道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法在某油庫安全性評價(jià)中的應(yīng)用

張曉偉，張曉鵬，朱根民

（1.河北峰煤焦化有限公司，河北邯鄲056201；2.浙江海洋大學(xué)，浙江舟山316022）

道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法在某油庫安全性評價(jià)中的應(yīng)用

張曉偉1，張曉鵬2，朱根民2

（1.河北峰煤焦化有限公司，河北邯鄲056201；2.浙江海洋大學(xué)，浙江舟山316022）

為了保障油庫安全，采用道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法，以舟山市某油庫在建油罐組為例，結(jié)合原油的潛在能量和實(shí)施的消防安全設(shè)施，對其儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性從未采取安全補(bǔ)償措施與采取安全措施2種情況進(jìn)行對比，得出該儲(chǔ)罐組危險(xiǎn)等級明顯降低，符合安全性標(biāo)準(zhǔn)要求；也為該油庫的事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和管理提供了科學(xué)依據(jù)。

油庫；道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法；安全性評價(jià)

0 引言

油庫是?；坊刂攸c(diǎn)防火防爆單位之一，油庫中油品易燃易爆且易揮發(fā)，這些潛在的安全因素都會(huì)給工作人員及設(shè)備帶來不同程度的風(fēng)險(xiǎn)和危害。因此，量化潛在的火災(zāi)、爆炸的預(yù)期損失，確定可能引起事故發(fā)生的設(shè)備，使有關(guān)技術(shù)人員了解各部門可能造成的損失，以便確定減輕事故嚴(yán)重性的有效途徑則顯得尤為重要[1]。

道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法是由美國道化學(xué)公司最早提出的，其主要目的是：客觀地量化潛在火災(zāi)、爆炸的預(yù)期損失；確定可能引起事故發(fā)生的設(shè)備；向管理部門通報(bào)潛在的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性[2]。該法既適用于生產(chǎn)裝置的安全評價(jià)，也適用于儲(chǔ)存系統(tǒng)的安全評價(jià)。經(jīng)在石油化工等行業(yè)安全評價(jià)中多次實(shí)際應(yīng)用證明，對具有燃燒爆炸危險(xiǎn)性的儲(chǔ)存系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn)性評價(jià)是非常適用的。

現(xiàn)以舟山市某油庫為例，運(yùn)用道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法來分析評估該油庫在建儲(chǔ)油罐組的風(fēng)險(xiǎn)等級。

1 油庫基本情況

該油庫位于舟山市定海區(qū)岑港鎮(zhèn)，分三期工程，總庫容達(dá)到296萬m3：其中一期工程共建有儲(chǔ)罐44座，總罐容量為22.4萬m3（6座2000m3罐、24座3000m3罐、14座1萬m3罐），2個(gè)5千t級泊位兼靠3萬t的液貨碼頭1座、5千t級干貨碼頭1座、綜合配套辦公樓1棟、消防泵房1棟以及配套工藝管線、配電、供水、罐體組態(tài)、消防安全設(shè)施、泵組、各類機(jī)組、污水處理場等。二期工程共建有儲(chǔ)罐31座，總罐容量為214萬m3（3座3萬m3罐、4座1.25萬m3罐、8座5萬m3罐、16座10萬m3罐），配有中心控制樓、泡沫泵房、35KV總變電所、鍋爐房、空壓制氮及倉庫維修間、消防樓、配電室及機(jī)柜間、各罐組配套雨水監(jiān)護(hù)池及初期雨水池、油泵棚、消防環(huán)狀管網(wǎng)、泡沫站等單項(xiàng)設(shè)施。三期在建罐組60萬m3（6座10萬m3罐），依托二期工程附屬設(shè)施。

2 道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法的評價(jià)

2.1 評價(jià)程序[3]

（1）確定工藝單元；（2）確定物質(zhì)系數(shù)；（3）計(jì)算一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)和特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)；（4）確定工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)；（5）確定火災(zāi)、爆炸指數(shù)；（6）確定安全措施補(bǔ)償系數(shù)；（7）計(jì)算補(bǔ)償后火災(zāi)、爆炸指數(shù)；（8）確定危險(xiǎn)等級。

2.2 評價(jià)計(jì)算

2.2.1 確定物質(zhì)系數(shù)（MF）

物質(zhì)系數(shù)是表示在燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸中物質(zhì)所釋放能量大小的內(nèi)在特性，是一個(gè)最基本的數(shù)值[4]。

該油庫三期在建罐組儲(chǔ)運(yùn)物料為原油，設(shè)計(jì)為甲B類，經(jīng)查道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)法（第七版）的物質(zhì)系統(tǒng)和特性表，得原油物質(zhì)系數(shù)MF=16。

2.2.2 計(jì)算一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F1）

一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)是確定事故危險(xiǎn)程度的主要因素，它包括：吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、封閉單元或室內(nèi)單元、物料處理與輸送、排放和泄漏控制、通道6項(xiàng)內(nèi)容[5]。各項(xiàng)取值之和即為單元一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)F1。

該油庫三期在建罐組一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)的取值如下：A）放熱反應(yīng)：無，系數(shù)取0；B）吸熱反應(yīng)：無，系數(shù)取0；C）物料處理與輸送：NF=3，易燃液體、罐裝，系數(shù)參照取0.85；D）封閉單元或室內(nèi)單元：露天，系數(shù)取0；E）通道：裝置四周設(shè)環(huán)形消防車道，系數(shù)取0；F）排放和泄漏控制：按規(guī)范設(shè)有防火堤及消防廢水池，系數(shù)取0。

綜上，該油庫三期在建罐組一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)計(jì)算如下：

F1=1.00+0+0+0.85+0+0+0=1.85

2.2.3 計(jì)算特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F2）

特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)是影響事故發(fā)生概率的主要因素，它包括：毒性物質(zhì)、粉塵爆炸、負(fù)壓操作、燃燒范圍或其附近的操作、低溫、易燃物質(zhì)和不穩(wěn)定物質(zhì)的數(shù)量、腐蝕、接頭和填料處的泄漏、明火設(shè)備的使用、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、壓力釋放以及熱油交換系統(tǒng)12項(xiàng)內(nèi)容[6]。各項(xiàng)取值之和即為特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2。

該油庫三期在建罐組特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)的取值如下：A）毒性物質(zhì)：查表，NH＝1，系數(shù)為0.2；B）負(fù)壓操作：常壓儲(chǔ)存，系數(shù)為0；C）燃燒范圍或其附近的操作：當(dāng)設(shè)備失靈時(shí)，儲(chǔ)罐或設(shè)備將處于燃燒范圍內(nèi)，系數(shù)為0.30；D）粉塵爆炸：從本次項(xiàng)目的資料看，無粉塵爆炸危險(xiǎn)，系數(shù)取0；E）釋放壓力：常壓儲(chǔ)存，查表得系數(shù)為0.16；F）低溫：常溫，系數(shù)取0；G）易燃和不穩(wěn)定物質(zhì)的數(shù)量：原油罐組一最大儲(chǔ)量為48.6萬t，計(jì)算總熱量約為25.3×1012Btu（26.82×1012kJ），查圖得，危險(xiǎn)系數(shù)為1.2；H）腐蝕：項(xiàng)目物料具有一定的腐蝕性，又地處海邊，腐蝕或侵蝕問題可能在發(fā)生，系數(shù)取0.50；I）泄漏：泵、法蘭等連接處產(chǎn)生正常的一般泄漏，系數(shù)取0.30；J）明火設(shè)備的使用：罐組附近無明火，系數(shù)取0；K）熱油交換系統(tǒng)：無，系數(shù)取0；L）轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備：系數(shù)取0。

綜上，該油庫三期在建罐組特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)的計(jì)算如下：

2.2.4 計(jì)算工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)（F3）

工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3的值是由一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)F1和特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2相乘得到，即

2.2.5 計(jì)算火災(zāi)、爆炸指數(shù)（F&EI）

火災(zāi)、爆炸指數(shù)是由工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)（F3）和物質(zhì)系數(shù)（MF）相乘得到。由火災(zāi)、爆炸指數(shù)可判斷單元火災(zāi)、爆炸破壞的嚴(yán)重程度[7]。該油庫三期在建罐組火災(zāi)、爆炸指數(shù)的計(jì)算如下：

2.2.6 計(jì)算安全措施補(bǔ)償系數(shù)（C）

該油庫三期在建罐組安全措施補(bǔ)償系數(shù)取值如下：（1）工藝控制補(bǔ)償系數(shù)（C1）

A）應(yīng)急電源：消防及自控為一級負(fù)荷，DCS以及重要儀表等設(shè)UPS電源，消防泵還采用柴油泵，取補(bǔ)償系數(shù)為0.98；B）冷卻：儲(chǔ)罐均有固定式冷卻水系統(tǒng)，取補(bǔ)償系數(shù)為0.97；C）抑爆：常壓儲(chǔ)罐，設(shè)備本身有抑爆作用，取補(bǔ)償系數(shù)為0.84；D）緊急停車裝置：有關(guān)資料不詳，暫不取系數(shù)；E）計(jì)算機(jī)控制：設(shè)計(jì)算機(jī)控制，取補(bǔ)償系數(shù)為0.97；F）惰性氣體保護(hù)：有關(guān)資料不詳，暫不取補(bǔ)償系數(shù)；G）操作規(guī)程：本項(xiàng)目未建成，暫不取補(bǔ)償系數(shù)；H）活性化學(xué)物質(zhì)檢查：暫不取系數(shù)；I）其他工藝過程危險(xiǎn)性分析：結(jié)合本項(xiàng)目提供的資料，取補(bǔ)償系數(shù)為0.93。

綜上，該油庫三期在建罐組工藝控制補(bǔ)償系數(shù)C1的計(jì)算如下：

C1=0.98×0.97×0.84×0.97×0.93=0.720

（2）物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)（C2）

A）遠(yuǎn)距離控制閥：設(shè)自動(dòng)切斷閥等，取補(bǔ)償系數(shù)為0.98；B）備用泄料系統(tǒng)：暫不取補(bǔ)償系數(shù)；C）排放系統(tǒng)：儲(chǔ)罐四周有防護(hù)堤以容納泄漏物，不取系數(shù)；D）連鎖裝置：設(shè)DCS連鎖系統(tǒng)，取補(bǔ)償系數(shù)為0.98。

綜上，該油庫三期在建罐組物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)C2的計(jì)算如下：

C2=0.98×0.98=0.960

（3）防火措施補(bǔ)償系數(shù)（C3）

A）泄漏檢測裝置：安裝了可燃?xì)怏w檢測報(bào)警儀，取補(bǔ)償系數(shù)為0.98；B）鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu)涂覆防火涂層，取補(bǔ)償系數(shù)為0.97；C）消防水供應(yīng)：采用穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)，備用消防泵為自動(dòng)柴油泵，給予0.94補(bǔ)償系數(shù)；D）特殊系統(tǒng)：無特別說明，不取補(bǔ)償系數(shù)；E）噴灑系統(tǒng)：不取補(bǔ)償系數(shù)；F）水幕：不取補(bǔ)償系數(shù)；G）泡沫裝置：設(shè)自動(dòng)控制的泡沫系統(tǒng)，取0.94的補(bǔ)償系數(shù)；H）手提式滅火器/水槍：按規(guī)定將配備滅火器、消防栓，給予0.95補(bǔ)償系數(shù)；I）電纜保護(hù)：不詳，暫不取系數(shù)。

綜上，該油庫三期在建罐組防火措施補(bǔ)償系數(shù)C3的計(jì)算如下：

C3=0.98×0.97×0.94×0.94×0.95=0.798

（4）安全措施補(bǔ)償系數(shù)（C）

安全措施補(bǔ)償系數(shù)C由工藝控制、物質(zhì)隔離、防火措施3個(gè)補(bǔ)償系數(shù)相乘得到，即

C=C1×C2×C3=0.720×0.960×0.798=0.552

2.2.7 計(jì)算補(bǔ)償后火災(zāi)、爆炸指數(shù)（F&EI）′

補(bǔ)償后火災(zāi)、爆炸指數(shù)（F&EI）′是由火災(zāi)、爆炸指數(shù)F&EI和安全措施補(bǔ)償系數(shù)C相乘得到，即（F&EI）′=F&EI×C=108.336×0.552=59.801上述有關(guān)各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果見表1和表2。

表1 火災(zāi)、爆炸指數(shù)（F＆EI）

1.工藝中的液體及氣體2.貯存中的液體及氣體3.貯存中的固體及工藝中的粉塵H.腐蝕與磨損I.泄漏—接頭和填料J.使用明火設(shè)備K.熱油熱交換系統(tǒng)L.轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F2）----0.1～0.75 0.1～1.50 0.1～1.0 0.15～1.15 0.5 -1.2 -0.50 0.30 0 0 0 3.66工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)（F3=F1×F2）火災(zāi)爆炸指數(shù)（F&EI=F3×MF）--6.771 108.336

表2 安全措施補(bǔ)償系數(shù)

3 安全評價(jià)結(jié)果

根據(jù)道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)等級表（見表3），對該油庫三期在建罐組安全措施補(bǔ)償前和補(bǔ)償后火災(zāi)爆炸指數(shù)的危險(xiǎn)等級進(jìn)行劃分，結(jié)果見表4。

表3 火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)等級表

表4 安全措施補(bǔ)償前和補(bǔ)償后的危險(xiǎn)等級對比

4 結(jié)論

通過對該油庫三期在建罐組進(jìn)行火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)等級評價(jià)，在未采用安全補(bǔ)償措施前，火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)為108.336，危險(xiǎn)等級為Ⅲ（中等）；補(bǔ)償后為59.801，危險(xiǎn)等級為Ⅰ（最輕）。補(bǔ)償前后危險(xiǎn)等級下降了2個(gè)等級，符合安全性要求。但由于其固有的危險(xiǎn)程度是客觀存在的，因此仍需采取更加安全有效的措施，如構(gòu)建安全監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急管理系統(tǒng)，以提高安全防范效能，確保消防安全。

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10.13752/j.issn.1007-2217.2017.01.010

2017-02-09

2016年浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2016C31114）