易燃易爆储罐火灾爆炸安全评价方法研究

吴子科（中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400037）

易燃易爆储罐火灾爆炸安全评价方法研究

吴子科
（中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400037）

摘 要：易燃易爆储罐火灾爆炸事故多发，容易造成大量的人员伤亡和财产损失，对其进行正确合理的安全评价，对有效预防易燃易爆储罐火灾爆炸事故具有重要意义。在实际的工作中，利用多种方法对其进行安全评价，将火灾爆炸危险指数评价、池火灾伤害数学模型分析、事故树分析相互结合，能够更好的分析汽油储罐发生火灾爆炸事故的危险程度及影响范围，并对其进行相应的定性评价、定量评价。在实际的工作中，需根据具体问题进行具体分析，运用多种评价方法进行综合性评价，才能得出准确、全面的评价结论，因此综合利用多种评价方法来评价易燃易爆储罐火灾爆炸事故具有重要的现实意义。

关键词：易燃易爆；火灾爆炸；安全评价

1　 引言

易燃易爆液体储罐区火灾爆炸事故多发，容易造成大量的人员伤亡和财产损失，对其进行安全评价对有效预防火灾爆炸事故具有重要的现实意义。根据《危险化学品重大危险源辨识》[1]，易燃易爆液体储存构成重大危险源的临界量从50t到1000t不等，因此，在目前的工作中，多数易燃液体储罐区域，都容易形成重大危险源，并会对作业人员产生威胁。从客观的角度来说，重大危险源场所发生安全事故的概率是非常高的，同时，在波及范围上也比较广，任何以此爆炸事故，都将造成严重的损失，必须从事故影响范围方面对其进行安全评价。

在本次研究中，主要是针对汽油储罐火灾爆炸事故的危险，进行广泛的安全评价，运用多种方法来进行评价，搜集较多的信息与资料。最终得出危险评价结果，与客观实际结合，才能得出准确、全面的评价结论，为易燃易爆储罐火灾爆炸安全评价提供了一种切实可行的操作方法。

2　 综合利用多种评价方法观点的提出

在现阶段的工作中，系统的安全评价是非常重要的一个方面，其结论的准确性是大家所共同追求的地方。相对而言，系统的安全评价，不能单纯的从某一个地方来努力，而是要在全局上来进行评价。我们在日常的工作中，必须选择一些有效的评价方法，保证具有较强的针对性和较高的权威性。现今，我国在系统安全评价方面，已经研究出来较多的方法。但是，每一种评价方法的具体内容和指标都存在差异，因此，如果选择错误的话，势必会造成评价结果与实际工作不相符，将会带来很大的负面影响。

针对一种可能发生的事故，不仅仅是要知道事故所造成的各种后果，同时还要在客观上去寻找事故发生的原因，通过对原因和结果的正确评价，才是我们所要做的工作。易燃易爆液体储罐的火灾爆炸事故，在近几年的数量存在增多趋势，每一次火灾或爆炸都带来了人员伤亡和财产损失。为此，在开展安全评价工作时，需要根据事故的后果严重程度、事故发生的具体原因，进行针对性的评价。结合以往的工作经验和当下的工作标准，建议选择综合评价方法来完成。首先，在安全评价的过程中，可尝试应用美国的道化学公司的火灾、爆炸危险指数方法，对火灾爆炸的各种影响，包括事故影响范围、严重程度等，做出正确的安全评价。其次，采用池火灾伤害数学模型分析，对事故发生后的影响范围进行安全评价，包括辐射强度、辐射对周围设施和人员的伤害等等。利用上述两种方法开展定量评价，其最终的结果要比单一的评价更加准确，也更加可信。

3　 综合利用多种评价方法分析过程

某物流公司2#储罐区的防火堤总长78m、宽35m、高1.8m，防火堤内有2个4000m3储罐。其中1个汽油储罐，1个甲醇储罐。2#罐区东北方向有一处泵房，防火间距为22m；西北方向有一处锅炉房，防火间距为100m。

汽油泄漏引起的火灾爆炸事故进行安全评价，分析如何综合利用多种评价方法得出准确、全面的评价结论。

3.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法

道化学火灾、爆炸危险指数，是日常安全评价的重点部分，并且决定了操作人员能否在一个安全的环境中进行工作。通过现实情况的调查研究再加上实际的参数取值，完成指数的确定。针对汽油储罐，做出的评价分析如下：

（1）在物质系数的选取方面，经查实，汽油的MF的取值为16。

（2）一般工艺的危险系数选取，应与现实工作有效的结合。从现有的工作来看，该方面的危险系数选择，应包括7个方面的内容，分别为基本系数、吸热反应等等，每个选项的取值都不同。相应的，其组织分别为1、0等等。经过详细的统计和计算，一般工艺的危险系数，其主要是将7个数值的和进行相加，最终确定，F1=3.0。

（3）特殊工艺危险系数F2的选取：该部分的数值选择，需要在多个方面努力。以现有的工作来看，特殊工艺危险系数的选取，包括13个项目，主要有基本系数、毒性物质、负压操作等等。每一个项目的内容都比较多，所以在最终的安全评价方面，也会相对健全一些。根据汽油储罐的标准，选取的各项数值之和，F2=3.25。。

（4）单元危险系数F3的计算：该部分的计算，将直接影响到最终的结果判定。单元危险系数在判定过程中，其取值与特殊工艺危险系数具有非常密切的关系。在具体的取值当中，倘若F3=9.75，根据标准，F3取值范围就是在1--8之间，因此F3的取值按照8来计算。

（5）火灾、爆炸指数的计算：火灾、爆炸指数的具体计算工作，是要按照乘积来完成的，是利用工艺单元危险系数和物质系数的相乘来完成的。经过相应的计算，火灾、爆炸指数达到了128，属于非常危险的等级，日后需要特别重视。

（6）爆炸影响半径计算：

爆炸半径R=0.84×0.3084×(F&EI)=33.16m。（7）爆炸影响面积计算：

爆炸影响面积S=πR2=4352.70m2。

综上所述，汽油储罐发生火灾爆炸事故，影响半径为33.16m，爆炸影响面积为4352.70m2。

3.2 池火灾伤害数学模型评价法

通过在实际的评价中应用池火灾伤害数学模型分析的方法，能够在客观工作中，了解事故在发生后，其具体的影响范围和影响程度。对于罐体而言，一旦出现较大的破裂，势必会造成较大的外溢。罐体内部的液体，将会沿着地面大量的扩散，倘若流入到防火的堤边，就会形成一种液池的状态，一旦遭遇到些许的明火，则容易形成池火，届时造成的影响将是非常严重的。

被评价的汽油储罐防火堤容积V=78m×35m×1.8m=4914m3。罐区内共有2个储罐，防火堤有效容积V′=4914-620×2（两个储罐罐体占用面积）=3674（m3）。

（1）池火火焰高度计算：

带入到公式（1）中计算，池火燃烧火焰高度 =6.37m。

（2）热辐射通量计算：

式中：Q—总辐射通量，W；η—效率因子，可取0.13～0.35，这次取平均值0.24； Hc—液体燃烧热，查物质系数和特性表，汽油的燃烧热 Hc=18.8×103Btu•lb-1。

计算出 Q =157.63×103kW。

（3）目标入射热辐射强度计算：

距离池中心某一距离(x)处的入射热辐射强度为：

式中：I—热辐射强度，W/m2； Q—总热辐射通量，w；tc—热传导系数，取值为1； X—目标点到液池中心距离，m。

通过公式（3），可以得出不用距离下热辐射强度值，见表1。

表1　不同距离下热辐射强度模拟值

火灾损失估算建立在热辐射强度与损失等级的相应关系上，池火灾伤害数学模型分析法介绍了不同热辐射强度造成伤害和损失的关系，其关系见表2。

表2　热辐射的不同入射量所造成的损失

经过大量的计算和研究后，发现汽油储罐的东北方向，在大概22m的位置，泵房将会被爆炸所烧毁，而所有的人员如果在1分钟内不能全部撤离的话，势必会造成全部死亡的情况。在汽油储罐的西北方向，100m处的锅炉房，基本上没有受到太大的影响。因此，我们得出具体的结论，当汽油储罐发生爆炸后，倘若设备或者人员处于爆炸半径的31.69m内，势必会遭到严重的破坏和烧伤；倘若设备和人员处于爆炸半径的31.69m--56.01m内，设备和人员所遭到的损伤是不同的；倘若设备和人员处于爆炸半径的56.01m--91.74m内，多数的设备和人员只会遭到一些轻微的伤害，但也引起注意；倘若半径超过了92m，那么爆炸基本上不会对设施和人员存在影响。该评价结论和道化学方法的评价结论基本吻合，但又进一步量化了汽油储罐发生火灾爆炸事故后的影响范围。

3.3 事故树评价法

事故原因事件的找出对汽油罐区的安全评价至关重要。汽油罐区的火灾爆炸事故树见图1。

从图1来看，事故树的结果还是比较正确的。油罐区的爆炸事故，其具体的发生因素，受到两个方面的影响，分别为点火源的类型以及爆炸极限的混合油气。根据条件事件A，我们在具体的工作中，还是要从实际情况来出发。倘若达到爆炸极限浓度的结构重要系数比较大，那么就需要将其作为燃爆事故发生的重要条件来对待，在客观工作上，要采取有效的针对性措施，包括安置报警装置、对混合气体浓度进行高度的监测。当危险浓度达到标准的时候，应立刻进行报警，促使管理人员在第一时间赶到事发现场，采取积极的预防和处理措施，避免爆炸事故出现。另外，油品泄漏也是不可忽视的重要因素，倘若在实际的工作中，油罐的密封没有达到要求，势必会造成无法挽回的安全事故，日后还需要进一步加强该方面的工作。

4　 结论

通过对汽油储罐区的火灾爆炸事故的评价方法选择和评价分析得出，对于易燃易爆液体储罐区火灾爆炸事故的评价，首先应采用美国道化学公司的火灾爆炸危险指数法，评价出火灾爆炸事故的影响范围；其次利用池火灾伤害数学模型分析法，评价出事故对周围设施设备和人员的损伤程度，同时还可以对前述评价结论进行验证，

具体量化事故影响范围；最后建立火灾爆炸事故树，分析导致火灾爆炸事故发生的基本原因事件。

参考文献:

[1]国家安全生产监督管理总局[Z].危险化学品重大危险源辨识, （GB18218-2009）.

[2]国家安全生产监督管理总局.安全评价[M].煤炭工业出版社,2005(04):333-572.

[3]中国安全生产协会.安全评价师(国家职业资格二级)[M].中国劳动社会保障出版社,2010:129-183.

[4]姜艳.化工园区安全评价模式研究[D].沈阳航空工业学院,2008.

[5]彭新平，王宇新.石油库储罐区池火灾事故后果模拟探讨[J].工业安全与环保,2009(03).

[6] 国家质量监督检验检疫总局、建设部[S].石油库设计规范, （GB50074-2002.

作者简介：吴子科(1982-)，男，工程师，硕士，从事化工安全的研究与评价工作。