高爐煤氣柜重大危險源定量評估技術實例解析

摘要：通過實例對某30萬m3高爐煤氣柜進行了危險化學品重大危險源辨識，運用危險度分析、火災爆炸模擬分析兩種安全評價技術方法定量描述煤氣泄漏、火災爆炸事故發生的可能性及其危害程度，同時分析確定社會可接受風險值，從而實現了危險化學品重大危險源定量風險評估的目標。

關鍵詞： 高爐煤氣柜;重大危險源;火災爆炸

高爐煤氣柜穩定性強，儲量大，工藝成熟，廣泛用于鋼鐵冶金行業。高爐煤氣柜儲存物質為有毒易燃易爆危險化學品，危險性大且發生事故后果嚴重，因此，選用恰當的方法分析事故發生的可能性及危害程度，顯得尤為重要。

由于煤氣柜重大危險源定量風險評估技術復雜，評價方法多樣，為提高定量風險評估技術的可操作性，本文以某鋼鐵企業30萬m3高爐煤氣柜危險化學品重大危險源評估為例，研究確定了危險源分級、危險度分析、蒸汽云爆炸事故模擬分析等多種定量評價方法和實施途徑，建立了實用性較強的危險化學品重大危險源定量風險評估技術方案[1]。

各風險評估技術方法比較見表1。

安全檢查表法 安全檢查表法是一種最通用的定性安全評價方法。 各類系統的設計、驗收、運行、管理階段以及事故調查過程 分析人員需對評價系統具有系統化、完整化的知識和實踐經驗 易操作、適用范圍廣;受分析人員主觀影響較大。

事故樹分析（故障樹分析法）FTA 從要分析的特定事故或故障（頂上事件）開始，層層分析其發生原因，直到找出事故的基本原因（底事件）為止。一種半定量的分析方法。 特定事故或故障 針對設備故障、機械故障、操作者的失誤、管理和指揮錯誤、環境因素等，盡量詳細查清原因和影響 描述事故的因果關系直觀、明了，思路清晰，邏輯性強;要求分析人員熟知事故樹的作圖和分析方法。

危險度

分析法 按規定對物質、容量、溫度、壓力和操作賦分，計量后評定危險性等級。 建設工程或

裝置各單元

和設備 了解物質、容量、溫度、壓力和操作等5個項目參數 可進行定量評價，計算過程簡單，計算結果較準確，對評價人員的能力要求不高。

蒸汽云爆炸事故模擬分析 借助數學模式計算，定量對有毒物質泄漏爆炸事故進行定量分析。 潛在中毒、火災、爆炸生產作業條件。 熟悉有毒物質儲存設備或容器的各項參數，了解所分析有毒物質的物理化學性質。 可進行定量評價，計算過程簡單，計算結果較準確，對評價人員的能力要求不高。

1 高爐煤氣柜概況

某鋼鐵企業30萬m3高爐煤氣柜為圓簡稀油密封型煤氣柜。其柜體與密封結構的主要特點為圓簡型的筒體，桁架式錐形柜頂，桁架式平面活塞，采用可靠的稀油密封，密封部件為補強丁睛橡膠，配重壓緊。

在煤氣柜中央底板上鋪30mm厚的煤焦油，在底部油溝和油泵站設有密封油蒸汽加熱管。

高爐煤氣柜DN3200進口管從主管接入，經進口管電動蝶閥與V形水封后進入煤氣柜，煤氣在柜內混勻熱值和穩定壓力后，再經DN3200出口管V形水封與電動蝶閥后送出柜區。

DN1200柜體煤氣放散管從DN3200進口管V形水封后接出，經V形水封與電動蝶閥后引至柜體安全放散管，柜位達到高位時放散柜內高爐煤氣。

高爐煤氣柜主要設計參數見表2。

危險化學品重大危險源是指長期或臨時地生產、儲存、使用和經營危險化學品，且危險化學品的數量等于或超過臨界量的單元[2]。

高爐煤氣柜高爐煤氣最大儲量為30萬m3，柜內溫度60℃，氣體壓力10kPa，當地大氣壓力約為85KPa，根據理想氣體狀態方程，折算出標準狀態下柜內氣體容積為23.1萬Nm3，氣體密度約為1.25kg/Nm3，折算后最大儲量約為288.75t遠大于其20t的臨界量，構成重大危險源。

高爐煤氣柜周邊500m范圍內常住人口1-29人，故α取值為1.0。高爐煤氣主要成分為一氧化碳，校正系數β的取值為：β=2。高爐煤氣實際存在量為：q=288.75t。高爐煤氣臨界量為：Q=20t。

3 重大危險源定量風險評估技術

重大危險源定量風險評估技術方法較多，目前國內普遍采用的有危險度評價法、Dow化學火災、ICI/Mond火災爆炸毒性指標評價法、爆炸危險指數評價法和蒸汽云爆炸事故模擬分析法等。本文在上述實例分析的基礎上，著重討論和運用危險度評價、蒸汽云爆炸事故模擬分析等兩種評價分析方法進行定量風險評估。

3.1 危險度分析

高爐煤氣主要成分一氧化碳，爆炸下限（V%）：12.5（爆炸下限>10%的氣體，為乙類可燃氣體）

溫度：≤60℃

壓力：10kPa

貯存物質狀態：氣態

貯罐數量：1個

容量： V=30萬m3

操作：系統進入空氣或不純物質，可能發生的危險、操作。

3.2 煤氣柜火災爆炸模擬分析

假設30萬m3 高爐煤氣儲柜發生火災爆炸事故，采用南京安元科技有限公司的安全評價與風險分析系統軟件[3]對煤氣柜泄漏后擴散引起的中毒和爆炸危害區域進行模擬計算。

針對煤氣管道泄漏出現爆炸、火災、中毒事故造成人員傷亡的范圍進行評估。假定在煤氣管道泄漏10min后，切斷煤氣的輸送。煤氣在不同風速（只考慮煤氣在靜風（取1m/s）和平均風速（1.6m/s）條件下的擴散影響）、不同大氣穩定度（A、B、D）和不同泄漏速度（管徑的5%、15%和30%）條件下，出現爆炸、火災、中毒事故造成人員傷亡的范圍見表5。

通過對高爐煤氣管道泄漏事故后果模擬計算結果進行匯總，模擬計算可能出現的最大危害范圍結果見表6。

4 社會可接受風險值

本次評估采用《危險化學品生產、儲存裝置個人可接受風險標準和社會可接受風險標準（試行）》（國家安全生產監督管理總局[2014]第13號）[4]（以下簡稱《可接受風險標準》）計算高爐煤氣柜外部安全防護距離，具體計算過程及計算結果如下：

4.1 危險化學品的危險等級標準

參照《可接受風險標準》中的表1危險化學品的危險等級標準表，確定高爐煤氣為易燃氣體。危險貨物分類2.1;危險種類：火災爆炸;危險等級：高。

4.2 危險化學品基準量

參照《危險化學品生產、儲存裝置個人可接受風險標準和社會可接受風險標準（試行）》（安監總局2014第13號）中的表2危險化學品基準量，確定高爐煤氣基準量為Q=10t。

4.3 校正因子β

危險化學品為高爐煤氣，FF1=0.1;高爐煤氣柜距廠區邊界的距離大于30m，FF2=3;高爐煤氣柜為地面儲存裝置，FF3=1。

β高爐煤氣=FF1×FF2×FF3=0.1×3×1=0.3

4.4 危險指數F

高爐煤氣實際存在量為q=288.75t。

高爐煤氣柜危險指數F=q/β×Q=288.75/0.3×10=9625

根據《可接受風險標準》中的表3危險指數與外部安全防護距離對照表，高爐煤氣柜危險指數F>1000，危險程度非常大，標識為Ⅳ，外部安全防護距離為80m。

5 結語

5.1 本文采用危險度分析、煤氣柜火災爆炸模擬分析對構成危險化學品重大危險源的高爐煤氣柜進行定量分析、評價，計算方法簡便、計算結果準確，在安全評價定量評價計算過程中可廣泛應用。

5.2 高爐煤氣儲柜蒸汽云爆炸事故后果嚴重，一旦發生將導致多數人員死亡或重傷，應嚴格按照重大危險源要求進行管理和監控。

參考文獻：

[1]趙勇.焦爐煤氣柜重大危險源評估技術方法及實例分析[ J].四川環境，2017年01期.

[2] GB 18218-2018，危險化學品重大危險源辨識[S].

[3] 南京安元科技有限公司.安全評價與風險分析系統軟件技術說明文檔.2004年5月.

[4]《危險化學品生產、儲存裝置個人可接受風險標準和社會可接受風險標準（試行）》（國家安全生產監督管理總局[2014]第13號）.

作者簡介：李霜，女，1990年4月19日出生，初級職稱。2012年7月畢業于西南科技大學安全工程專業，研究方向為安全評價、安全管理和環保管理等。