摘要
加油站经营的是易燃易爆的特殊商品,其具有很大的潜在危险性和破坏性, 由于在加油站安全管理实践中,风险是时时存在的。分析加油站普遍存在的安全隐患及进行安全评价对减少事故发生的可能性具有极其重要的意义。文中基于风险理念,结合加油站的特点,通过对加油站环境风险的分析,在加油站环境安全管理的风险评价问题上进行了初步探讨。安全评价的方法目前已有数十种, 它们有不同的特点、适用范围和应用条件。其中“道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法”简称道化法, 是化工领域最早应用于实际的安全评价方法。
关键词 加油站、环境风险、风险评价
Study on optical fiber communication hardware module
Abstract
Keywords:
目录
摘要
Abstract
第1章 环境风险 5
1.1 概念 5
1.2 风险分析 5
1.2.1 风险类型 5
1.2.2 风险成因 5
第2章 风险评价及主要评价方法 7
2.1 环境风险评价概念 7
2.2 主要评价方法 7
2.2.1 安全检查表法 7
2.2.2 模糊综合评价法 8
2.2.3 事故树定性分析法 9
2.2.4 道化学法 10
2.2.5 日本劳动省化工厂安全定量评价法 10
2.2.6 英国蒙得火灾爆炸毒性指数评价法 11
第3章 基于道化学法的加油站安全评价 12
3.1 道化学法 12
3.1.1 道化学火灾爆炸指数评价法介绍 12
3.1.2 道化学火灾爆炸指数评价法所需资料 12
3.1.3 道化学火灾爆炸指数评价法评价要点 16
3.1.4 道化学火灾爆炸指数评价法评价程序 16
3.2 道化学评价方法在加油站安全评价中运用 18
3.2.1 评价对象简述 18
3.2.2 火灾爆炸危险指数的确定 18
3.2.3 加油站的安全评价 21
3.3 不同泄漏量是埋地储罐的火灾、爆炸指数 21
第4章 针对所有的关于加油站的风险做出预防建议 23
4.1 加油站的风险防范 23
4.1.1 工程防范 23
4.1.2 设备防范 23
4.1.3 防火距离 23
4.1.4 环境安全防范 24
4.2 加油站风险的预防建议 24
4.2.1 认清加油站的环境责任 24
4.2.2 实行分类管理 24
4.2.3 完善环境风险管理体系 24
结论 25
致谢 26
参考文献 28
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第1章 环境风险
1.1 概念
环境风险是由自发的自然原因和人类活动(对自然和社会)引起的,并通过环境介质传播的,是能对人类社会及自然环境产生破坏、损害至毁灭性作用等不幸事件发生的概率及其后果[1]。
加油站的环境风险是指油品在运输、贮存和使用过程中,物料在失控状态下发生的突发事故对环境(或健康)的危害程度,其定义为事故发生的概率与事故造成的环境(或健康)后果的乘积。这类事故发生的概率大小及事故造成的环境(或健康)后果影响程度与物料的性质、物料的泄露量、工艺流程、管理状况以及防范补救措施等多种因素有关,较难用数字准确表示。但事故一旦发生,将会对周围生态环境及人体健康造成比较严重的影响[2]。
1.2 风险分析
1.2.1 风险类型
加油站的风险基本分为燃料油泄漏和加油站着火或爆炸两大类。
第一类:燃料油泄漏。燃料油如果在储存、输送过程发生跑、冒、滴、漏,油料蒸发出来的可燃气体在一定的浓度范围内,能够与空气形成爆炸性混合物,遇明火、静电及高温或与氧化剂接触等易引起燃烧或爆炸;同时其蒸汽比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃,也会造成火灾爆炸事故。在加油站的各类事故中,油罐和管道发生的事故占很大比例。加油站发生溢油和泄漏,使其燃料油进入环境,对土壤、河流、植物、生物可造成毁灭性的污染。
第二类:加油站着火或爆炸。油品的燃烧或爆炸引起的后果相当严重,不但会造成人员伤亡和财产损失,大量成品油的泄漏和燃烧,也将给大气、土壤、水体、生态环境造成严重的综合污染,尤其是对水体和土壤的污染影响将是一个相当长的时间,被污染的水体和土壤中的各种生物及植物将全部死亡。被污染的水体和土壤得到完全净化,恢复其原有的功能 需要十几年甚至上百年的时间。
1.2.2 风险成因
可引起加油站风险事故的因素有自然因素及人为因素两大类。
1、自然因素:主要包括地震、土壤腐蚀、洪水、雷电等。
2、人为因素:包括工程设计缺陷,设备质量不过关,设备选型和安装不当,生产过程中发生误操作或机电设备出故障以及外力因素破坏等。
以上因素均有可能直接或间接引起燃料油的泄漏,并有可能进一步引发燃烧、爆炸等恶性事故,造成人员伤亡、经济损失、环境污染和生态环境破坏。
第2章 风险评价及主要评价方法
2.1 环境风险评价概念
环境风险评价(ERA),广义上讲是指对人类的各种开发行动所引发的或面临的危害(包括自然灾害)对人体健康、社会经济发展、生态系统等所造成的风险可能带来的损失进行评估,并据此进行管理和决策的过程。狭义上常指对有毒化学物质危害人体健康的影响程度进行概率估计,并提出规避或减小环境风险的方案和对策。环境风险评价的主要特点是评价环境中的不确定性和突发性问题,关心的是事件发生的可能性及其发生后的影响[3]。
在《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169—2004)中,环境风险评价的定义是指对项目建设和运行期间发生的可预测突发性事件或事故(一般不包括人为破坏及自然灾害)引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏,或突发事件产生的新的有毒有害物质,所造成的对人身安全与环境的影响和损害,进行评估,提出预防、应急与减缓措施的过程[1]。
2.2 主要评价方法
2.2.1 安全检查表法
检查表法最早出现于20 世纪20 年代,其后被应用于安全评价领域当中,并经过不断的修改和发展,形成了安全检查表法( Safety Check List,SCL)。该方法形式多样,可以对现有的设备、设施或系统等评价对象进行评价,并可获得定性的评价结果[5]。检查表法既是一种系统安全分析方法,又是一种系统安全评价方法,将被评价系统剖析,分成若干个单元或层次,列出各单元或各层次的危险因素,然后确定检查项目,把检查项目按单元或层次的组成顺序编制成表格,以提问或现场观察方式确定各检查项目的状况并填写到表格对应的项目上,从而对系统的安全状态进行评价。目前,检查表的应用已贯穿于项目的设计、施工、运行和报废的各个阶段,许多行业都已经编制了具有行业特点的检查表并可以直接应用到安全评价之中。安全检查表法在安全评价领域中用途很广,它的优点很多,但也有一些缺点。
安全检查表法的优点是:
1、能够事先编制检查表,故可有充分的时间组织有经验的人员来编写,不至于漏掉能导致危险的关键因素;
2、可以根据规定的标准、规范和法规,检查遵守的情况;
3、检查表的应用方法有问答方式和现场观察方式,给人的印象深刻,能起到安全教育的作用,表内还可注明改进措施的要求,隔一段时间后重新检查改进情况;
4、 编制检查表的过程本身就是一个系统安全分析的过程,可使检查人员对系统的认识更深刻,更便于发现危险因素。
安全检查表法的缺点是:
1、只能做定性或一些半定量的评价,不能给出完全定量的评价结果;
2、只能对已经存在的对象进行评价,如果要对处于规划或设计阶段的对象进行评价,必须找到相似或类似的对象[4]。
2.2.2 模糊综合评价法
模糊综合评价法(Fuzzy Comprehensive Evaluation)是将专家打分的模糊性转换成确定性,而且从最大程度上避免专家的主观性和偏好性的一种全面的定性的评价加油站安全的方法。模糊综合评价方法的一般步骤如下:
1、确定影响油库安全的主要因素。
定性评价就是要从整体上把握油库安全现状,从人、物、环境、管理4 个方面考虑影响油库安全各因素。
2、确定各影响因素的权重。
确定权重通常采用层次分析法、专家打分法和神经网络法等。
层次分析法往往需要验证判断矩阵一致性,如果不一致就要调整判断矩阵,这样导致计算过程复杂、繁琐。因此,在层次分析法的基础上进行了改进,形成了一种改进的层次分析法,该方法不需要调整判断矩阵,只需要确定两两因素相对重要度便可以计算出各因素的权重[1、3]。
专家打分法是邀请(或者发函)有丰富理论知识的专家和有经验的现场专家分别给出以上因素的权重值,但是这样往往主观因素所占分量太大,不利于客观评价,而且所给权重值不一定准确,但是专家在对各因素进行两两比较确定相对重要度上往往是非常有经验和准确的。这样将专家打分和改进层次分析法相结合,便可以较为客观和准确的计算出各因素的权重。
神经网络法是一种新兴的方法。由于影响油库安全的因素很多,而且错综复杂,而人工神经网络具有自学习、自组织、非线性等动态处理、分布式知识存储和联想记忆等功能。因此,神经网络技术已用于确定油库安全因素的权重〔4〕。
3、建立模糊综合评价模型
设因子论域U 是评价时具体评价内容的集合:
U = { u1 , u2 , ⋯um } 2-1
评价等级论域是评价语的集合:
V = { v1 , v2 , ⋯, vn} 2-2
这样U 和V中任意搭配的元素对( ui , vj ) 构成关于m个评价因素条件下的笛卡儿乘积。将元素对( ui , vj ) 的评价因素值记为f ij ,其计算式为f ij =uij ( x) 表示所考虑的评价因素ui 对评价等级v j的隶属度,因此m ×n个f ij构成数学评价矩阵:
f11 f12 … f1n
f21 f22 … f2n
F = … … … … = (fij) m×n 2-3
Fm1 Fm2 … fmm
根据确定的评价因素权值向量W = (W1 ,W2 ,⋯,W n ) ,模糊综合评价的隶属度矢量ζ可表示为:
ζ = W ·F = (ζ1 ,ζ2 , ⋯,ζn ) 2-4
然后根据最大隶属度原则确定油库安全等级。
模糊综合评价法,运用了模糊理论,将那些影响油库安全的模糊不确定因素通过隶属度函数进行确定性处理,使看似模糊不定的因素变的容易掌握和评价。同时,由于客观的“改进的层次分析法”能够与主观的“专家打分法”有机的结合,使得在确定因素权重时更为准确客观,这也为模糊综合评价法的应用奠定了良好的基础。但是模糊综合评价的核心是建立隶属函数,而模糊隶属度的确定带有很强的主观性和随意性,操作难度较大,经验不同,建立的隶属度函数就不同,这有可能影响评价的准确性和客观性。因此,在实际评价中应尽可能多的征求专家的意见,建立合理的隶属度函数,从而提高模糊综合评价的准确性。
2.2.3 事故树定性分析法
事故树分析法( Fault Tree Analysis)是分析油库安全一种有效的逻辑方法,它提供了一种基于客观真实手段去剖析油库系统的设计,判断油库系统的变化,实施综合协调的研究,分析共同模式失效以及表示安全条件要求的相容性。其目的是分析消防系统中事故产生的原因和评价消防系统潜在的危险。根据事故树可求出事故的最小割集和最小径集,依次找出事故发生的原因及控制点,根据控制要点进而进行多因素之间的安全关联分析。造成油库事故的原因是多方面的,具有不同的表现形式,它与人员素质的高低、作业环节的繁简、储运设备的安装设计、经营与外部环境的适应程度等诸多因素密切相关,因而要求事故树分析人员不仅要对油库的生产工艺流程、各设备的操作使用方法、使用环境及相关人员的状况作到心中有数,而且要求掌握人机工程学、行为科学、数理逻辑、计算机应用等多种学科,才能作出科学可靠适用的事故树分析[10、12]。
其分析过程一般分为以下几个阶段:
1、合理选择顶端事件,对于油库来说,一般选择“燃烧爆炸”作为顶端件。
2、建立事故树,这是的核心部分,通过对已有资料的分析,在油库设计和运营人员的帮助下,建立事故树。
3、建立事故树的数学模型,对事故树进行简化或模块化。进行可靠性的定性和定量分析[7]。
2.2.4 道化学法
道( DOW) 化学火灾、爆炸指数法是美国道化学公司( DOW′s Chemical Co . ) 19 年提出的化学物品危险程度分类法,该评价法是以能代表重要物质在标准状态下的火灾、爆炸或放出能量的危险潜在能量的物质系数为基础,分别计算特殊物质的危险值、一般工艺危险值和特殊工艺危险值,再通过一定的运算得出“火灾爆炸危险指数”,并根据指数的大小对化工装置的危险性程度进行分级。同时,根据不同的等级提出相应的安全预防措施和建议。“道化法”第一版出版至今,已发表了七个版本[21]。评估中使用的数据源自物质的潜在能量、以往的事故统计和现行防灾措施的经验数据,考虑的影响因素比较全面,如泄漏率、物质闪点、沸点以及危险物质成分等[8]。
DOW 指数法是对生产过程、工艺装置、物质自身的危险性进行评价,而事实上还必须考虑影响事故发生的其它因素,特别是外部因素,对这些因素的分析是DOW 指数方法的空白[18]。因此,该方法不能反映更多的问题,而只能应用于筛选重要的危险源。用DOW 指数法进行初步评价后,进一步的安全评价应该是对重大危险源用故障树分析( FTA) ,找出导致事故发生的基本原因和事故发生的概率,同时用数理模型算出事故后果[19]。对油库罐区,事故后果包括罐破裂的碎片、剩余冲击波破坏、罐破裂后因介质过热瞬间的膨胀冲击波破坏、泄漏物引起火灾及泄漏蒸气对环境和周围居民的影响等问题 [8]。
2.2.5 日本劳动省化工厂安全定量评价法
该法是以美国道化学公司方法为基础,但对物质系数和修正系数的计算以及分级作了较大改动和简化。六阶段就是指6个评价环节:资料准备、定性评价、定量评价、根据求得的危险度等级按安全措施表选择相应的措施、由事故的情报资料进行再评价、用事故树FTA进行再评价。在这六个环节中,定量评价是关键,它把油库设备分成若干组,每个组再分为几个单元,对每个单元按物质、容量、温度、压力和操作5个项目分别打分,分值在0~10点之间,并分成A(10点)、B(5点)、C(2点)、D(0点)4个等级。将上述5个项目评定的点数之和相加,求出单元的分数和全部的总分数,并划为个危险等级,见表2.1。
表2.1 单元危险度等级
| 等级 | 危险度点数 | 危险程度 |
| I | 16点以上 | 高度危险 |
| II | 11~15点 | 结合周围情况和相关设备进行评价 |
| III | 10点一下 | 低度危险 |
1974年英国化学公司(ICI)蒙的(MOND)部在现有装置及计划建设装置的危险性研究中,认为美国道化学公司的方法在工程设计阶段,对装置潜在的危险性评价是相当有意义的。在经过几次实验后,证实了用该方法评价新设计项目的潜在危险性时,有必要在几个方面做重要的改进和补充。其中最重要的两个方面:一是引进了毒性概念,将道化学公司的“火灾爆炸指数”扩展到包括物质毒性在内的“火灾、爆炸、毒性指标”的初期评价,使表示装置潜在危险性的初期评价更加切合实际;二是发展了某些补偿系数(补偿系数小于1),进行装置现实危险性水平再评价,即采取安全对策措施加以补偿后的最终评价。从而使评价较为恰当,也使预测定量化更加具有实用意义[14]。
第3章 基于道化学法的加油站安全评价
3.1 道化学法
3.1.1 道化学火灾爆炸指数评价法介绍
19年,美国道化学公司首创了火灾、爆炸危险指数评价法,后经过不断修改, 目前已发展到了第 7 版。该法是以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为依据,以单元重要危险物质在标准状态下的火灾、爆炸或释放出危险性潜在能量大小为基础,同时考虑工艺过程的危险性,计算单元火灾,爆炸指数 (F&EI), 确定危险等级. 另外加上对特定物质, 一般工艺及特定工艺的危险修正系数, 求出火灾爆炸指数.定量地对工艺过程和生产装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应性危险逐步推算进行客观地评价.再根据指数的大小分成几个等级,按等级的要求及火灾爆炸危险的分组采取相应的安全措施的一种方法. 由于该评价方法切合实际,科学合理,并提供了评价火灾、爆炸总体危险的关键数据,能更好地剖析评价对象的潜在危险,因此,已被世界化学工业及石油化学工业公认为最主要的危险指数评价法.
火灾、爆炸危险指数评价法是对工艺装置及所含物料的潜在火灾,爆炸和反应危险逐步推算的方法进行客观的评价.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放在措施的状况.
该法的评价目的是: (1) 客观地量化潜在火灾,爆炸和反应性事故的预期损失; (2) 确定可能引起事故发生或使事故扩大的设备; (3) 向管理部门帖哦国宝潜在的火灾,爆炸危险性.
该法主要适用于评价储存,处理,生产易然,可燃,活性物质的操作过程,也可用于分析污水处理设施,回收装置,公用工程系统,管路,整流器,变压器,锅炉, 热氧化器以及发电厂一些的单元的潜在损失。该法还可用于潜在危险物质库存量较少的工艺过程的风险评价等[11、13]。
3.1.2 道化学火灾爆炸指数评价法所需资料
计算火灾、爆炸危险指数和进行风险分析汇总,需要以下资料:
(1) 工艺流程图;
(2) 道氏七版火灾,爆炸指数(F&EI)评价法;
(3) 道氏七版火灾爆炸指数计算表(表 3-1);
(4) 安全措施补偿系数表(表 3-2);
(5) 工艺单元风险分析汇总表(表 3-3);
(6) 生产装置风险分析汇总表(表 3-4);
(7) 工艺设备及安装成本表.
表3-1 火灾、爆炸指数(F&EI)
| 地区/国家: | 部门: | 场所: | 日期: |
| 位置: | 生产单元: | 工艺单元: | |
| 评价人: | 审定人:(负责人) | 建筑物 | |
| 检查人:(管理部) | 检查人:(技术中心) | ||
| 工艺设备中的物料: | |||
| 操作状态 设计—开车—正常—操作—停车 | 确定物质系数MF | ||
| 物质系数(见附录,如果温度超过60℃需标明) | |||
| 1、一般工艺危险 | 危险系数范围 | 采用危险系数 | |
| 基本系数 | 1.00 | ||
| (1)放热化学反应 | 0.3~1.25 | ||
| (2)吸热反应 | 0.20~0.40 | ||
| (3)物料处理与运送 | 0.25~1.05 | ||
| (4)密闭式或室内工艺单元 | 0.25~0.90 | ||
| (5)通道 | 0.20~0.35 | ||
| (6)排放和泄漏控制 | 0.25~0.50 | ||
| 一般工艺危险系数(F1) | |||
| 2特殊工艺危险 | 危险系数范围 | 采用危险系数 | |
| 基本系数 | 1.00 | ||
| (1)毒性物质 | 1.00 | ||
| (2)负压(<500mmHg,66.661kPa) | 0.20~0.80 | ||
| (3)易燃范围及接近易燃范围的操作 | 0.50 | ||
| 惰性化—— 未惰性化—— | |||
| (1)罐装易燃液体 | 0.50 | ||
| (2)过程失常或者吹扫故障 | 0.30 | ||
| (3)一直在燃烧范围 | 0.80 | ||
| (4)粉尘爆炸 | 0.25~2.00 | ||
| (5)压力:操作压力(绝对压力)/kPa 释放压力(绝对压力)/kPa | |||
| (6)低温 | 0.20~0.30 | ||
| (7)易燃及不稳定物质质量 | |||
| 物质质量/Kg 物质燃烧热/(J/Kg) | |||
| (1)工艺中的液体及气体 | |||
| (2)贮存中的液体及气体 | |||
| (3)贮存中的可燃固体及工艺中的粉尘 | |||
| (8)腐蚀及磨蚀 | 0.10~0.75 | ||
| (9)泄漏——接头和填料 | 0.10~1.5 | ||
| (10)使用明火设备 | |||
| (11)热油热交换系统 | 0.15~1.15 | ||
| (12)转动设备 | 0.50 | ||
| 特殊工艺危险系数(F2) | |||
| 工艺单元危险系数(F3=F1*F2) | |||
| 火灾爆炸指数(F&EI=F3*MF) | |||
| I工艺控制安全补偿系数C1 | ||
| 项目 | 补偿系数范围 | 采用补偿系数 |
| (1)应急电源 | 0.98 | |
| (2)冷却装置 | 0.97~0.99 | |
| (3)易爆装置 | 0.84~0.98 | |
| (4)紧急切断装置 | 0.96~0.99 | |
| (5)计算机控制 | 0.93~0.99 | |
| (6)惰性气体保护 | 0.94~0.96 | |
| (7)操作规程/程序 | 0.91~0.99 | |
| (8)化学活泼性物质检查 | 0.91~0.98 | |
| (9)其他工艺危险分析 | 0.91~0.98 | |
| C1值 | ||
| II物质隔离安全补偿系数C2 | ||
| 项目 | 补偿系数范围 | 采用补偿系数 |
| (1)遥控阀 | 0.96~0.98 | |
| (2)卸料/排空装置 | 0.96~0.98 | |
| (3)排放系统 | 0.91~0.97 | |
| (4)联锁装置 | 0.98 | |
| C2值 | ||
| III防火设施安全补偿系数C3 | ||
| 项目 | 补偿系数范围 | 采用补偿系数 |
| (1)泄漏检测装置 | 0.94~0.98 | |
| (2)结构钢 | 0.95~0.98 | |
| (3)消防水供应系统 | 0.94~0.97 | |
| (4)特殊灭火系统 | 0.91 | |
| (5)洒水灭火系统 | 0.74~0.97 | |
| (6)水幕 | 0.97~0.98 | |
| (7)泡沫灭火装置 | 0.92~0.97 | |
| (8)手提式灭火器/喷水 | 0.93~0.98 | |
| (9)电缆防护 | 0.94~0.98 | |
| C3值 | ||
| 1、火灾爆炸指数(F&EI) | |
| 2、暴露半径 | m |
| 3、暴露面积 | M2 |
| 4、暴露区内财产价值 | 百万美元 |
| 5、危害系数 | |
| 6、基本最大可能财产损失——基本MPPD | 百万美元 |
| 7、安全措施补偿系数=C1* C2* C3 | |
| 8、实际最大可能财产损失——实际MPPD | 百万美元 |
| 9、最大可能停工天数——MPDO | 天 |
| 10、停产损失——BI | 百万美元 |
| 地区/国家: | 部门: | 场所: | |||||
| 位置: | 生产单元: | 操作类型: | |||||
| 评价人: | 生产单元总替换价值: | 日期: | |||||
| 工艺单元主要物质 | 物质系数 | 火灾爆炸指数 | 影响区内财产价值/百万美元 | 基本MPPD/百万美元 | 实际MPPD/百万美元 | 停工天数MPDO/天 | 停产损失BI/百万美元 |
道化学火灾、爆炸指数评价法的评价要点如下图3—1所示:
图3—1 评价要点
| 安全措施 | ||
| 指数 | 危险性 | 对策 |
| ﹤20 | 低 | 任意 |
| 20—40 40—60 | 轻 中等 | 提案 |
| 60—75 | 较大 | 劝告 |
| 75—90 ﹥90 | 很大 | 必须 |
3.1.4 道化学火灾爆炸指数评价法评价程序
道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法的具体的评价程序如下:
(1)选择评价工艺单元.它应在工艺上起关键作用,并可能对潜在火灾,爆炸危 险具有重大影响。
(2)求取单元内的物质系数 MF。工艺单元中特定物质的物质系数可从附录中查得。
(3)按单元的工艺条件,将采用适当的危险系数,分别记入表 3-1 的"一般工艺危 险系数"和"特殊工艺危险系数"栏目内。
(4)用一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数相乘求出工艺单元危险系数。
(5)将工艺单元危险系数与物质系数相乘,求出火灾,爆炸危险指数(F&EI)。
(6)用火灾,爆炸危险指数(F&EI)按图 4-6 查出所评价工艺单元的暴露区域半径, 并计算暴露面积。
(7)查出单元暴露区域内的所有设备的更换价值,确定危害系数,求出基本最大 可能财产损失(基本 MPPD)。
(8)应用安全措施补偿系数乘以基本 MPPD,确定实际最大可能财产损失(实际 MPPD)。
(9)根据实际 MPPD,确定最大损失工作日 MPDO。
(10)用停产损失工作日 MPD0 确定停产损失 BI。
具体的评价程序如图3—2所示[12、13]:
3.2 道化学评价方法在加油站安全评价中运用
3.2.1 评价对象简述
近年来,随着中国国民经济的快速发展、交通基础设施的不断改善和机动车保有量的快速增加,加油站已成为民众生活中不可或缺的一部分,加油站也早在2001年时就已经突破了10万座。加油站所经营的油品具有易燃、易爆、易产生静电、易挥发、易渗漏和毒性等危险性,一旦发生事故,不易控制,加之加油站点多面广,发生事故影响较大。所以,提高和加强加油站安全技术与安全管理水平显得尤为重要[1、14、20]。主要的加油站油罐容积如图3.2
表3.2油罐容积
| 级别 | 油罐容积(m3) | |
| 总容积 | 单罐容积 | |
| 一级 | 120﹤V≤180 | ≤50 |
| 二级 | 60﹤V≤120 | ≤50 |
| 三级 | V≤60 | ≤30 |
| 注:V为油罐总容积;柴油罐容积可折半计入油罐总容积。 | ||
以单个汽油储罐为1 个评价分析对象,进行火灾、爆炸危险指数分析。
(1) 物质系数MF的计算。根据原油物质系数MF 值查DOW 指数法附录,求出MF为16 。
(2) F1 的计算。一般工艺危险系数是确定事故损害大小的主要因素,包括放热反应、吸热反应、物料处理与运输、封闭单元或室内单元、通道以及排放和泄漏控制等6 项,经计算取F1 = 1. 85。因此储存、加油、卸油等的工艺不涉及放热或吸热反应,而油料储藏在室外埋地储罐,罐区面积较小,周围设有符合要求的消防通道,因此这些系数为0。物料为NF = 3 的罐装易燃液体,故C 项取值0. 85 ,加基础分1 ,故为1. 85。
(3) F2 的计算。工艺条件是导致火灾、爆炸事故的主要原因之一,也是影响事故发生概率的主要因素。特殊工艺危险系数包括毒性物质、压力释放等12 个取值项。经计算取F2 = 2. 32。因汽油为NH = 1 的毒性物质,故A 项取值0. 2 ;汽油蒸气能与空气形成爆炸性混合物, NF = 3 ,故C 项取值0. 5 ; 易燃及化化学活泼性物质总能量为1. 16 ×109英热单位,汽油闪点-43 ℃,故G项取值0. 42 ;汽油腐蚀较小,故H 项取值0. 1 ;由于泵、法兰等处存在轻微泄漏,故I 项取值0. 1 ;加基础系数1 ,合计为2. 32。
(4) F3 的计算。单元危险系数( F3) = 一般工艺危险系数( F1) ×特殊工艺危险系数( F2) = 1. 85 ×2. 32 = 4. 29。
(5) F & EI 的计算。火灾、爆炸危险指数是用来估计生产过程中的事故可能造成的破坏。火灾、爆炸危险指数(F & EI) = 物质系数( MF) ×单元危险系数( F3) = 16 ×4. 29 = 68. 。指数介于61~96 之间,属轻微级危害。
(6) 单元危险系数DF 的计算。破坏系数由评价单元危险系数F3 和物质系数( MF) 确定,通过查单元破坏系数计算图得到。它表示单元中的物料或反应能量释放所引起的火灾、爆炸事故综合效应。
本评价单元的F3 = 4. 29,物质系数MF = 16,查得单元破坏系数DF = 0. 51。
(7) 暴露半径R和暴露面积D的计算。暴露半径决定于火灾、爆炸危险指数FEI,其值计算如下式:
R = 0. 256 ×FEI = 0. 256 ×58. 34 = 15. 02 m
D = 3. 14 ×R2 = 3. 14 ×15. 022 = 708 m2
(8) 安全措施补偿系数C 的计算。安全措施补偿系数是对所采取的措施在减少和抑制火灾、爆炸事故方面的评定。安全措施包括工艺控制、物质隔离、防火3 个方面。加油站在这3 个方面综合采取措施即可降低事故发生的概率和危害。经计算取C = 2. 32。计算依据见下表。
| 工艺控制安全补偿系数(C1) | |||||
| 项目 | 补偿系数范围 | 采用系数 | 项目 | 补偿系数范围 | 采用系数 |
| 1紧急 | 0. 98 | 1. 00 | ⑥惰性气体 | 0. 94~0. 96 | 1. 00 |
| 2冷却 | 0. 97~0. 99 | 1. 00 | ⑦操作规程 | 0. 91~0. 99 | 0. 99 |
| 3抑爆 | 0. 84~0. 98 | 1. 00 | ⑧化学活性 | 0. 91~0. 98 | 1. 00 |
| ④ 紧急 | 0. 96~0. 99 | 1. 00 | ⑨其他工艺 | 0. 91~0. 98 | 1. 00 |
| ⑤ 计算 | 0. 93~0. 99 | 1. 00 | |||
| C1=0.99 | |||||
| 物质隔离安全补偿系数(C2) | |||||
| 项目 | 补偿系数范围 | 采用系数 | 项目 | 补偿系数范围 | 采用系数 |
| ①控制阀 | 0. 96~0. 98 | 1. 00 | ③排放系统 | 0. 91~0. 97 | 0. 97 |
| ②卸料/ 排空装置 | 0. 96~0. 98 | 1. 00 | ④联锁装置 | 0. 98 | 1. 00 |
| C2=0.97 | |||||
| 防火设施安全补偿系数(C3) | |||||
| 项目 | 补偿系数范围 | 采用系数 | 项目 | 补偿系数范围 | 采用系数 |
| ①泄漏检测装置 | 0. 94~0. 98 | 1. 00 | ⑥水幕 | 0. 97~0. 98 | 1. 00 |
| ②钢结构 | 0. 95~0. 98 | 1. 00 | ⑦泡沫灭火装置 | 0. 92~0. 97 | 1. 00 |
| ③消防水供应系统 | 0. 94~0. 97 | 1. 00 | ⑧手提式灭火器 | 0. 93~0. 98 | 0. 98 |
| ④特殊系统 | 0. 91 | 0. 91 | ⑨电缆防护 | 0. 94~0. 98 | 1. 00 |
| ⑤洒水灭火系统 | 0. 74~0. 97 | 1. 00 | |||
| C3 = 0. | |||||
补偿后的火灾、爆炸危险指数FEI = 取安全措施补偿前的火灾、爆炸危险指数FEI ×安全措施补偿系数C = 68. ×0. 855 = 58. 69。补偿后指数介于1~60 之间,属最轻微级。可见措施能明显降低事故的严重等级,显著提高系统的本质安全化水平。
(9) 基本MPPD 和实际MPPD 的计算。基本MPPD = 单元破坏系数DF ×MC = 0. 51 ×80 = 40. 8万元
MC 为暴露区财产价值= 0.82 ×影响区域财产值×价格上涨因素,估计为80 万元。
式中0. 82 是指道路、地下管线、基础等扣除后的价值。
实际MPPD = 基本MPPD ×安全设施补偿系数C = 40. 8×0. 855 = 34. 88
(10) 最大可能工作日损失MPDO和停产损失 BI 的确定。MPDO可根据实际MPPD查图获得。在实际MPPD 为34. 88 万元时,最大可能停工天数MPDO可取为28 天。
停产损失BI = VPM ×( MPDO/ 30) ×0. 70 = 65. 3万元。式中VPM为月产值100 万元;0. 70代表固定成本和利润。
3.2.3 加油站的安全评价
汽油属第3.1 类易燃液体。其蒸气能与空气形成爆炸性混合物。遇明火、高热、强氧化剂有引起燃烧的危险。爆炸极限1. 4 %~7. 6 %。汽油储罐存在火灾、爆炸危险。采用道化学公司“火灾、爆炸危险指数法”(第七版) 取值、计算,单个柴油储罐未采取安全措施补偿时,F&EI = 68. ,属较轻级危害等级;采取安全措施补偿后,F&EI = 58. 69 ,属最轻级危害等级,安全性有很大改善,但并不是绝对安全。如果由于安全措施失效及人为操作失误,仍有可能引发严重的火灾爆炸事故,因此应加强安全检查和安全管理,保障设备设施的可靠性并避免人为失误。
3.3 不同泄漏量是埋地储罐的火灾、爆炸指数
为了便于比较,以下计算了不同泄漏量时埋地储罐的火灾、爆炸指数如表3.3。
表3.3 加油站危险系数(指数)对比表
| 项目 | 汽油/m3 | 柴油/m3 | ||||
| 3 | 5 | 10 | 20 | 5 | 20 | |
| 物质系数MF | 16 | 10 | ||||
| 一般工艺危险系数F1 | 2.50 | 1.55 | ||||
| 特殊工艺危险系数F2 | 2.42 | 2.51 | 2.91 | 3.46 | 1.76 | 2.76 |
| 工艺单元危险系数F3 | 6.05 | 6.28 | 7.27 | 8.65 | 2.73 | 4.27 |
| 火灾、爆炸指数FEI | 96.8 | 100.4 | 116.3 | 138.4 | 27.3 | 42.7 |
| 火灾、爆炸危险等级 | 较轻 | 中等 | 中等 | 很大 | 最轻 | 最轻 |
| 暴露半径R/m | 24.4 | 25.3 | 29.3 | 34.9 | 6.9 | 10.8 |
| 危害系数HF | 0.58 | 0.58 | 0.59 | 0.60 | 0.14 | 0.15 |
| 安全措施补偿系数CF | 0.87 | 0.87 | ||||
| 火灾、爆炸综合指数AF | 46.6 | 48.3 | 57.0 | 68.9 | 3.2 | 5.3 |
| 实际暴露半径AR/m | 11.7 | 12.2 | 14.4 | 17.4 | 0.8 | 1.3 |
| 补偿火灾、爆炸危险等级 | 最轻 | 最轻 | 最轻 | 较轻 | 最轻 | 最轻 |
①汽油储罐有一定危险度,柴油储罐基本没有危险。
②采用油气回收系统的加油站, 危险度明显降低,防火距离可以减少30%。
③埋地储罐的火灾、爆炸综合指数(AF)和实际暴露半径(AR)与汽油、柴油的数量不成正比关系,即在埋地储罐的火灾、爆炸危险中易燃易爆品数量不是主要影响因素,主要影响因素是易燃易爆品的性质、操作条件和安全措施。
第4章 针对所有的关于加油站的风险做出预防建议
4.1 加油站的风险防范
4.1.1 工程防范
在加油站的设计和施工过程中,严格遵守加油站设计和施工规范,提高加油站基础结构的抗震强度,确保储油罐和输线在一般的自然灾害下不发生泄漏。工程建设中需注意的问题有:
①项目设计和工程施工过程中,严格遵守设计规范,提高油站基础结构的抗震强度,确保储油罐和输线在一般的自然灾害下不发生泄漏。
②在加油站设计和建设施工时,储油罐区设有检查孔或检查通道,为及时发现地下油罐渗漏提供条件,防止燃料油泄漏造成大面积的地下水和土壤污染。
③在土建结构设计和建设施工时,采取较大的抗震结构保险系数, 增加油罐区内设备的抗震能力。
4.1.2 设备防范
①对储油罐的内外表面、储油罐外周检查通道、储油区地面、输线外表面做防腐防渗处理。
②储油罐所用材料必须使用大于 4mm 铁板制作,且防腐处理须达到国家标准,而不能只刷防锈漆进行简单防腐。使用具有国家承认电焊工证书的工人进行焊接,并由有关部门做焊缝测试后方可使用,不得留下隐患。
③购置的设备必须选用国家注册的正式产品。
4.1.3 防火距离
按照(GB50156- 2002)《 汽车加油加气设计与施工规范》 规定,加油站各设备和构筑物的防火距离见表 1。
表1 油罐、加油机和通气管管口与站外建、构筑物的防火距离/m
| 级别项目 | 埋地油罐 | 通气管管口 | 加油机 | |||
| 一级站 | 二级站 | 三级站 | ||||
| 重要公共建筑物 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | |
| 民用建筑物保护类别 | 一类保护物 | 30 | 25 | 18 | 18 | 18 |
| 二类保护物 | 25 | 20 | 16 | 16 | 16 | |
| 三类保护物 | 16 | 12 | 10 | 10 | 10 | |
| 城市道路 | 快速路、主干路 | 10 | 8 | 8 | 8 | 6 |
| 次干路、支路 | 8 | 6 | 6 | 6 | 5 | |
①加强职工的安全教育,提高安全防范风险的意识;
②针对运营中可能发生的异常现象和存在的安全隐患,设置合理可行的技术措施,制定严格的操作规程;
③对易发生泄漏的部位实行定期的巡检制度,及时发现问题,尽快解决;
④严格执行防火、防爆、防雷击、防毒害等各项要求;
⑤建立健全安全、环境管理体系及高效的安全生产机构,一旦发生事故,要做到快速、高效、安全处置;
⑥加油站内的电气设备严格按照防爆区划分配置。
4.2 加油站风险的预防建议
4.2.1 认清加油站的环境责任
每一个加油站都应建立和运用环境管理系统,从而达到保护环境性能的最终目标。为了建立高水准的环境管理系统,降低或避免环境风险,有必要引入防范风险的方法, 包括领导的保证、关系者之间的协调、环境风险管理等。
4.2.2 实行分类管理
对环境风险评价,以项目进行分类,分别确立相应的评价流程。对各类风险项目确立一系列必要的强制风险管理措施,并允许项目实施者因地制宜地增加其他的风险管理措施。在项目所在地举行公开的听证会。
4.2.3 完善环境风险管理体系
在准备应急预案的同时,完善环境风险管理体系,即风险的预防、应对和处置3个环节。重视预防,因为事前的防范比事后的警告和补救更加经济有效;紧急事件的处置,包括对被污染的环境的整治和恢复、对受害人群的救助、对责任承担人的处理以及对事故的总结等。预防、应对和处置,三者缺一不可,共同构成环境风险管理体系。
结论
根据国民经济与环境协调发展的观点和可持续发展的理论原则,推行环境风险评价与管理要靠社会(人)因素和技术因素,即应在技术层面和社会层面开展工作,亦即在产品开发、过程设计、项目选址、工厂布局、信息和控制系统、以及人力资源等诸方面进行努力。要发挥的宏观职能,制定、完善并监督实施相应的法律法规,在环境风险评价与管理工作中,做到真评估、严管理。
致谢
在本论文完成之际,作者谨向导师欧晓昆老师表示衷心的感谢!导师的教导和鞭策一直激励着我努力的学习,我的每一点进步都离不开导师的谆谆教导和悉心培养。本论文的选题、理论、实践和分析等过程中都凝聚这他辛勤的汗水和心血。导师严谨的治学态度、敏锐的科学预见力和忘我的工作精神以及无私的奉献精神令学生敬仰和钦佩,在今后的学习和人生道路上,将永远激励学生奋发向上。
在本科学习阶段,我在学业上、生活中得到了诸多老师和同学的关怀和帮助。学习时间虽然短暂,但在我的人生旅途中却留下难忘的经历,使我的科研能力得到了锻炼和提高,这都与云南大学老师和同学的关心、支持分不开的。
衷心感谢我的父母、家人以及朋友给予我的莫大的关心和帮助,并时时激励我前进,在此,我向他们表示深深的谢意!
最后,衷心的感谢所有给予作者帮助的人。
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