摘 要

摘　要：介紹LPG的性質(zhì)和道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)程序，利用道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)廣州某LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表

摘　要：介紹LPG的性質(zhì)和道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)程序，利用道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)廣州某LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，采取行之有效的安全預(yù)防措施可以有效地降低LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)程度。

關(guān)鍵詞：LPG加氣站；  儲(chǔ)罐區(qū)；  道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法

Evaluation on Fire and Explosion Hazards in Tank Area of LPG Filling Station

Abstract：The properties of LPG and the procedure of Dow Chemical fire and explosion index evaluation method are introduced．The fire and explosion hazards in tank area of a LPG filling station in Guangzhou City are evaluated quantitatively by Dow Chemical fire and explosion index evaluation method．The evaluation results indicate that using effective safety precautionary measures Call effectively reduce the risk degree of tank area of LPG filling station．

Keywords：LPG filling station；tank area；Dow Chemical fire and explosion index evaluation method

 

1　概述

液化石油氣(LPG)是石油產(chǎn)品之一，具有易擴(kuò)散、易燃、易爆等特點(diǎn)。一旦LPG加氣站發(fā)生事故，將會(huì)對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，因此，有效地預(yù)防LPG加氣站的火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生是十分必要的。本文采用道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法^[1]，對(duì)廣州某LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行定量分析，以期了解火災(zāi)、爆炸風(fēng)險(xiǎn)大小，為LPG加氣站事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防提供科學(xué)依據(jù)。

2　LPG的性質(zhì)

2.1　LPG的理化性質(zhì)

LPG主要是丙烷和丁烷的混合物，通常伴有少量的丙烯和丁烯。LPG氣體的相對(duì)密度為1.5～2.0，易在低洼或者通風(fēng)不良處聚積。液態(tài)LPG的體積膨脹系數(shù)大約是同溫度下水的體積膨脹系數(shù)的10～16倍。LPG的爆炸極限和點(diǎn)火能較低，爆炸極限(氣態(tài)LPG在空氣中的體積分?jǐn)?shù))為1.0％～10.0％^[2]，最小點(diǎn)火能為0.2～0.3mJ^[3]。

2.2　LPG的危險(xiǎn)特性

①物理性爆炸

LPG氣化時(shí)體積擴(kuò)大250～350倍，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)LPG受熱膨脹，若壓力大于設(shè)備所能承受的壓力，則導(dǎo)致設(shè)備破裂，液態(tài)LPG泄漏，瞬間氣化膨脹，并快速釋放大量的能量，引發(fā)物理性蒸氣爆炸^[4]。

②火災(zāi)爆炸

氣態(tài)LPG在空氣中的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1.0％～10％時(shí)，混合氣體遇火源就能爆炸；LPG的爆炸威力很大，1kg的LPG的爆炸能量相當(dāng)于4～10kg的TNT炸藥的爆炸威力^[4]；LPG的火焰?zhèn)鞑ニ俣群芸?，劇烈燃燒時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤梢赃_(dá)到2000m/s以上^[5]；LPG比一氧化碳、汽油等物質(zhì)更易燃燒，燃燒時(shí)的熱量和火焰溫度很高，其低熱值約為50MJ／kg，火焰溫度高達(dá)2143℃^[6]，LPG爆炸起火后會(huì)迅速引燃爆炸區(qū)域內(nèi)的一切可燃物，引起大面積的火災(zāi)，對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。

③對(duì)人體的傷害

LPG對(duì)人體神經(jīng)中樞有麻醉性，當(dāng)空氣中氣態(tài)LPG的體積分?jǐn)?shù)高于10％時(shí)，就會(huì)使人頭暈，甚至窒息死亡。

3　火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)程序

3.1　選取工藝單元

選取工藝單元實(shí)際上就是選取評(píng)價(jià)對(duì)象，選取恰當(dāng)?shù)墓に噯卧獞?yīng)考慮以下6個(gè)方面的因素^[1]8。

①物質(zhì)系數(shù)；

②工藝單元中危險(xiǎn)物質(zhì)的數(shù)量；

③資金密度(工藝單元中折合成每1m²建筑面積的設(shè)備造價(jià)，單位為元)；

④操作溫度和操作壓力；

⑤過(guò)去發(fā)生的火災(zāi)、爆炸事故資料；

⑥對(duì)裝置操作起關(guān)鍵作用的單元。

一般情況下，這6個(gè)方面的數(shù)值越大，工藝單元越需要評(píng)價(jià)。

3.2　確定物質(zhì)系數(shù)

在火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算過(guò)程中，物質(zhì)系數(shù)(F0)是最基礎(chǔ)的參數(shù)，也是表征由燃燒或化學(xué)反應(yīng)引起火災(zāi)、爆炸時(shí)釋放能量大小的內(nèi)在特性參數(shù)。確定物質(zhì)系數(shù)的方式有如下兩種：

①根據(jù)美國(guó)消防協(xié)會(huì)規(guī)定的物質(zhì)可燃性系數(shù)(Np)和物質(zhì)不穩(wěn)定性系數(shù)(Nr)，在文獻(xiàn)[1]中的表4—6^[1]13中查出。

②有些物質(zhì)直接從物質(zhì)系數(shù)表中查得。若工藝單元內(nèi)的物質(zhì)為混合物，則應(yīng)按“在實(shí)際操作過(guò)程中所存在的最危險(xiǎn)物質(zhì)”原則來(lái)確定^[1]12，即取混合物中物質(zhì)系數(shù)最大的值。

3.3　計(jì)算一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)

一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F1)是影響事故損害大小的主要因素，共有6項(xiàng)，即放熱化學(xué)反應(yīng)、吸熱化學(xué)反應(yīng)、物料處理與輸送、密閉式或室內(nèi)工藝單元、通道、排放和泄漏控制^[1]16-19。一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)等于工藝單元中選取的所有項(xiàng)目的危險(xiǎn)系數(shù)和工藝單元基本系數(shù)之和，各工藝單元中并不一定包含每一項(xiàng)，當(dāng)工藝單元中不包含某項(xiàng)時(shí)，其危險(xiǎn)系數(shù)取0。

3.4　計(jì)算特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)

特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F2)是影響事故發(fā)生的主要因素，共包括12項(xiàng)，即毒性物質(zhì)、負(fù)壓操作、燃燒范圍或其附近的操作、粉塵爆炸、釋放壓力、低溫、易燃和不穩(wěn)定物質(zhì)的數(shù)量、腐蝕、泄漏、明火設(shè)備、油熱交換系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備^[1]20-37。特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)等于工藝單元中選取的所有項(xiàng)目的危險(xiǎn)系數(shù)和工藝單元基本系數(shù)之和，一個(gè)工藝單元中并不一定包含每一項(xiàng)，當(dāng)工藝單元中不包含某項(xiàng)時(shí)，其危險(xiǎn)系數(shù)取0。

3.5　確定工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)

工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)按式(1)計(jì)算。

F3=F1F2  　　　　   (1)

式中F3——工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)，其取值范圍為1～8，若F3>8，則按8計(jì)

F1——一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)

F2——特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)

3.6　確定火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)

火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)用來(lái)估計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中的事故可能造成的破壞程度^[1]38。火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)按式(2)計(jì)算。

FEI=F0F3 　　　　   (2)

式中FEI——火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)

F0——物質(zhì)系數(shù)

為了方便了解單元火災(zāi)、爆炸的嚴(yán)重程度，文獻(xiàn)[1]將FEI分為5個(gè)等級(jí)(見(jiàn)表1)。

 

3.7　確定安全措施補(bǔ)償系數(shù)

安全措施分為3類(lèi)：工藝控制、物質(zhì)隔離、防火措施。安全措施補(bǔ)償系數(shù)按式(3)計(jì)算。

C=C1C2C3          (3)

式中C——安全措施補(bǔ)償系數(shù)

C1——工藝控制補(bǔ)償系數(shù)，該系數(shù)等于該類(lèi)中選取的所有具體安全措施補(bǔ)償系數(shù)的乘積

C2——物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)，該系數(shù)等于該類(lèi)中選取的所有具體安全措施補(bǔ)償系數(shù)的乘積

C3——防火措施補(bǔ)償系數(shù)，該系數(shù)等于該類(lèi)中選取的所有具體安全措施補(bǔ)償系數(shù)的乘積

3.8　計(jì)算補(bǔ)償后工藝單元的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)

補(bǔ)償后工藝單元的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)按式(4)計(jì)算。

FEI,a=CFEI 　　　　   (4)

式中FEI,a——補(bǔ)償后工藝單元的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)

3.9　確定暴露半徑和暴露區(qū)域面積

暴露半徑按式(5)計(jì)算，暴露區(qū)域面積按式(6)計(jì)算。

R=0.256FEI          (5)

A=pR² 　　  　　　  (6)

式中R——暴露半徑，m

A——暴露區(qū)域面積，m²

3.10　確定暴露區(qū)域內(nèi)的財(cái)產(chǎn)更換價(jià)值

暴露區(qū)域內(nèi)的財(cái)產(chǎn)更換價(jià)值按式(7)計(jì)算。

Vc=0.82la   　　　 (7)

式中Vc——更換價(jià)值，元

l——未發(fā)生火災(zāi)或爆炸時(shí)的財(cái)產(chǎn)價(jià)值，元

a——價(jià)格增長(zhǎng)系數(shù)，由工程預(yù)算專(zhuān)家確定

3.11　確定危害系數(shù)

危害系數(shù)(FD)表示工藝單元中的物料泄漏或反應(yīng)能量釋放所引起的火災(zāi)、爆炸事故的綜合效應(yīng)^[1]52。危害系數(shù)由工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)(F3)和物質(zhì)系數(shù)(F0)按照文獻(xiàn)[1]中的圖^8[1]53來(lái)確定。

3.12　計(jì)算理論最大可能財(cái)產(chǎn)損失

理論最大可能財(cái)產(chǎn)損失按式(8)計(jì)算。

LE=VcFD 　　　   (8)

式中LE理論最大可能財(cái)產(chǎn)損失，元

FD——危害系數(shù)

3.13　計(jì)算實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失

實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失表示采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施后，事故造成的財(cái)產(chǎn)損失^[1]52。實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失按式(9)計(jì)算。

LA=LEC　　　    (9)

式中LA——實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失，元

4　火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法的應(yīng)用案例

4.1　廣州某LPG加氣站概況

廣州某LPG加氣站為三級(jí)加氣站，設(shè)置有30m³臥式埋地儲(chǔ)罐1臺(tái)，4臺(tái)加氣機(jī)，24支加氣槍?zhuān)傇靸r(jià)為300×10⁴元人民幣。LPG汽車(chē)加氣站站區(qū)主要由儲(chǔ)罐、卸車(chē)點(diǎn)、壓縮機(jī)以及加氣島等組成。總平面布置見(jiàn)圖1。

 

①儲(chǔ)罐區(qū)

LPG埋地儲(chǔ)罐設(shè)置在站區(qū)的西面，埋地儲(chǔ)罐與綜合樓的距離為14m(凈距，以下同)，與罐區(qū)圍墻的距離為3m，與加氣島的距離為14m。

②卸車(chē)點(diǎn)

卸車(chē)點(diǎn)在埋地儲(chǔ)罐西南3m處，壓縮機(jī)棚設(shè)置在埋地儲(chǔ)罐西北側(cè)4m處，壓縮機(jī)棚與卸車(chē)點(diǎn)相距14m，與西面道路次干線邊沿距離為7m。

③加氣島

加氣區(qū)設(shè)有3個(gè)加氣島，加氣島寬度為1.2m，靠站區(qū)西南側(cè)的一個(gè)加氣島設(shè)置有2臺(tái)6槍加氣機(jī)，其余兩個(gè)加氣島各設(shè)置1臺(tái)6槍加氣機(jī)。加氣機(jī)與綜合樓的最小距離為14m，與東面道路主干線邊沿的距離為23m；此外，該LPG加氣站周邊100m范圍內(nèi)沒(méi)有學(xué)校、醫(yī)院、幼兒園和其他黿要公共設(shè)施。

4．2　評(píng)價(jià)方法實(shí)例應(yīng)用

4．2．1選取工藝單元

LPG汽車(chē)加氣站的主要危險(xiǎn)是火災(zāi)、爆炸。其中，相對(duì)于儲(chǔ)罐區(qū)，加氣區(qū)的LPG儲(chǔ)存量較少，即使發(fā)生火災(zāi)，也比較容易控制。儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)儲(chǔ)存大量的LPG，火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性大，特別是在卸車(chē)過(guò)程中，槽車(chē)與卸車(chē)管道的LPG輸送，增大了火災(zāi)、爆炸事故的影響范圍，故LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)是LPG加氣站的主要危險(xiǎn)源。因此，采用道化學(xué)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)該LPG汽車(chē)加氣站儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行綜合分析。

該LPG汽車(chē)加氣站儲(chǔ)罐區(qū)的LPG臥式埋地儲(chǔ)罐壓力為460～1770kPa，幾何容積為30m³。液態(tài)LPG密度(4℃時(shí))取570kg／m³，充裝系數(shù)為0.85。

Vs=Vb　　　　　(10)

m=rVs　　　　　(11)

式中Vs——安全容量，m³

V——儲(chǔ)罐幾何容積，m³

b——充裝系數(shù)，取0.85

m——儲(chǔ)罐中液態(tài)LPG的質(zhì)量，kg

r——液態(tài)LPG的密度，kg／m³

將V=30m³、b=0.85代入式(10)得Vs=25.5m³。

將r=570kg／m³、Vs=25.5m³代入式(11)得m=14535kg。

4．2．2確定物質(zhì)系數(shù)

本火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工藝單元儲(chǔ)罐區(qū)儲(chǔ)存的物質(zhì)為LPG，由文獻(xiàn)[1]可以查得丙烷和丁烷的物質(zhì)系數(shù)均為21，根據(jù)工藝單元內(nèi)的物質(zhì)為混合物時(shí)，按“在實(shí)際操作過(guò)程中所存在的最危險(xiǎn)物質(zhì)”原則，確定本工藝單元的物質(zhì)系數(shù)F0=21。

4．2．3計(jì)算一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)

本工藝單元沒(méi)有放熱化學(xué)反應(yīng)、吸熱化學(xué)反應(yīng)、排放和泄漏控制等項(xiàng)目。

①基本系數(shù)。不論本工藝單元是否存在工藝危險(xiǎn)性，基本系數(shù)均取1。

②物料處理與輸送。所有Ⅰ類(lèi)易燃或液化石油氣類(lèi)的物料在連接或未連接(易燃液體直接注入儲(chǔ)罐)的管道上裝卸時(shí)，一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)取0.5。本工藝單元LPG通過(guò)管道裝卸，因此，一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)采用0.5。

③密閉式或室內(nèi)工藝單元：臥式埋地儲(chǔ)罐。在封閉區(qū)域內(nèi)，在閃點(diǎn)以上處理易燃液體時(shí)，一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)取0.3；如果處理易燃液體質(zhì)量>4540kg，一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)取0.45^[1]13。LPG的閃點(diǎn)大約為-91.4℃，LPG質(zhì)量為14535kg，加氣站的LPG一般采用常溫壓力儲(chǔ)罐，因此，一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)取0.45。

④消防通道。消防通道符合要求，因此，一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)為0。

⑤本工藝單元的一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)取值見(jiàn)表2。一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)F1等于表2中采用的所有一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)之和，計(jì)算得F1=1.95。

 

4．2．4計(jì)算特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)

本工藝單元不存在粉塵，故無(wú)粉塵爆炸；此外，本工藝單元沒(méi)有使用明火設(shè)備和油熱交換系統(tǒng)，故此3項(xiàng)的特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)均為0。

(1)基本系數(shù)。不論本工藝單元是否存在工藝危險(xiǎn)性，基本系數(shù)均取1。

(2)毒性物質(zhì)NH值(美國(guó)消防協(xié)會(huì)在危險(xiǎn)品緊急處理系統(tǒng)鑒別標(biāo)準(zhǔn)NFPA 704中定義的物質(zhì)毒性系數(shù))僅用來(lái)表示人體受害的程度，NH=1表示短期接觸引起刺激，致人輕微傷害，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)為0.2^[1]20。由LPG的特性可知，短期接觸能引起刺激，致人輕微傷害，因此，對(duì)于LPG，NH=1，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)取0.2。

(3)負(fù)壓操作。該系數(shù)只用于絕對(duì)壓力小于6.65kPa的情況，而LPG儲(chǔ)罐的壓力為460～1770kPa，大于6.65kPa，不是負(fù)壓操作，因此，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)為0。

(4)燃燒范圍或其附近的操作。在某些操作導(dǎo)致空氣引入并夾帶進(jìn)入系統(tǒng)，空氣的進(jìn)入會(huì)形成易燃、易爆混合物，進(jìn)而導(dǎo)致危險(xiǎn)的情況下，考慮該危險(xiǎn)系數(shù)。儲(chǔ)存有可燃液體，其溫度在閃點(diǎn)以上并且沒(méi)有惰性氣體保護(hù)的情況下，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)取值為0.50^[1]21。LPG的閃點(diǎn)大約為-91.4℃，加氣站的LPG一般采用常溫壓力儲(chǔ)罐，且沒(méi)有惰性氣體保護(hù)，因此，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)為0.50。

(5)釋放壓力。操作壓力高于大氣壓時(shí)，由于高壓可能會(huì)引起高速率的泄漏，因而要采用特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)。當(dāng)壓力為0～6895kPa時(shí)，可利用公式(12)叫“求取釋放壓力的特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)。

 

式中F2,5——釋放壓力的特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)

p——儲(chǔ)罐中LPG的壓力，kPa

以最危險(xiǎn)狀況計(jì)算，即p=1770kPa，由公式(12)計(jì)算得F2,5=0.49。

(6)低溫。當(dāng)儲(chǔ)罐為碳鋼以外的其他材料時(shí)，操作溫度小于等于轉(zhuǎn)變溫度(溫度降低時(shí)，金屬材料由韌性狀態(tài)變化為脆性狀態(tài)的溫度區(qū)域稱(chēng)為轉(zhuǎn)變溫度)時(shí)，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)為0.2^[1]25。因廣州地區(qū)最低溫度為0℃，即操作溫度大于等于0℃；儲(chǔ)罐材料為低合金鋼16MnR，轉(zhuǎn)變溫度為-40℃。操作溫度大于轉(zhuǎn)變溫度，因此，其危險(xiǎn)系數(shù)為0。

(7)易燃和不穩(wěn)定物質(zhì)的數(shù)量。先按式(13)求得儲(chǔ)罐內(nèi)LPG的總能量。

E=mQ  　　　  (13)

式中E——儲(chǔ)罐內(nèi)LPG的總能量，MJ

Q——LPG的低熱值，MJ／kg

將m=14535kg、Q=50MJ／kg代入式(13)，得E=7.27×10⁵MJ。由文獻(xiàn)[1]中的圖3^[1]27查得其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)為0.42。

(8)腐蝕。物質(zhì)腐蝕速率小于0.127mm／a時(shí)，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)取0.1^[1]33。本工藝單元內(nèi)儲(chǔ)罐的腐蝕速率大約為0.11mm／a，因此，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)取0.1。

(9)泄漏。泵、壓縮機(jī)和法蘭連接處產(chǎn)生正常的一般泄漏時(shí)，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)為0.3。本工藝單元中管道與儲(chǔ)罐連接處為焊接，但管道另一端是法蘭連接，因此，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)取0.3。

(10)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備。只有當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備在工藝單元中使用或者轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備本身是工藝單元時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)取0.5。加氣泵在工藝單元中使用，因此，其特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)取0.5。

(11)本工藝單元的特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)取值見(jiàn)表3。特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2等于表3中采用的所有危險(xiǎn)系數(shù)之和，計(jì)算得F2=3.51。

 

4．2．5計(jì)算工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)

將F1=1.95、F2=3.51代入式(1)，計(jì)算得F3=6.84。

4．2．6計(jì)算火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)

將F0=21、F3=6.84代入式(2)，計(jì)算得FEI=143.64。

由FEI與危險(xiǎn)程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系(見(jiàn)表1)，得知本LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)等級(jí)為“很大”。

4．2．7確定安全措施補(bǔ)償系數(shù)

LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)采取一系列的安全措施能提高安全可靠性，有效降低事故的發(fā)生率，減輕事故的危害程度。無(wú)安全措施時(shí)，安全措施補(bǔ)償系數(shù)采用1。由于工藝單元安全措施補(bǔ)償系數(shù)的計(jì)算是各項(xiàng)具體的安全措施補(bǔ)償系數(shù)相乘，因此，安全措施補(bǔ)償系數(shù)為1的項(xiàng)不列入計(jì)算表中。

①工藝控制

本工藝單元沒(méi)有驟冷裝置、抑爆裝置、緊急停車(chē)裝置和惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)，因此，本工藝單元中此4項(xiàng)安全措施補(bǔ)償系數(shù)均采用1。本工藝單元中采取安全措施的各項(xiàng)的安全措施補(bǔ)償系數(shù)確定如下。

a．緊急狀態(tài)動(dòng)力源。該工藝單元具有應(yīng)急發(fā)電機(jī)，安全措施補(bǔ)償系數(shù)采用0.98。

b．計(jì)算機(jī)控制。在線計(jì)算機(jī)不直接控制關(guān)鍵設(shè)備或不經(jīng)常使用它操作時(shí)，安全措施補(bǔ)償系數(shù)采用0.99。

c．操作指南或操作規(guī)程。本工藝單元有正常操作規(guī)程、檢修程序、發(fā)生故障時(shí)的應(yīng)急預(yù)案等，因而根據(jù)操作規(guī)程的完善程度，安全措施補(bǔ)償系數(shù)采用0.95。

d．化學(xué)物質(zhì)檢查。只在需要的時(shí)候進(jìn)行檢查，安全措施補(bǔ)償系數(shù)取0.98。

e．其他工藝危險(xiǎn)分析。定期開(kāi)展“檢查表評(píng)估”，安全措施補(bǔ)償系數(shù)采用0.98。

f．工藝控制補(bǔ)償措施的安全措施補(bǔ)償系數(shù)是該類(lèi)中上述5項(xiàng)所選取的安全措施補(bǔ)償系數(shù)的乘積，計(jì)算得C1=0.885。

②物質(zhì)隔離

本工藝單元沒(méi)有備用泄漏裝置(如設(shè)雙儲(chǔ)罐互為備用)，因而該項(xiàng)的安全措施補(bǔ)償系數(shù)取1。本工藝單元中采取安全措施的各項(xiàng)的安全措施補(bǔ)償系數(shù)確定如下。

a．遠(yuǎn)距離控制閥。閥門(mén)每年維修一次，安全措施補(bǔ)償系數(shù)取0.97。

b．排放系統(tǒng)。只要排放設(shè)施完善，能把儲(chǔ)罐和設(shè)備附近的泄漏物排凈，就可以采用安全措施補(bǔ)償系數(shù)0.91。本工藝單元有完善的超高壓放散系統(tǒng)，故安全措施補(bǔ)償系數(shù)為0.91。

c．連鎖裝置。本工藝單元采用可燃?xì)怏w檢測(cè)儀與保護(hù)系統(tǒng)連鎖，具有連鎖裝置，因此，安全措施補(bǔ)償系數(shù)采用0.98。

d．物質(zhì)隔離補(bǔ)償措施的安全措施補(bǔ)償系數(shù)是該類(lèi)中上述3項(xiàng)所選取的安全措施補(bǔ)償系數(shù)的乘積，計(jì)算得C2=0.865。

③防火設(shè)施

本工藝單元沒(méi)有特殊滅火系統(tǒng)、自動(dòng)灑水系統(tǒng)、防火水幕和泡沫滅火裝置，因此，這4項(xiàng)的安全措施補(bǔ)償系數(shù)取1。本工藝單元中采取安全措施的各項(xiàng)的安全措施補(bǔ)償系數(shù)確定如下。

a．泄漏檢驗(yàn)裝置。本工藝單元裝有既能報(bào)警又能在達(dá)到爆炸極限下限之前使保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作的可燃?xì)怏w檢測(cè)器，因此，安全措施補(bǔ)償系數(shù)采用0.94。

b．鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)罐為臥式埋地鋼質(zhì)儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐上方為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)覆蓋層，故而安全措施補(bǔ)償系數(shù)取0.98。

c．消防供水系統(tǒng)。能保證按計(jì)算的最大需水量連續(xù)4h供應(yīng)消防用水(危險(xiǎn)性不大的裝置，可小于4h)，安全措施補(bǔ)償系數(shù)取0.97。本工藝單元的最大需水量可以連續(xù)供應(yīng)4h，因此，安全措施補(bǔ)償系數(shù)采用0.97。

d．手提式滅火器或水槍。本工藝單元配備有與火災(zāi)危險(xiǎn)相適應(yīng)(能有效控制)的手提式或移動(dòng)式滅火器，因此，安全措施補(bǔ)償系數(shù)采用0.98。

e．電纜保護(hù)。本工藝單元電纜埋在地下的電纜溝內(nèi)，因此，安全措施補(bǔ)償系數(shù)采用0.94。

f．防火設(shè)施類(lèi)補(bǔ)償措施的安全措施補(bǔ)償系數(shù)是該類(lèi)中上述5項(xiàng)所選取的安全措施補(bǔ)償系數(shù)的乘積，計(jì)算得C3=0.823。

④小結(jié)

將C1、C2、C3代入式(3)，得C=0.630。

本工藝單元的安全措施補(bǔ)償系數(shù)的取值詳見(jiàn)表4。

 

4．2．8計(jì)算補(bǔ)償后工藝單元的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)

將C=0.630、FEI=143.64代入式(4)，計(jì)算得FEI=90.49。

對(duì)比表1，得知LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)在有安全措施補(bǔ)償狀況下，火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)等級(jí)為“較輕”。

4．2．9計(jì)算暴露半徑和暴露區(qū)域面積

將FEI=143.64代入式(5)，得R=36.77m。

將R=36.77m代入式(6)，得A=4245.38m²。

4．2．10計(jì)算暴露區(qū)域內(nèi)財(cái)產(chǎn)更換價(jià)值

根據(jù)上述計(jì)算所得的暴露半徑和暴露區(qū)域面積，可知危險(xiǎn)暴露區(qū)域包括加氣站內(nèi)的儲(chǔ)罐區(qū)、卸車(chē)點(diǎn)、加氣區(qū)、綜合樓，其財(cái)產(chǎn)總值粗略估計(jì)為300×10⁴元。

價(jià)格增長(zhǎng)系數(shù)a由工程預(yù)算專(zhuān)家確定，他們掌握著最新的公認(rèn)數(shù)據(jù)。由于d不是定量，而是變量，因此，不將“的具體值代入式(7)。

將l=300×10⁴元代入式(7)，計(jì)算得Vc=246×10⁴a元。

4．2．11確定危害系數(shù)

危害系數(shù)FD的取值是根據(jù)工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3=6.84和物質(zhì)系數(shù)F0=21，按照文獻(xiàn)[1]中的圖8^[1]53查得，FD=0.75。

4．2．12計(jì)算理論最大可能財(cái)產(chǎn)損失

將FD=0.75代入式(8)，得LE=184.5×10⁴a元。

4．2．13計(jì)算實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失

將LE=184.5×10⁴a元、C=0.630代入式(9)，得LA=116.24×10⁴a元。

4.3　LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)的評(píng)價(jià)結(jié)果

①LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)的主要危險(xiǎn)是火災(zāi)、爆炸事故，在不考慮安全補(bǔ)償措施的前提下，其火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)為143.64，危險(xiǎn)等級(jí)為“很大”；在考慮了該LPG加氣站的安全補(bǔ)償措施后，其火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)為90.49，危險(xiǎn)等級(jí)為“較輕”。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該LPG加氣站采取的安全預(yù)防措施可以有效降低該LPG加氣站儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)程度。

②根據(jù)暴露半徑、儲(chǔ)罐區(qū)與卸車(chē)點(diǎn)、加氣區(qū)、綜合樓等的距離可知，該LPG加氣站的儲(chǔ)罐區(qū)、卸車(chē)點(diǎn)、綜合樓全部在暴露半徑之內(nèi)，加氣區(qū)的一部分在暴露半徑之內(nèi)。

③由理論最大可能財(cái)產(chǎn)損失和實(shí)際最大可能財(cái)產(chǎn)損失可知，一旦發(fā)生事故，該LPG加氣站的財(cái)產(chǎn)損失因其采取的安全預(yù)防措施而減少。

 

參考文獻(xiàn)：

[1]American Institute of Chemical Engineers(AIChE)．Dow’s fire&explosion index hazard classification guide[M]．7th Ed．Chicago：Wiley-AIChE，1994．

[2]羅東曉．國(guó)內(nèi)液化石油氣市場(chǎng)前景分析[J]．煤氣與熱力，2008，28(4)：B06-B10．

[3]吳金林．LPG加氣站安全管理探討[J]．石油庫(kù)與加油站，2000，9(3)：24-26．

[4]謝殿榮，倪曉陽(yáng)，郭海林，等．LPG汽車(chē)加氣站安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．安全與環(huán)境工程，2009，16(5)：93-96．

[5]車(chē)威．LPG儲(chǔ)罐在火災(zāi)環(huán)境中熱響應(yīng)的數(shù)值模擬(碩士學(xué)位論文)[D]．大連：大連理工大學(xué)，2009：7．

[6]卜寅年．氧—液化石油氣與氧—乙炔火焰切割比較[J]．煤氣與熱力，2003，23(4)：220-222．

 

 

 

本文作者：祝春梅  方江敏  程國(guó)棟

作者單位：華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院

  勝利油田