_油库火灾与爆炸危险性评价

1、2003 年 第 24 卷 第 2 期( 总第 88 期)华 北 工 学 院 学 报JOURNAL OF NORTH CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGYV ol. 24 N o . 2 2003( Sum N o. 88)文章编号:1006-5431( 2003) 02-0152-05油库火灾与爆炸危险性评价*狄建华( 华南理工大学 工控学院, 广东 广州 510640)摘 要: 客观合理地评价了油库火灾与爆炸的危险程度. 采用美国道( DO W) 化学公司火灾爆炸指数评价法最新版本( 第 7 版) 对某燃料公司油库进行了评价. 油库的汽油罐组、装车站和泵棚的火灾爆炸危

2、险指数分别为 116. 6, 110. 7, 84. 8, 其危险程度均属于 “中等”级别; 经过安全措施补偿后, 其火灾爆炸危险指数分别降到 79. 3, 78. 6, 63. 6, 危险程度降到 “较轻”级别. 在安全措施落实的基础上, 大大降低了其危险性, 该油库是比较安全的.关键词: 火灾爆炸; 危险评价; 安全措施中图分类号: T Q 560文献标识码: A危险辨识和评价是预防事故的重要手段. 这方面在我国引入了安全检查表、故障树分析、事 件数分析、危险性预先分析以及火灾爆炸指数评 价法等多种系统安全分析方法和危险评价方法以 来, 机电、化工、环境等行业先后研究和开发了适用于各自行业

3、的安全评价方法, 并在许多企业得到了推广和应用. 对于石化行业, 其主要危险是火灾爆炸危险. 目前, 世界上对火灾爆炸危险评价普遍采用美国道( DOW) 化学公司火灾爆炸指数评价法. 该评价方法经过 30 多年先后 6 次的修改后, 发表了第 7 版, 以下简称为道化( 7 版) 1 . 与前几版相比, 7 版增加了许多新内容, 更符合实际工艺过程, 评价结果更趋合理、客观. 本文采用道化( 7 版) 对某燃料公司的油库进行火灾爆炸危险评价, 目的是客观地评价油库火灾爆炸危险程度, 并有针对性地提出安全对策和措施, 为油库安全运营提供了参考.评价方法火灾爆炸危险指数评价法是对工艺装置及所含物料

4、的潜在火灾爆炸和反应性危险逐步推算的 方法进行客观评价. 评价过程中定量的依据是以往事故的统计资料、物质的潜在能量和现行安全 防灾措施的状况. 道化( 7 版) 的评价过程见图 1.基金项目: 华南理工大学自然科学基金资助项目作者简介: 狄建华( 1967- ) , 女, 讲师, 硕士. 从事专业: 安全工程.* 收稿日期: 2002-03-14( 总第 88 期)油库火灾与爆炸危险性评价( 狄建华) PAGE 155华 北 工 学 院 学 报2003 年第 2 期 PAGE 156危险分析所评价对象为某燃料公司的油库. 该油库有33座 浮 顶 汽 油 储 罐, 规 格 为 2 000 m 3

5、, 8 15 000 m m 12 001 mm ; 6 座拱顶柴油储罐中2 座 3 000 m , 19 000 m m 12 001 mm ; 4 座6 000 m , 25 000 mm 13 500 mm . 燃料公司主管汽、柴油销售业务.汽、柴油主要由烷烃、环烷烃组成, 都属于可燃液体. 特别是汽油极易挥发, 闪点较低, 属于甲B 类火灾危险品. 在储运过程中挥发的油蒸气与空气混合, 形成可燃性混合气体, 或者泄漏的油品极易发生火灾爆炸, 其危险性很大.危险评价按道化( 7 版) 火灾爆炸指数评价程序, 对某燃料公司的油库进行危险评价.3. 1单元的确定油库火灾爆炸危险的作业场所主要

6、有油罐区、泵棚、装车站、汽车加油亭及污水处理设施等, 综合考虑各区的油品存储量、工艺、设备设施等因素, 从中选取以下评价单元进行评价.单元 1: 汽油罐组; 单元 2: 装车站; 单元 3:泵棚.以单元 1 汽油罐组为例来说明评价过程, 其它单元评价过程与单元 1 相同, 各单元评价结果见表 1.表 1 各单元评价结果Tab. 1 Evaluation r esu lt s of each u nit单元火灾爆炸指数项目系数范围单元 1单元 2单元 3物质系数 M F-161616一般工艺危险系数 F 1基本系数1. 001. 001. 001. 00放热化学反应0. 301. 25/吸热反应

7、0. 200. 40/物料处理和输送0. 251. 050. 850. 500. 50封闭单元或室内单元0. 250. 90/通道0. 200. 35/排放和泄漏控制0. 250. 500. 500. 500. 50单元 F1-2. 352. 002. 00特殊工艺危险系数 F 2基本系数1. 001. 001. 001. 00毒性物质0. 200. 800. 200. 200. 20负压操作0. 50/燃烧范围或附近的操作0. 300. 800. 500. 300. 30粉尘爆炸0. 1252. 00/释放压力/低温0. 200. 30/易燃和不稳定物质数量1. 200. 360. 25腐蚀

8、0. 100. 750. 100. 100. 10泄漏0. 101. 500. 101. 500. 30使用明火设备/热油交换系统0. 151. 15/转动设备0. 50/0. 50单元 F2-3. 103. 462. 65单元危险系数 F 308. 07. 296. 925. 3火灾爆炸指数 F &E I-116. 6110. 784. 8续表 1单元安全措施修正系数项目系数范围单元 1单元 2单元 3工艺控制补偿系数 C1应急电源0. 98/冷却0. 970. 980. 990. 990. 99抑爆0. 840. 98/紧急停车装置0. 960. 990. 980. 980. 98计算机控

9、制0. 930. 99/惰性气体保护0. 940. 96/操作指南或操作规程0. 910. 990. 930. 930. 93活性化学物质检查0. 910. 98/其它工艺过程危险分析0. 910. 98/单元 C1-0. 900. 900. 90物质隔离补偿系数 C2远距离控制阀0. 960. 980. 980. 980. 98备用泄料装置0. 960. 98/排放系统0. 910. 97/联锁装置0. 98/单元 C2-0. 980. 980. 98防火措施补偿系数 C3泄漏检测装置0. 940. 980. 980. 980. 98钢质结构0. 950. 98/0. 95/消防水供应0.

10、940. 970. 970. 970. 97特殊系统0. 91/喷洒系统0. 740. 970. 97/水幕0. 970. 98/泡沫灭火装置0. 920. 970. 94/手提式灭火器/ 水枪0. 930. 980. 950. 950. 95电缆保护0. 940. 980. 940. 940. 94单元 C3-0. 770. 810. 85总安全补偿系数 C-0. 680. 710. 75单元破坏系数 DF-0. 650. 630. 54基本 MP P DM cDFM c10. 65M c20. 63M c30. 543. 2 确定单元物质系数 M F查道化( 7 版) 评价法 “物质系数和

11、特性”, 见表 2.表 2 物料物质系数及特性表 2Tab. 2 Substance quotiety and ch aracteristic序号物料名称物质系数 MF燃烧热H c/ Btulb - 1NFPA 分级闪点 t F/ E沸点 t F/ EN HN FN R1汽油1618. 8103130- 451004002柴油1018. 7103020100300315注: 1 ) 燃烧热 H c 是燃烧所生成的水处于气态时测得的值, 1 Btu = 1 055. 056 J, 1 lb = 0. 453 592 37 kg, ( 1 Btu / lb = 2 326 J/ kg) ; 2)

12、E华氏度, 摄氏度与华氏度之间的换算关系为: t = 5( tF - 32) / 9; 3) N H物质毒性; 4) N F物质可燃性; 5) N R物质化学活泼性.本评价单元汽油物质系数为 MF = 16; 柴油的物质系数为 MF = 10. 根据道化( 7 版) 选取物质系数的原则, 取汽油的 M F= 16 为本单元的危险物质的物质系数.3. 3单元工艺危险系数 F33. 1一般工艺危险系数 F 1一般工艺危险基本系数: 根据道化( 7 版) ,取一般工艺危险基本系数值为 1. 00.物料的处理和输送: 本单元有存放在露天N F = 3 的易燃易爆液体, 故按规定选取系数0. 85.排放

13、和泄漏控制: 本单元设有堤坝以防止泄漏液流到其它区域, 但堤坝内的设备露天放置, 故按规定取系数为 0. 50.综合可得, 本单元 F1 = 1. 00+ 0. 85+ 0. 50=2. 35.3. 2 特殊工艺危险系数 F2特殊工艺危险基本系数: 根据道化( 7 版) ,取特殊工艺危险基本系数值为 1. 00.毒性物质: 从表 2 知本单元 N H为 1, 根据道化( 7 版) 毒性物质系数应为 0. 2N H( N H为美国国家防火协会定义的物质毒性系数) , 故选取该项系数为 0. 20.燃烧范围或其附近的操作: 本单元汽油罐在收发油时会吸入空气或呼出油蒸气, 故选取系数为 0. 50.

14、易燃和不稳定物质的数量: 汽油罐的体积充装系数为 0. 80, 密度取平均值为 740 kg/ m 3,则本单元物料量为 2 2 000 0. 80 740 = 2. 37106 kg , 汽 油的 燃 烧 热值 为 1. 88 104 Btu/ lb, 故总燃烧能量为:2. 37 106 1. 88 104 / 0. 454 =9. 8 1010 Btu 由道化( 7 版) 中 “储存中总能量危险系数表”中的 类易燃液体的危险系数曲线 2 得出本单元该项系数为 1. 20.腐蚀: 本单元存在轻微腐蚀, 故选取系数0. 10.泄漏: 本单元泵和压盖密封处可能产生轻微泄漏时, 故该项系数为 0.

15、 10.综合可得, 本评价单元: F2 = 1. 00+ 0. 20+0. 50+ 1. 20+ 0. 10= 3. 103. 3. 3单元危险系数 F3单元危险系数 F 3 为一般工艺危险系数 F 1 和特殊工艺危险系数 F 2的乘积.本单元危险系数 F3 = F 1F2= 2. 353. 10=7. 29.3. 4 火灾爆炸危险指数 F &E IF &EI = MF F 3 = 16 7. 29 = 116. 6F&EI 的值为 116. 6, 根据道化( 7 版) 危险等级划分标准, F&E I 在 97127 之间, 其火灾爆炸危险程度属于 “中等”级别.3. 5 确定安全措施补偿系数

16、 C5. 1 工艺控制补偿系数 C1冷却: 本单元汽油罐设有固定消防冷却水, 且防火堤外设置了消防栓和水枪, 故选取系数为 0. 99.紧急停车装置: 本单元具备紧急停车装置, 以备出现异常时能紧急停车并转换到备用系统, 故选取系数为 0. 98.操作指南或操作规程: 本单元制定了严格完善的操作规程, 如正常开/ 停车、紧急停车、检修程序与事故应急处理方案等, 故取补偿系数值为 0. 93.本单元 C1= 0. 990. 980. 93= 0. 903. 5. 2 物质隔离补偿系数 C2远距离控制: 单元备有远距离切断阀, 以便在紧急状态下迅速将储罐进出料切断, 故选取系数为 0. 98.5.

17、 3 防火措施补偿系数 C3泄漏检测装置: 单元内安装可燃气体检测器, 以便在油气浓度超标时报警, 故选取系数为0. 98.消防水供应: 库区配备有消防泵房和消防水池等设施, 故选取系数为 0. 97.喷洒系统: 储罐四周布置了消防冷却水管, 以便在事故状态下进行隔离、冷却和火灾扑救, 故选取系数为 0. 97.泡沫装置: 本单元设置了远距离控制的装置, 将泡沫注入喷洒系统的装置, 故选取系数为0. 94.手提式灭火器/ 水枪: 本单元周围设有消防栓且单元内备有手提式灭火器, 而且安装有可远距离控制的水枪, 故选取系数为 0. 95.电缆保护: 单元内电缆采用埋设敷设方式, 故选取系数为 0.

18、 94.即得本单元 C3 = 0. 980. 970. 970. 940. 950. 94= 0. 773. 5. 4单元安全措施补偿系数 C综合得本单元安全措施补偿系数: C= C1 C2C3= 0. 900. 980. 77= 0. 683. 5. 5补偿后火灾爆炸指数 F&E I F &EI = F &E I C = 116. 6 0. 68 = 79. 3根据道化( 7 版) 危险等级划分标准, 采取安全措施补偿后, F&EI 为 79. 3, 在 6196 之间,所以实际危险程度为 “较轻”级别.3. 6 损失计算6. 1暴露区域暴露半径 R. 根据道化( 7 版) 评价法中暴露半径

19、 R= F&E I 0. 84, 故本单元暴露半径 R = 116. 60. 84= 98 ft= 30 m. 需要指出的是, 对于本评价单元中的 V = 2 000 m 3汽油储罐, 其外径为15 m , 暴露半径应从罐体表面向外量取, 则实际暴露半径为 30+ 7. 5= 37. 5 m .暴露区域 A . 按道化( 7 版) 评价法, 本单元暴露区域: A = u( 37. 5) 2= 4 418 m2.单元破坏系数 DF . 按道化( 7 版) 评价法, 查 “单元危害系数计算图” 2 得: 对于汽油( 物质系数 M F 为 16) , 本单元 F3 = 7. 29, 按插入法求得单元

20、 DF = 0. 65.实际最大可能财产损失( Actual MP PD ) . 基本 M P PD = DF Mc1, 实际 M PP D = 基本MP P D C. 本单元实际 M PP D = Mc1 0. 65 0. 68= M c1 0. 44Mc1单元 1 暴露区域内财产价值.3. 7 评价结果采用道化( 7 版) 法对油库进行火灾爆炸危险评价, 其评价结果为: 汽油罐组、装车站和泵棚的火灾爆炸危险指数分别为 116. 6, 110. 7, 84. 8, 危险程度均属于“中等”级别. 经过安全措施补偿后, 评价单元的火灾爆炸危险指数分别降到79. 3, 78. 6, 63. 6,

21、危险程度降到 “较轻”级别, 大大降低了其危险性, 所以该油库是比较安全的.措施安全生产是建立在完善的技术措施和严格的管理措施基础上的. 在采取评价中所涉及的补偿措施基础上, 只有加强安全管理, 才能确保油库的安全营运. 在营运中建议采取以下管理措施:严格执行国家及行业有关安全管理法规和规定, 落实安全生产责任制.制定完善的安全管理制度, 如安全操作制度、用电安全制度、危险作业审批制度等.库区各类人员应接受相应的安全管理和安全技术知识培训, 并取得相应的资格证书.制定和完善油库安全操作规程, 编制发生火灾爆炸事故的应急方案, 并有计划地组织员工进行演练, 使之熟练掌握.按照有关规定, 进行各项

22、安全检查, 如日常检查、专业安全检查、定期安全检查、季节性安 全检查等, 发现问题及时整改.结论采用道( DOW) 化学公司火灾爆炸指数评价法( 第 7 版) 对油库的火灾爆炸危险性进行了评价, 其评价结果均为“较轻”级别. 但危险程度的降低是在采取了一系列补偿措施后取得的. 因而, 在运营中必须落实各项安全技术措施、完善安全防 护装置、强化安全管理, 才能确保安全运行.参考文献: 1汪元辉. 安全系统工程 M . 天津: 天津大学出版社 , 1999. 288- 289. 2吴宗之, 高进东, 魏利军. 危险评价方法及其应用 M . 北京: 冶金工业出版社, 2001. 43- 104. 3广东省安全科学技术研究所. 某扩建工程项目劳动安全卫生预评价报告 R . 2002.Evaluation of Fire and Explosion Haz