基于風險分析的危險化學品物流企業平面布局研究

張永生，田宏

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基于風險分析的危險化學品物流企業平面布局研究

張永生，田宏

（沈陽航空航天大學，遼寧 沈陽 110042）

隨著國家化工產業的飛速發展和環境要求的日益提高，化工園區和企業逐步呈現大型化和集群化，危險化學品物流行業也隨之發展起來，給化工園區和企業帶來了方便的同時，危險化學品物流企業本身也增加了新的風險。本文在危險化學品物流企業風險分析的基礎上，運用定量風險計算方法對企業內布局方案進行對比，最終得出合理的布局方案。從風險角度分析原始儲罐失效后對臨近罐區的影響，計算出損失半徑，最終將風險轉換成損失衡量，最終建立數學坐標曲線，通過不同曲線間的對比分析得出最合理的布局方案。

危化品物流企業；風險分析；合理布局

危險化學品本身有易燃、易爆、易發生化學反應、易揮發、腐蝕性等特殊性質[1]。根據有關資料，全世界每年生產超過4億噸的化學品，達到500~700萬種，在市場上流通的化學品超過80 000種，其中有很大一部分為危險化學品[2]。我國是危險化學品生產和運輸大國，目前我國有6 000多種危險化學品[3]，常用有2 000多種，且這些危險化學品大都采用道路運輸。

本文主要考慮危險化學品物流企業在建設過程中的道路布局問題。這里考慮的道路即運輸危險化學品的罐車出入的道路，由于危險化學品運輸罐車在運輸危險化學品過程中容易引發事故，對臨近的罐車以及儲罐區造成影響，因此分析道路的布局問題就顯得尤其重要。

1 危險化學品物流企業平面布局定量研究

針對此類企業風險的特點，本文研究了罐車出入企業的道路布局問題，卸油泵房位置固定，擴建了新的罐區后出入就涉及該片區域道路布局問題。為便于計算，本文罐車中假定運輸的是滿載航空煤油。考慮選取合適的路程單位，分別計算出單位路程點處的風險大小，進行曲線擬合。

1.1 初始場景事故的發生概率研究

事件樹分析（ETA）是從一個起始事件開始，按事件的發展順序考慮各個環節事件成功或失敗，預測各種可能結果的歸納分析方法[4]。

運輸罐車一旦出現泄漏，往往采取的應急措施是，罐車不再移動，立即啟用周邊的應急消防設備。以運輸罐車儲罐泄漏為初始事件，可以畫出可燃液體泄漏的事件樹，如圖1所示。

參考固定儲罐失效事件樹，移動罐車失效場景以及失效頻率雖然與固定儲罐有出入，但是目前尚無此類罐車失效數據庫，因此儲罐的失效數據仍有一定的參考價值。

1.2 目標儲罐失效概率模型

對危險化學品物流企業的道路合理布局研究中,運輸罐車發生事故影響周邊區域的方式有三種，即熱輻射、超壓和碎片。影響與否取決于罐車失效時釋放的總能量或總物質量，以及二者之間的距離。下面就三種方式的計算方法作簡要介紹：

（1）熱輻射

熱輻射的設備失效概率單位計算方法如下：

= 12.54 -1.8741 ln（）

式中：—設備失效單位；

—目標儲罐失效時間，單位為s。

（2）超壓

從常壓儲罐、壓力儲罐的角度考慮分析，建立以下計算方法：

=1+2ln（△0）

式中：—設備失效單位；

△0—靜態超壓峰值，單位為Pa；

1—概率系數；

2—概率系數。

其中，對于常壓儲罐1=-18.96，2=2.44；對于壓力儲罐1=-42.44，2=4.33。

圖1 儲罐可燃液體泄漏事件樹

（3）碎片

爆炸碎片對目標儲罐的破壞準則：

①當撞擊深度大于（穿透）儲罐壁厚時，儲罐破壞；

②當撞擊深度小于儲罐壁厚時，儲罐罐殼的聲譽強度系數RSF≤臨界剩余強度系數RSFcr時，儲罐破壞。

式中：RSF—剩余強度系數；

在火災爆炸事故中，目標儲罐會同時受到熱輻射、超壓和碎片的共同沖擊作用，只要其中一種能量作用方式超過了儲罐罐體所能承受的閾值，可認為該儲罐失效。

1.3 事故后果經濟損失折算

由標準規范可知，當目標儲罐遭受熱輻射強度為37.5 kW/㎡時，熱源中心到目標儲罐范圍內的儲罐全部損壞，人員全部死亡，可計算得出相應儲罐損壞半徑和人員死亡半徑。

財產損失經濟折算：

L=π20

式中：L—財產損失折算值，單位為萬元；

R—財產損失半徑，單位為m；

0—事故發生罐區的財產平均密度，萬元/㎡。

2 實例驗證

某危險化學品物流企業，由于業務需求擴大，現將企業內部預留的一塊區域擴建投入使用，增加了4個儲罐，分別為T02~T05（航煤儲罐、汽油儲罐、汽油儲罐、汽油儲罐），T01為易燃液體泵房，為已有建筑。其中航煤儲罐為容積為10 000 m3的拱頂罐T2，汽油儲罐組包括3個單罐容積為10 000 m3的內浮頂罐T3、T4、T5。現4個儲罐根據已有標準布置完成，關于道路布局有2個設計方案，下面將通過對比選出更合理的布局設計。

道路布局方案如下圖所示：

圖2 新建罐區道路布局方案一、二示意圖

儲罐區儲罐參數如表1所示。

表1 儲罐區儲罐參數

表2 風險評級所需數據

不同項目方案的風險計算:由于本次風險計算目的是得出罐車在運輸過程中可能對罐區造成的損失，本文意在提供一種風險計算方法，從罐車在泵房裝載危險化學品開始到離開該區域，每個單位路程計算出在該點的損失期望，最終體現在損失期望/路程坐標軸上，通過對比分析得出兩種方案的合理性。道路設計符合規范，距離罐區20 m。

方案一風險計算:由公式可以計算出事故罐車發生火球時對儲罐區其他儲罐的熱輻射大小。由于當目標儲罐受到的熱輻射大于37.5 kW/㎡時，指定目標儲罐為全損。因此，可以計算出目標儲罐全損時地臨界距離，以此判斷目標儲罐的損失情況。

通過火球失效模型計算公式得出，20方的航空煤油罐車泄漏失效后能導致目標儲罐失效的臨界距離是37.2 m。方案中單位路程點的目標儲罐損失期望如表3所示。

表3 方案中目標儲罐損失期望

通在計算某點損失期望值時，損失期望由三部分組成，財產損失、人員傷亡損失和儲罐失效損失，由于死亡半徑和財產損失半徑是固定值，因此在不同點處的損失差值為儲罐失效損失，為便于計算此處，只對比各個點的儲罐失效損失，假定煤油儲罐單個價值為V萬元，汽油儲罐單個價值1.5 V萬元。可以得出兩個方案的損失期望和路程曲線如圖3所示。

圖3 兩種方案對比圖

3 結 論

通過圖3中兩方案對比分析，可知在罐車運輸過程中方案二這種道路布局方式，在運輸過程中造成的損失期望相對較小，應選擇方案二的布局方式。

通過方案二的曲線可以分析出，在這種道路布局過程中，前60 m有兩段風險較大，出現峰值，實際建造過程中應重點考慮消防、屏蔽等方法對該段風險進行控制。

［1］余濤. 危化品道路運輸安全防范研究[D]. 西南交通大學, 2009.

［2］吳宗之, 任常興, 多英全. 危險化學品道路運輸事故風險評價方法[M]. 化學工業出版社, 2014.

［3］沈斐敏. 物流安全[M]. 機械工業出版社, 2011.

［4］林柏泉, 張景林. 安全系統工程[M]. 中國勞動社會保障出版社, 2007: 272.

Study on the Layout of Hazardous Chemicals Logistics Enterprises Based on Risk Analysis

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（Shenyang Aerospace University, Liaoning Shenyang 110136，China）

With the rapid development of chemical industry and the increasing of environment requirement, chemical parks and plants become larger and closer. There are also rapid growth in the industry of hazard material logistics, which brings convenience to chemical parks and plants, but also brings new risks. In this paper, two layout projects was compared by using quantitative risk assessment methods to find the sound project based on the risk analysis of hazard chemical logistic plants. Effect of original storage tankfailure on adjacent tanks was analyzed from the aspect of risk, damage radius was calculated. Finally, the risk was expressed by loss and mathematical curves were established, and then the most reasonable project was identified by comparing the curves.

hazard chemical logistics; risk analysis; rational layout

2017-09-16

張永生，男，碩士研究生，山東省聊城市人，2015年畢業于聊城大學安全工程專業，研究方向：系統安全理論及應用。

田宏（1964-），男，博士，教授，碩士生導師，研究方向：系統安全理論及應用。

TQ 086

A

1004-0935（2017）11-1115-03