蒙德法評價方法的計算機軟件開發及應用

秦華禮，桂 焱

（東北大學資源與土木工程學院，遼寧沈陽 110819）

蒙德法評價方法的計算機軟件開發及應用

秦華禮，桂 焱

（東北大學資源與土木工程學院，遼寧沈陽 110819）

由于蒙德法評價方法的評價范圍廣泛，同時其評價結果比其他評價方法更全面、有效、切合實際，因而在易燃、易爆和有毒場所得到了廣泛的應用。本文根據蒙德法評價方法的評價程序，利用Visual Studio軟件編制了該評價方法的計算機軟件，并將編制的計算機軟件應用于某大型原油儲罐儲運場所。軟件運行結果表明，蒙德法評價軟件能夠實現對易燃、易爆和有毒場所的定量評價，并根據計算機軟件得到的評價結果給出了事故預防的相關建議。

蒙德法；易燃；易爆；模擬計算；軟件開發

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.010

蒙德法是在美國道化學公司開發的道化學評價方法基礎上，于1974年由英國帝國化學公司（ICI）蒙德部（MOND）在現有裝置及計劃建設裝置的危險性研究中做了更合理的改進和補充后得到的一種評價方法。

對于管理措施而言，道化學方法對管理因素涉及較少［2］；蒙德法在道化學的基礎上補充發展，所考慮的問題更加全面，并編寫了“技術守則”指導評價［3］。因此，蒙德法的評價范圍更加廣泛，評價結果更加全面、有效、切合實際。

但由于其涉及的系數繁雜、計算指標較多，給評價人員帶來一定的困難，因此，本文利用visualstudio編程，實現了蒙德法的軟件化，從而使得該評價方法得以通過計算機實現。

由于原油儲罐現處于快速發展期，且向著大型化、集約化的方向發展，10萬m3及以上外浮頂油罐已成為國內原油儲備工程建設的主要項目［4］，其危險性受到越來越多的關注，因此，選用原油儲罐作為評價單元。

1　蒙德法主要評價步驟概述

1.1評價單元主要參數設定

本文中的評價單元選取營口港仙人島原油儲庫為例，考慮到蒙德法的局限性，選擇其中的一個儲罐，將單個儲罐作為評價單元，儲罐單元與裝卸作業區隔離，每個儲罐容量10萬m3，重充裝系數為0.95，原油的密度為890 kg/m3。評價參數：①評價單元為原油儲罐單元；②評價單元的主要物質為原油；③評價單元內物質總質量為84 550 t；④罐內壓力為常壓；⑤罐內溫度為常溫（25℃）；⑥評價單元高度為22m；⑦評價單元面積為72 600m2。

1.2危險系數的確定

蒙德法評價的關鍵就是危險系數的選取，主要包括以下7種重要系數。

（1）物質系數B。物質系數是表述物質在由燃燒或其他反應引起的火災、爆炸過程中潛在能量釋放大小的內在特性，是最基礎的數值，用符號B表示［5］。計算公式為：

式中：ΔHc為重要物質的燃燒熱值，kcal/mol；從式子中可以看出，物質的物質系數值只與其燃燒熱成正比，與其他參數無關。原油的燃燒熱值為41 870 kJ/kg。

（2）特殊物質的危險性M。蒙德法特殊物質的危險性涉及的項目共有10項，本評價單元中涉及的項目為混合及擴散特性，查閱混合及擴散的危險性系數M選取表，在單元所處的溫度下，重要物質的黏性高時，物質系數為-20。本文采用丙烷類物質，物質系數選為0。

（3）一般工藝過程的危險性P。一般工藝過程的危險性共涉及6項，該評價單元中涉及的項目有僅是使用或單純的物理變化，查詢一般工藝流程危險性系數表，選擇有完備的堤壩、與裝卸作業隔離的可燃性物質的儲存，該項危險性系數為10。物質輸送，從上蓋或底部出口進行填充或排空操作，該項危險系數選為50。

（4）特殊工藝過程的危險性S。特殊工藝過程的危險性涉及11項，改評價單元涉及的項目為腐蝕和侵蝕的危險性，腐蝕速度在0.5 mm/a以下，可能出現蝕凹或局部侵蝕，危險性系數為10；靜電的危險性，考慮靜電的危險和現場消除靜電的措施，危險性系數選擇10；接頭和填料的危險性，該系數由接頭情況和填料的密封情況決定，由于原油泵可能產生輕度泄漏，本評價單元系數選擇為20。

（5）量的危險性Q。量的系數Q是以噸為單位，可以由物質質量和量系數關系圖確定。關系圖中量的最大值為10萬t，本評價單元中，物質的量為8萬t左右，查關系圖可得，危險系數為900。

（6）布置上的危險性L。布置上的危險性共考慮了結構設計、多米諾效應、地下設施、地面排水溝等情況，該評價單元中涉及的項目為：結構設計中，對于開放式工藝構筑物，每個防護堤設在高7m以上的容器下，且每個容器均承載有1 t以上的可燃性物質，布置危險系數為15。

（7）毒性的危險性T。蒙德法中的毒性指標是關于毒性危險性的相對評分，及其對綜合危險性的評價的影響，主要參考內容包括TLV值、物質的類型、短時間暴露、皮膚吸收和物理因素。

1.3補償前評價指標計算［6］

（1）DOW/ICI全體指標D。D值用來表示火災、爆炸危險潛能的大小，其計算公式為：

（2）火災負荷F。F稱為火災負荷系數，表示火災潛在的危險性，是單位面積內的燃燒熱值。其計算公式為：

式中：K為單元內燃燒物質的總量，t；N為單元通常作業區域，m2；計算出火災負荷F的單位為Btu/ft2；1 ft=0.304 8m，1 Btu=1 055 J。

（3）單元毒性指標U。單元毒性指標的計算公式如下：

（4）主毒性事故指標C。主毒性事故指標是單元毒性指標和量的危險系數的乘積，其計算公式如下：

（5）裝置內部爆炸性指標E。裝置內部爆炸的危險性與裝置內物料的危險性和工藝條件有關，計算公式如下：

（6）氣體爆炸性指標A。環境氣體爆炸指標A的計算公式如下：

式中：m為重要物質的混合與擴散系數；t為工程絕對溫度K；p為高壓危險系數。

（7）全體危險性評分R。計算公式如下：

1.4補償系數的選擇及補償后的指標計算

為了使評價結果真實可靠，需要根據評價單元的相關標準重新評估其危險性。主要是通過降低事故發生的可能性和減少事故發生后果的嚴重性這兩個方面入手。

蒙德法涉及的補償系數包括6個方面：容器系統補償系數K1、工藝管理補償系數K2、安全態度補償系數K3、防火補償系數K4、物質隔離補償系數K5、滅火活動補償系數K6。對主要的安全措施，逐項給定一個小于1的系數。

將上述各項補償系數相乘便可得到6項補償系數，見表1，相關公式如下。

補償后火災負荷：

補償后爆炸指數：

補償后氣體爆炸指標：

補償后全體危險性評分：

表1　蒙德法補償系數表

續表

2　蒙德法評價方法的軟件實現

Microsoft Visual Studio（簡稱VS）是美國微軟公司開發的工具包系列產品。VS可以用來創建Windows平臺下的Windows應用程序和網絡應用程序，其計算過程復雜，為解決蒙德法評價過程中計算量大、評價周期長等問題，在對蒙德法評價流程詳細了解的基礎上，利用軟件visual studio 2010，采用VB語言編程，通過計算機實現輸入基本參數以后，便可給出評價結果，以及評價結果的分級，很大程度上提高了蒙德法評價方法的高效性和準確性。

成功登陸蒙德法評價軟件后，輸入已知的相關系數，即可得到補償前評價結果，其評價過程系數的選擇見圖1。

圖1　評價系數選擇界面

蒙德法補償系數前評價結果匯總見圖2。

圖2　補償系數前評價結果

為了使蒙德法的評價結果更加準確可靠，需要根據所選案例的實際情況，選擇相應的補償系數后對其進行重新評價，軟件的評價系數選擇界面見圖3。

圖3　補償系數選擇界面

經過補償系數后，重新計算的評價結果見圖4。

圖4　補償系數后評價結果

3　結語

通過系數補償前和補償后的結果對比分析可知，在采用補償系數后，爆炸指數和全體危險性分別下降了一個等級。火災負荷和氣體爆炸指標等級沒有變化，但指標值大大下降，充分說明了采用的安全措施對評價單元的危險系數有直接的影響。

盡管如此，從評價結果來看，火災負荷和全體危險性評分都處于極端的水平，氣體爆炸指標處于非常高的水平。評價單元的危險性還是很嚴重，由此便可知道，該單元的安全問題不容小覷。為更好地避免事故的發生，除了嚴肅的管理和嚴格執行各項制度規程外，還需要經常注意儲罐的液位計指數，時刻檢查可燃氣體報警系統的靈敏性，檢查儲罐是否出現裂縫或其附件法蘭、閥門、彎頭是否損壞，以及檢查其他可能導致泄漏的因素。

通過實際驗證，說明該軟件能正確運行，結構合理，使用方便，可直接定量描述評價單元的危險指標，能避免繁雜的計算，減少手工計算量，具有一定的使用和推廣價值。

［1］祝峰.火災、爆炸、泄漏場所定量安全評價方法及事故后果分析［D］.鄭州大學，2005.

［2］梁慶棠.蒙德法與道化法的選?。跩］.中國安全科學學報，2000 （4）：58-61.

［3］鐘茂華，范維澄，王清安，廖光煊.工業典型危險作業場所火災預防與控制技術研究展望［J］.火災科學，2000，8（2）：21-28.

［4］陳冬芳.超大型浮頂儲罐多體力學分析與結構強度研究［D］.東北石油大學，2010.

［5］夏水國.Mond法在煤氣車間危險性評價中的應用［J］.勞動保護科學技術，1996（2）：58-61.

［6］張曦，姜豐.蒙德法在火電廠液氨儲罐評價單元的應用［J］.中國安全生產科學技術，2012（2）：191-196.

Development and Application of the Com puter Software of M ond Process Assessment M ethod

QIN Hua-li，GUIYan
（School ofResourcesand Civil Engineering，Northeastern University，Shenyang Liaoning 110819 China）

Due to the wide evaluating range of Mond process assessmentmethod，aswell as themore comprehensive，effective and practical evaluative results than thatof othermethods，it iswidely used in flammable，explosive and toxic sites.Based on the evaluation procedure ofMondmethod，the computer software of thismethod has been programmed by using Visual Studio software，and applied in a large oil tank storage place.The software running results show that Mond assessment software can conduct the quantitative evaluation of flammable，explosive and toxic sites，and give the relevant suggestions for preventing accidents according to the assessment results from the computer software.

Mond process assessmentmethod；flammable；explosive；simulating calculation；software development

10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.010

TP391.7

A

1004-8901（2016）04-0033-04

2016-04-26

國家自然科學基金資助項目（51374001）

秦華禮（1964年-），男，黑龍江佳木斯人，1994年畢業于東北大學安全技術及工程專業，碩士研究生，副教授，現主要研究系統安全科學及工程。