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，浙江舟山316022）

道化學火災爆炸指數(shù)法在某油庫安全性評價中的應用

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，浙江舟山316022）

為了保障油庫安全，采用道化學火災爆炸指數(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施的消防安全設施，對其儲罐火災爆炸危險性從未采取安全補償措施與采取安全措施2種情況進行對比，得出該儲罐組危險等級明顯降低，符合安全性標準要求；也為該油庫的事故風險預防和管理提供了科學依據(jù)。

油庫；道化學火災爆炸指數(shù)法；安全性評價

0 引言

油庫是?；坊刂攸c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給工作人員及設備帶來不同程度的風險和危害。因此，量化潛在的火災、爆炸的預期損失，確定可能引起事故發(fā)生的設備，使有關技術人員了解各部門可能造成的損失，以便確定減輕事故嚴重性的有效途徑則顯得尤為重要[1]。

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

現(xiàn)以舟山市某油庫為例，運用道化學火災爆炸指數(shù)法來分析評估該油庫在建儲油罐組的風險等級。

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，總庫容達到296萬m3：其中一期工程共建有儲罐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)、消防安全設施、泵組、各類機組、污水處理場等。二期工程共建有儲罐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、配電室及機柜間、各罐組配套雨水監(jiān)護池及初期雨水池、油泵棚、消防環(huán)狀管網(wǎng)、泡沫站等單項設施。三期在建罐組60萬m3（6座10萬m3罐），依托二期工程附屬設施。

2 道化學火災爆炸指數(shù)法的評價

2.1 評價程序[3]

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

2.2 評價計算

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反應引起的火災、爆炸中物質(zhì)所釋放能量大小的內(nèi)在特性，是一個最基本的數(shù)值[4]。

該油庫三期在建罐組儲運物料為原油，設計為甲B類，經(jīng)查道化學公司火災、爆炸危險指數(shù)評價法（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 計算一般工藝危險系數(shù)（F1）

一般工藝危險系數(shù)是確定事故危險程度的主要因素，它包括：吸熱反應、放熱反應、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項內(nèi)容[5]。各項取值之和即為單元一般工藝危險系數(shù)F1。

該油庫三期在建罐組一般工藝危險系數(shù)的取值如下：A）放熱反應：無，系數(shù)取0；B）吸熱反應：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系數(shù)計算如下：

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

2.2.3 計算特殊工藝危險系數(shù)（F2）

特殊工藝危險系數(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、明火設備的使用、轉(zhuǎn)動設備、壓力釋放以及熱油交換系統(tǒng)12項內(nèi)容[6]。各項取值之和即為特殊工藝危險系數(shù)F2。

該油庫三期在建罐組特殊工藝危險系數(shù)的取值如下：A）毒性物質(zhì)：查表，NH＝1，系數(shù)為0.2；B）負壓操作：常壓儲存，系數(shù)為0；C）燃燒范圍或其附近的操作：當設備失靈時，儲罐或設備將處于燃燒范圍內(nèi)，系數(shù)為0.30；D）粉塵爆炸：從本次項目的資料看，無粉塵爆炸危險，系數(shù)取0；E）釋放壓力：常壓儲存，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：原油罐組一最大儲量為48.6萬t，計算總熱量約為25.3×1012Btu（26.82×1012kJ），查圖得，危險系數(shù)為1.2；H）腐蝕：項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)動設備：系數(shù)取0。

綜上，該油庫三期在建罐組特殊工藝危險系數(shù)的計算如下：

2.2.4 計算工藝單元危險系數(shù)（F3）

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

2.2.5 計算火災、爆炸指數(shù)（F&EI）

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

2.2.6 計算安全措施補償系數(shù)（C）

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

A）應急電源：消防及自控為一級負荷，DCS以及重要儀表等設UPS電源，消防泵還采用柴油泵，取補償系數(shù)為0.98；B）冷卻：儲罐均有固定式冷卻水系統(tǒng)，取補償系數(shù)為0.97；C）抑爆：常壓儲罐，設備本身有抑爆作用，取補償系數(shù)為0.84；D）緊急停車裝置：有關資料不詳，暫不取系數(shù)；E）計算機控制：設計算機控制，取補償系數(shù)為0.97；F）惰性氣體保護：有關資料不詳，暫不取補償系數(shù)；G）操作規(guī)程：本項目未建成，暫不取補償系數(shù)；H）活性化學物質(zhì)檢查：暫不取系數(shù)；I）其他工藝過程危險性分析：結(jié)合本項目提供的資料，取補償系數(shù)為0.93。

綜上，該油庫三期在建罐組工藝控制補償系數(shù)C1的計算如下：

C1=0.98×0.97×0.84×0.97×0.93=0.720

（2）物質(zhì)隔離補償系數(shù)（C2）

A）遠距離控制閥：設自動切斷閥等，取補償系數(shù)為0.98；B）備用泄料系統(tǒng)：暫不取補償系數(shù)；C）排放系統(tǒng)：儲罐四周有防護堤以容納泄漏物，不取系數(shù)；D）連鎖裝置：設DCS連鎖系統(tǒng)，取補償系數(shù)為0.98。

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

C2=0.98×0.98=0.960

（3）防火措施補償系數(shù)（C3）

A）泄漏檢測裝置：安裝了可燃氣體檢測報警儀，取補償系數(shù)為0.98；B）鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu)涂覆防火涂層，取補償系數(shù)為0.97；C）消防水供應：采用穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)，備用消防泵為自動柴油泵，給予0.94補償系數(shù)；D）特殊系統(tǒng)：無特別說明，不取補償系數(shù)；E）噴灑系統(tǒng)：不取補償系數(shù)；F）水幕：不取補償系數(shù)；G）泡沫裝置：設自動控制的泡沫系統(tǒng)，取0.94的補償系數(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補償系數(shù)；I）電纜保護：不詳，暫不取系數(shù)。

綜上，該油庫三期在建罐組防火措施補償系數(shù)C3的計算如下：

C3=0.98×0.97×0.94×0.94×0.95=0.798

（4）安全措施補償系數(shù)（C）

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

C=C1×C2×C3=0.720×0.960×0.798=0.552

2.2.7 計算補償后火災、爆炸指數(shù)（F&EI）′

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

表1 火災、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.使用明火設備K.熱油熱交換系統(tǒng)L.轉(zhuǎn)動設備特殊工藝危險系數(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工藝單元危險系數(shù)（F3=F1×F2）火災爆炸指數(shù)（F&EI=F3×MF）--6.771 108.336

表2 安全措施補償系數(shù)

3 安全評價結(jié)果

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

表3 火災、爆炸危險等級表

表4 安全措施補償前和補償后的危險等級對比

4 結(jié)論

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

[1]張冀東.道化學公司火災爆炸危險指數(shù)法在LNG加氣站儲罐安全評價中的應用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012（15）：40-41.

[2]程相黨.道化學火災爆炸危險指數(shù)評價法在安全評價中的應用[J].化工管理，2016（13）：114-115.

[3]楊韜.INNOVENE聚丙烯裝置危害識別與風險預評價[J].廣東化工，2013，40（16）：187-190.

[4]馬洪金.石腦油罐區(qū)道化學火災、爆炸指數(shù)評價[J].安全、健康和環(huán)境，2011，11（4）：30-33.

[5]李冬梅.原油儲罐火災事故環(huán)境風險評價分析[J].環(huán)境保護科學，2012，38（3）：91-94.

[6]陳曉君.細解道化學火災、爆炸危險指數(shù)評價法對某汽油罐區(qū)的安全評價[J].科技創(chuàng)新導報，2012（10）：65-66.

[7]楊林娟，沈士明.工業(yè)風險分析與評價方法綜述（一）[J].壓力容器，2005，22（7）：45-49，56.

10.13752/j.issn.1007-2217.2017.01.010

2017-02-09

2016年浙江省科技計劃項目（2016C31114）