性分析（PHA）、危險(xiǎn)性可操作研究（HAZOP）等分析評(píng)價(jià)方法。

定量安全評(píng)價(jià)是根據(jù)以往對(duì)加氣站事故統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)資料，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用科學(xué)的方法構(gòu)造數(shù)學(xué)模型進(jìn)行定量化評(píng)價(jià)的一類方法。常用的方法有：美國(guó)道化學(xué)公司采用的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法、事故樹(shù)分析法（FTA）等。

2 評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐旨霸u(píng)價(jià)方法選擇

2.1 評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐?/h3>

CNG加氣站安全評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐值哪康氖菫榱撕?jiǎn)化評(píng)價(jià)工作又避免評(píng)價(jià)漏項(xiàng)，突出各單元的系統(tǒng)危害程度，同時(shí)不夸大整體危險(xiǎn)性，從而提高評(píng)價(jià)精確度，以合理估算安全投入及強(qiáng)化對(duì)策措施。評(píng)價(jià)單元是建立在該工程危險(xiǎn)、有害因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)評(píng)價(jià)的需要和CNG加氣站的實(shí)際情況，將系統(tǒng)劃分為若干個(gè)有限、確定范圍和需要評(píng)價(jià)的單元。

CNG加氣站是有若干相對(duì)獨(dú)立、相互聯(lián)系的子系統(tǒng)組成。為了抓住重點(diǎn)、分清主次，提高安全評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，可將整個(gè)加氣站分為以下6個(gè)重點(diǎn)單元進(jìn)行評(píng)價(jià)：

（1）場(chǎng)站地址與平面布置單元：包括加氣站的選址、平面布置和天然氣管路布置。

（2）汽車加氣區(qū)域單元：包括汽車、加氣機(jī)等設(shè)備。

（3）壓縮機(jī)區(qū)域單元：包括壓縮機(jī)、調(diào)壓計(jì)量等設(shè)備。

（4）儲(chǔ)罐區(qū)單元：包括儲(chǔ)氣井其保護(hù)裝置。

（5）輔助設(shè)施單元：包括電氣設(shè)施、自控系統(tǒng)、消防設(shè)施。

（6）作業(yè)環(huán)境區(qū)域單元：包括道路、圍墻及房屋間距等問(wèn)題。

2.2 評(píng)價(jià)方法選擇

一般而言，對(duì)危險(xiǎn)性較大的單元（如儲(chǔ)氣區(qū)、壓縮機(jī)區(qū)域、汽車加氣區(qū)域等）可采用定量評(píng)價(jià)的方法，如事故樹(shù)分析法；反之，其他單元可采用經(jīng)驗(yàn)的定性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，如安全檢查表、預(yù)先危險(xiǎn)性分析法。較為復(fù)雜的單元可采用定性、定量相結(jié)合的方法。

根據(jù)CNG加氣站各個(gè)單元的特點(diǎn)，結(jié)合評(píng)價(jià)方法的適宜性，確定各單元的評(píng)價(jià)方法見(jiàn)表1。

表1 CNG加氣站各單元的評(píng)價(jià)方法選擇

3 汽車加氣區(qū)域單元安全評(píng)價(jià)舉例

本文主要針對(duì)汽車加氣區(qū)域單元采用事故樹(shù)分析法進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。

事故樹(shù)分析法是進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全性分析的一種圖形演繹法，演繹地表示事故事件發(fā)生原因及邏輯關(guān)系的邏輯樹(shù)圖，目的是分析系統(tǒng)中事故產(chǎn)生的原因和評(píng)價(jià)系統(tǒng)潛在的危險(xiǎn)。根據(jù)事故的最小割集和最小徑集依次找到事故發(fā)生的原因及控制點(diǎn)，根據(jù)控制點(diǎn)進(jìn)行多因素之間的安全關(guān)聯(lián)分析。由于事故樹(shù)法具有簡(jiǎn)明、直觀、易懂、靈活的特點(diǎn)，是工程系統(tǒng)可靠性與安全性分析及評(píng)價(jià)常用的有效方法。

3.1 加氣區(qū)域單元事故樹(shù)的建立

根據(jù)事故樹(shù)建立時(shí)頂事件的確定原則，針對(duì)目前CNG加氣站實(shí)際運(yùn)行情況，選擇“火災(zāi)爆炸”作為頂事件，引起火災(zāi)爆炸的最直接原因是天然氣泄漏和明火，因此以這兩個(gè)原因?yàn)榇雾斒录捎妙愃品椒ɡ^續(xù)深入分析，直到分解到代表各種故障形式的基本事件為止，圖1為加氣區(qū)域火災(zāi)爆炸事故樹(shù)示意圖。

3.2 事故樹(shù)定性分析

圖1 加氣區(qū)域火災(zāi)爆炸事故樹(shù)示意圖

事故樹(shù)定性分析是根據(jù)建立的事故樹(shù)，求解出最小割集和各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度分析。最小割集是指導(dǎo)致頂事件發(fā)生所必需的最低限度的基本事件集合，結(jié)構(gòu)重要度指基本事件在事故樹(shù)結(jié)構(gòu)中所占的地位而造成的影響程度，因而能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)。

最小割集的求法有很多，如行列法、結(jié)構(gòu)法、布爾代數(shù)法等，本文利用布爾代數(shù)法求得最小割集為：

12個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度如表2所示：

表2 加氣區(qū)域事故樹(shù)中12個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度

結(jié)構(gòu)重要度順序?yàn)椋篒（1）=I（3）=I（4）=I（2）=I（9）＞I（6）=I（7）=I（8）=I（5）=I（10）=I（11）=I（12）

由定性分析結(jié)果可知，該事故數(shù)有兩個(gè)最小割集，分別含有5個(gè)底事件和7個(gè)底事件，當(dāng)每個(gè)最小割集內(nèi)所包含的所有底事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致加氣區(qū)域發(fā)生火災(zāi)爆炸事故樹(shù)。其中，缺少檢修、缺少定期維護(hù)、材料腐蝕損壞、管道質(zhì)量問(wèn)題為引發(fā)火災(zāi)爆炸事故的主要危險(xiǎn)因素，在加氣區(qū)域應(yīng)做好防撞設(shè)施以及防撞擊火花設(shè)施，并做好加氣車輛鋼瓶質(zhì)量檢查，同時(shí)加氣柱上的加氣固定裝置質(zhì)量不確定，應(yīng)確保其安全可靠，加強(qiáng)保養(yǎng)檢修，以免發(fā)生傷害事故。

3.3 事故樹(shù)定量分析

定量評(píng)價(jià)是在求出各基本事件發(fā)生概率的基礎(chǔ)上求出頂事件發(fā)生的概率，常用基本事件概率的確定方法有歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法、概率統(tǒng)計(jì)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色理論法等。其中模糊綜合評(píng)價(jià)法可以將現(xiàn)場(chǎng)的少量數(shù)據(jù)與工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，使得分析結(jié)果更為結(jié)合工程實(shí)際，利用該方法得出12個(gè)基本事件發(fā)生的概率如表3所示，頂事件發(fā)生的概率為3.831×10-4。

表3 加氣區(qū)域事故樹(shù)中12個(gè)基本事件的發(fā)生概率

4 結(jié)語(yǔ)

CNG加氣站的安全性評(píng)價(jià)可以發(fā)現(xiàn)CNG加氣站安全的主要因素與次要因素，確定CNG加氣站的安全狀況，有針對(duì)性地采取安全措施及時(shí)解決問(wèn)題。同時(shí)，由于CNG站安全評(píng)價(jià)的復(fù)雜性與多樣性，對(duì)CNG站安全評(píng)價(jià)并不局限于此一種方法，往往需要多種方法并用，以便對(duì)CNG站安全做出更加合理、有效的評(píng)價(jià)。

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