加油站危险性评价模型的建立及其应用

资源类型:pdf 资源大小:617.00KB 文档分类:交通运输 上传者:马瑞秋

相关文档

批量下载下列文档

文档信息

【作者】 王志军  李大普  郭忠平 

【关键词】加油站 危险性 模型 安全评价 

【出版日期】2005-03-30

【摘要】随着交通业的发展,加油站数量猛增,其安全问题也逐渐被关注,如何对加油站的危险性进行定量评价是一个亟待解决的课题。笔者通过建立数学模型并结合实例,对加油站进行了安全评价,得出了其危险等级及现实危险性,为政府监管提供了一种有效、可行的方法。

【刊名】山东科技大学学报(自然科学版)

全文阅读

  汽油、柴油都具有易燃易爆性,在卸油、量油、加油、清罐等作业过程中,一旦遇到足够的激发能源就会发生火灾爆炸事故,爆炸冲击波及爆炸火球热能的破坏、伤害作用很大,危害范围广。特别是处于市区的加油站,其后果严重性更大。因此,对加油站进行安全评价,制定安全防范措施及应急救援预案具有重大现实意义。1 加油站安全评价模型1.1 评价模型层次结构根据安全工程学的一般原理,现实危险性不仅取决于生产物质危险性和生产工艺单元的固有危险性,而且还同各种人为管理因素及防灾措施的综合效果有密切关系,其模型评价指标如图1所示。图1 评价模型层次结构图Fig.1Hierarchicstructureofassessmentmodel1.2 数学模型现实危险性评价是在固有危险性评价的基础上考虑各种危险性的抵消因子,它们反映了人在控制事故发生和控制事故后果扩大上的主观能动作用。评价的数学模型如下:A={ ni=1 mj=1(B111)iWij(B112)j}·B12∏3k=1(1-B2k)(1)式(1)中:(B111)i为第i种物质危险性的评价值;(B112)j为第j种工艺危险性的评价值;Wij为第j项工艺与第i种物质危险性的相关系数;B12为事故严重度评价值;B21为工艺、设备、容器、建筑结构抵消因子;B22为人员素质抵消因子;B23为安全管理抵消因子。利用该模型不仅评价出加油站内的固有危险性,还可以对加油站内的人为管理因素及防灾措施的综合效果进行评价,比较全面、系统地评价出加油站的安全状况。2 加油站安全评价2.1 事故易发性B11评价(1)物质事故易发性B111。汽油、柴油主要物化特性见表1,事故易发性见表2。表1 汽油、柴油主要物化特性表Table1Majorphysics chemistrycharacteristicsofgasolineanddieseloil主要物化特性相对分子质量液体密度/g·cm3沸点/℃燃点/℃闪点/℃爆炸上/下限(体积分数)/%燃烧热/KJ/kg汽油C5H12~C12H260.70~0.7940~200200~300-50~106.0/1.346055柴油C10H160.82~0.89175~32521050~900.5/0.643300表2 汽油/柴油事故易发性计算表Table2Accidentpronenessofgasolineanddieseloil性质分级得分爆炸性气体特性最大安全缝隙爆炸极限最小点燃电流比最小点燃能量引燃温度ⅡA/ⅡA6.0%~1.3%/0.5%~0.6%ⅡA/ⅡA0.23/0.20200~300/200~3005/58/510/1017/1711/11总分危险物质易发性系数αi危险系数Cij=αiG化学活泼系数K汽油/柴油的物质事故易发性B111=Cij(1+K)G=51/G=48α=1.0/α=1.01.0×51=51/1.0×48=480.12/0.0651×(1+0.12)=57.12/48×(1+0.06)=50.88(2)工艺过程事故易发性B112。在21种工艺影响因素中,加油站有5种工艺过程存在危险,如表3所示。表3 加油站工艺-物质危险性表Table3Technique materialrisksingasstation影响因素内容与参数B112相关系数B112-4物料储存防火间距不合规范20Wij=2.1j=4=0.7B112-8高温汽油操作温度>闪点25柴油操作温度>溶点20Wij=2.1j=8=0.7B112-11操作形成可燃性气体50Wij=2.1j=11=0.7B112-13泄漏设备泄漏20Wij=2.1j=13=0.9B112-21静电液体在管子中流动30Wij=2.1j=21=0  (3)事故易发性B11B11= ni=1 mj=1B111Wij(B112)j=8947.922.2 事故严重度B12评价事故严重度用事故后果的经济损失表示。死亡、重伤、轻伤、财产损失各自都用一当量圆半径描述。加油站最大的风险是汽油和柴油的爆炸燃烧,其伤害模型有两种:①蒸气云爆炸模型;②沸腾液体扩展蒸汽爆炸模型。前者属于爆炸型,后者属于火灾性。由于汽油罐和柴油罐都具有爆炸危险性,总爆炸能量应为汽油与柴油的爆能之和。伤害及破坏半径划分为:死亡半径R1、重伤半径R2、轻伤半径R3及财产破坏半径R财。死亡半径R1表示该区内的人员如缺少防护,则被认为将无例外地蒙受严重伤害,其内径为零,外径设为R1。重伤半径R2,轻伤半径R3和财产破坏半径R财的定义类似。2.2.1 汽油与柴油蒸气云爆炸 TNT当量计算WTNT=AWfQf/QTNT(2)式中:A为蒸气云的TNT当量系数,取4%;WTNT为蒸气云的TNT当量,kg;Wf为蒸气云中燃料的总质量,kg;Qf为燃料的燃烧值,MJ/kg;QTNT为TNT的爆热,4.12~4.69MJ/kg。对泰山石油十四站进行了调研,该加油站有三个储油罐:两个汽油罐(地下直埋式悬挂圆柱卧罐,最大储存量为54000L/39906kg)和一个柴油罐(地下直埋式悬挂圆柱卧罐,最大储存量为33000L/28512kg)。(1)TNT当量计算WTNT=27189.74(kg,TNT)(2)死亡半径R1R1=13.6(WTNT/1000)0.37=57(m)(3)(3)重伤半径R2Δps=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019Z=R2/(E/p0)1/3          (4)Δps=44000/p0=0.4344解得R2=141(m)式(4)中:E=WTNT×QTNT,为爆源总能量,J;p0为环境压力,Pa。(4)轻伤半径R3Δps=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019Z=R3/(E/p0)1/3          (5)Δps=17000/p0=0.1678解得R3=254(m)(5)财产损失半径R财R财=KⅡWTNT1/3/(1+(3175/WTNT)2)1/6(6)式(6)中:KⅡ为二级破坏系数,KⅡ=5.6。计算得:R财=205(m)2.2.2 汽油和柴油扩展蒸汽爆炸加油站内为双罐储存,火球中消耗的可燃物质量W(kg)取罐容量的70%,则:火球半径:R=2.9W1/3=105m(7)火球持续时间:t=0.45W1/3=16s(8)当伤害几率Pr=5时,伤害百分数D=∫Pr-5-∞exp(-μ2/2)du=50%,死亡、一度、二度烧伤及烧毁财物,都以D=50%定义。下面求不同伤害、破坏时的热通量:(1)死亡由Pr=-37.23+2.56ln(tq14/3),得q1=29050W/m2。(2)二度烧伤由Pr=-43.14+3.0188ln(tq24/3),得q2=19240W/m2。(3)一度烧伤由Pr=-39.83+3.0188ln(tq34/3),得q3=8454W/m2。(4)财产损失q4=6730t-4/5+25400=26120(W/m2)按上述q1、q2、q3、q4热辐射通量值,计算伤害/破坏半径,由热辐射通量公式计算:q(r)=q0R2r(1-0.058lnr)(R2+r2)3/2(9)式(9)中:R为火球半径,105m;q0为火球表面的辐射通量,对圆柱罐取270000W/m2。编制了加油站安全评价系统,此系统是基于VB6.0开发的,由数据输入、数据库、专家评价、运算报表等子系统组成,界面友好,形象直观,可实现直接输出评价结论的效果。计算结果如表4。表4 蒸气云/沸腾液体扩展爆炸伤害损失表Table4Injurylossofsteamcloudandboilingliquidspreadexplosion破坏半径(m)死亡半径57/231重伤半径141/297轻伤半径254/457财产破坏半径205/247对应损失15人/53人24人/78人26人/94人290万元/360万元2.2.3 事故严重度B12的估计事故严重度反映发生事故造成的经济损失大小,用符号B12表示。用(10)式计算总损失值:B12=C+20×(N1+0.5N2+105N3/6000)(10)式(10)中:C为财产破坏价值,万元;N1、N2、N3—事故中人员死亡、重伤、轻伤人数。事故严重度B12取决于伤害及破坏半径构成圆面积中财产价值和死伤人数。由于汽油和柴油灌区爆炸伤害模型是两个,即蒸气云爆炸和扩展蒸气爆炸,可能同时发生,则储罐爆炸事故严重度应是两种严重度加权求和:B12=AS1+(1-A)S2(11)式(11)中:S1,S2为蒸气云爆炸、扩展蒸气爆炸事故后果;A为蒸气云爆炸发生概率,取0.9。严重度计算结果为:S1=290+20×(15+0.5×24+105×26/6000)=839.1(万元)S2=360+20×(53+0.5×78+105×94/6000)=2233(万元)B12=0.9S1+0.1S2=978.5(万元)2.3 固有危险性B1及危险性等级加油站罐区的固有危险性为:B1=B11×B12=8947.92×978.5=8755539.72危险等级为:A =lg(B1/105)=1.94(12)由于1.5<A <2.5,故该加油站属于三级重大危险源。2.4 抵消因子B2及单元控制等级估计尽管单元固有危险性是由物质危险性和工艺危险性所决定的,但是工艺、设备、容器、建筑结构上各种用于防范和减轻事故后果的设施、危险岗位上操作人员良好的素质、严格的安全管理制度等能够大大抵消单元内的固有危险性。(1)安全管理评价:安全管理评价的目的主要是评价加油站的安全行政管理绩效。检查结果如表5所示。表5 安全管理检查表Table5Inspectiontableofsafetymanagement项目生产责任制生产教育技术措施计划生产检查生产规章制度生产管理机构及人员事故统计分析危险源评价与整改应急计划与措施作业现场安全管理消防安全管理总分100100100100100100100100100100100实得分100100708010075100757010080  (2)危险岗位操作人员素质评估:该加油站有2名卸油工,均是持证上岗,岗位工龄分别是12年和6年,无事故工作时间分别为12年和6年,每天平均工作1小时。加油人员有4人,其中1人工龄为10年,其余3人为1年,每天平均工作12小时。单个人的可靠性为:Rs=R1R2R3R4(13)式(13)中:R1为人员的合格性,取1;R2为人员的熟练性;R3为人员的操作稳定性;R4为操作人员的负荷因子。指定岗位人员素质的可靠性为:Rs= Ni=0RsiN(14)Rp=∏ni=0RsiN(15)单元人员素质的可靠性为:Ru=1-∏mi=0(1-Rpi)=0.978(16)(3)工艺设备、建筑物抵消因子评估:工艺设备、建筑物抵消因子评价应得分189分,实得分155分。(4)抵消因子的关联算法:令V1=安全管理实得分值/安全管理应得分值;V2=人员素质抵消因子评价值;V3=工艺设备及建筑物抵消因子实得分值/工艺设备及建筑物抵消因子应得分值。则有:B21=B2AV1B22=B2BV2B23=B2CV3(17)B2A、B2B、B2C称为实际抵消比率,B2A的物理含义是:当安全管理抵消因子全部满足要求时,即V1=1时,它抵消掉的单元固有危险性的百分数为B2A。B2B和B2C的意义是类似的。综合危险性抵消因子为:B2=∏3k=1(1-B2k)=0.0524(18)(5)危险控制程度分级标准:综合抵消因子的值B2愈小,说明现实危险性与固有危险性比值愈小,即单元内危险性的受控程度愈高。一般来说,单元的危险性级别愈高,要求的受控级别也愈高。单元危险控制程度分级标准见表6。表6 危险控制程度分级标准Table6Gradestandardofriskcontrolextent单元危险控制程度级别A级B级C级D级B2≤0.0010.001~0.010.01~0.1>0.1故该加油站危险控制等级是C级。2.5 现实危险性评价A加油站的现实危险性由于抵消因子的抵消和控制作用,已经较固有危险性大大降低。加油站的现实

1 2

引证文献

问答

我要提问