張志鵬 鄭建國(guó) 劉 凱 吳 堯 張宗武 趙凱杰 杜旭紅 曹江遠(yuǎn) 趙懷璞

1. 中國(guó)輻射防護(hù)研究院, 山西 太原 030006;2. 中核四〇四有限公司, 甘肅 嘉峪關(guān) 735100;3. 中石油昆侖燃?xì)庥邢薰? 甘肅 嘉峪關(guān) 735100

0 前言

近幾年,隨著中國(guó)能源結(jié)構(gòu)的改革,與液化天然氣(Liquefied Natural Gas,LNG)有關(guān)的產(chǎn)業(yè)也得到了快速發(fā)展,LNG站場(chǎng)、海上生產(chǎn)設(shè)施、運(yùn)輸設(shè)施建設(shè)速度迅猛提升[1]。值得注意的是,LNG是易燃易爆物質(zhì),一旦失去控制,可能產(chǎn)生火災(zāi)、爆炸等事故[2],造成人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失。2020年11月2日,某公司在實(shí)施二期工程項(xiàng)目裝車時(shí)發(fā)生著火事故,造成7人死亡,2人重傷,直接經(jīng)濟(jì)損失 2 029.30 萬元。因此,有必要對(duì)LNG設(shè)備設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究,預(yù)防事故發(fā)生。

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法可以識(shí)別潛在危險(xiǎn),計(jì)算事故發(fā)生概率,評(píng)估事故后果的嚴(yán)重程度,通過量化的概率風(fēng)險(xiǎn)值對(duì)系統(tǒng)的危險(xiǎn)性進(jìn)行描述,根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的可接受程度進(jìn)行評(píng)價(jià),并在此基礎(chǔ)上提出相關(guān)安全措施建議,可對(duì)天然氣設(shè)備設(shè)施的設(shè)計(jì)、制造、安裝、操作、維護(hù)和退役等過程進(jìn)行指導(dǎo)[3]。主要步驟有危險(xiǎn)辨識(shí)、事故場(chǎng)景頻率計(jì)算、事故后果計(jì)算、風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和風(fēng)險(xiǎn)分析等。

為了解定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法在LNG項(xiàng)目中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),且考慮到事故場(chǎng)景頻率計(jì)算及事故后果計(jì)算的準(zhǔn)確性決定了定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的可靠性[4],本文詳細(xì)闡述場(chǎng)景頻率計(jì)算及事故后果計(jì)算在LNG項(xiàng)目中的實(shí)施現(xiàn)狀,可為L(zhǎng)NG項(xiàng)目定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的決策提供參考。

1 LNG項(xiàng)目事故場(chǎng)景頻率計(jì)算現(xiàn)狀

LNG項(xiàng)目事故場(chǎng)景與泄漏量、點(diǎn)火源位置等因素有關(guān),主要表現(xiàn)為噴射火、閃火、蒸氣云爆炸、池火災(zāi)等現(xiàn)象。LNG設(shè)備設(shè)施泄漏后,LNG蒸發(fā)擴(kuò)散產(chǎn)生大量天然氣蒸汽,當(dāng)天然氣蒸汽濃度達(dá)到爆炸極限時(shí),遇到點(diǎn)火源會(huì)造成火災(zāi)爆炸事故;當(dāng)蒸氣云濃度較低時(shí),遇到點(diǎn)火源會(huì)造成閃火或蒸氣云爆炸;當(dāng)LNG泄漏量大于蒸發(fā)量時(shí),會(huì)形成液池,遇到點(diǎn)火源會(huì)導(dǎo)致池火事故;當(dāng)LNG泄漏口直接遇到點(diǎn)火源,會(huì)造成噴射火事故[5]。

LNG項(xiàng)目事故場(chǎng)景頻率的計(jì)算是通過設(shè)備設(shè)施特性、點(diǎn)火源特性、LNG特性、人因失誤等因素來計(jì)算危險(xiǎn)可能發(fā)生的頻率,是定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法中的重要步驟。在計(jì)算場(chǎng)景頻率前,首先要確定設(shè)備設(shè)施泄漏頻率、點(diǎn)火概率、人因失誤概率等,再使用有關(guān)工具如事件樹、故障樹、保護(hù)層分析等進(jìn)行場(chǎng)景頻率計(jì)算。

1.1 設(shè)備設(shè)施泄漏頻率的確定

設(shè)備設(shè)施泄漏頻率通常利用相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行確定,為了做出準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,通常需要高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

2007年,青島安全工程研究院在《石化裝置定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》中,推薦在定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中使用挪威船級(jí)社(Det Norske Veritas,DNV)提供的泄漏頻率數(shù)據(jù)。2019年,GB/T 37243—2019《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防護(hù)距離確定方法》(以下簡(jiǎn)稱GB/T 37243—2019)給出了設(shè)備設(shè)施典型泄漏場(chǎng)景頻率的參考值,可在確定危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防護(hù)距離時(shí)使用,參考值中部分?jǐn)?shù)據(jù)與美國(guó)石油協(xié)會(huì)(American Petroleum Institute,API)的數(shù)據(jù)一致。2021年,GB/T 20368—2021《液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》(以下簡(jiǎn)稱GB/T 20368—2021)給出了LNG站場(chǎng)部分泄漏場(chǎng)景頻率推薦值,指出LNG站場(chǎng)各種設(shè)備設(shè)施發(fā)生LNG和其他有害物料的泄漏頻率應(yīng)基于其推薦值確定。中國(guó)目前還沒有完整的化工設(shè)備設(shè)施失效頻率數(shù)據(jù)庫,在進(jìn)行LNG項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí),除了參考上述標(biāo)準(zhǔn)指南,還會(huì)利用國(guó)外的有關(guān)數(shù)據(jù)庫。

目前,國(guó)外很多國(guó)家都建立了適用于本國(guó)化工行業(yè)的數(shù)據(jù)庫,在LNG項(xiàng)目定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中常用的有荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織(The Netherlands Organization,TNO)的《定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》、API的API Publ 581:2000Risk based inspection methodology(以下簡(jiǎn)稱API Publ 581:2000)、英國(guó)健康安全局(Health Survey for England,HSE)的碳?xì)浠衔镄孤?shù)據(jù)庫、DNV的《故障頻率指南》、HSE的管道和立管安全殼損失數(shù)據(jù)庫。其中DNV整合碳?xì)浠衔镄孤?shù)據(jù)庫2008年前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),得到不同設(shè)備設(shè)施、不同泄漏場(chǎng)景頻率,覆蓋面廣,具有較高的可靠性[6]。

Gerbec M等人[7]討論了LNG燃料船安全故障系統(tǒng)的故障概率數(shù)據(jù)源使用問題,指出有學(xué)者已經(jīng)應(yīng)用了9種不同的故障概率數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)之間存在跨越4個(gè)數(shù)量級(jí)的不確定性。何雄元等人[6]指出,考慮到國(guó)家或地區(qū)間工業(yè)水平的差異,把國(guó)外的設(shè)備設(shè)施泄漏頻率數(shù)據(jù)直接應(yīng)用到中國(guó)是否合適,值得進(jìn)一步思考。

為了減少故障數(shù)據(jù)的不確定性,很多學(xué)者在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)備設(shè)施泄漏失效的概率計(jì)算方法進(jìn)行了研究。DNV針對(duì)泄漏失效的問題,開發(fā)了泄漏頻率計(jì)算軟件LEAK,軟件內(nèi)包含大量的石油化工裝置、設(shè)備設(shè)施、管道事故的數(shù)據(jù)庫,可以根據(jù)設(shè)備設(shè)施的類型及同類設(shè)備設(shè)施的歷史失效數(shù)據(jù),計(jì)算出符合設(shè)備設(shè)施自身?xiàng)l件的泄漏頻率,應(yīng)用在LNG項(xiàng)目的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中[8]。除此之外,何雄元等人[6]對(duì)比國(guó)外現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫,以DNV公布的數(shù)據(jù)庫為參考數(shù)據(jù),通過建立對(duì)該數(shù)據(jù)庫的修正模型,獲得了適用于中國(guó)化工企業(yè)設(shè)備設(shè)施泄漏頻率預(yù)測(cè)的參考數(shù)據(jù)庫;付曉君[9]對(duì)全容式LNG儲(chǔ)罐內(nèi)外罐的失效可能性進(jìn)行了修正,內(nèi)罐失效可能性的分析計(jì)算使用了API Publ 581:2000的修正模型,按照歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得同類設(shè)備設(shè)施的失效頻率,使用損傷因子、管理系統(tǒng)修正因子以及剩余壽命修正因子進(jìn)行修正。

除了對(duì)泄漏數(shù)據(jù)進(jìn)行修正外,為了彌補(bǔ)特定設(shè)備設(shè)施泄漏頻率在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中的缺失,學(xué)者們經(jīng)常使用專家判斷及模糊數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行泄漏頻率的計(jì)算。如李平[10]使用專家判斷和模糊數(shù)學(xué)理論相結(jié)合的方法計(jì)算了LNG加氣站卸車流程中初始事件的發(fā)生頻率;Fan Hongjun等人[11]采用模糊集理論和碳?xì)浠衔镄孤?shù)據(jù)庫計(jì)算了加注船加注過程中初始事件發(fā)生的頻率;付曉君[9]對(duì)全容式LNG儲(chǔ)罐外罐泄漏頻率使用專家判斷和模糊數(shù)學(xué)理論相結(jié)合的辦法進(jìn)行計(jì)算。利用專家判斷及模糊數(shù)學(xué)理論確認(rèn)的泄漏概率與專家的經(jīng)驗(yàn)水平有關(guān),也受個(gè)人主觀意識(shí)影響,具有不確定性。

在中國(guó)尚未建立完整數(shù)據(jù)庫、國(guó)外數(shù)據(jù)庫存在數(shù)量級(jí)差別的現(xiàn)狀下,建議國(guó)內(nèi)學(xué)者在開展LNG站場(chǎng)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),根據(jù)GB/T 37243—2019和GB/T 20368—2021確定泄漏場(chǎng)景及泄漏頻率。當(dāng)有關(guān)泄漏頻率數(shù)據(jù)缺失時(shí),可利用國(guó)外數(shù)據(jù)進(jìn)行修正或使用專家判斷及模糊數(shù)學(xué)理論相結(jié)合進(jìn)行確定。

1.2 點(diǎn)火概率的確定

點(diǎn)火概率是指可燃物泄漏后發(fā)生點(diǎn)火的概率,分為立即點(diǎn)火概率和延遲點(diǎn)火概率,取值方式主要有參考統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)取值和使用模型計(jì)算取值兩種。

在進(jìn)行LNG項(xiàng)目的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),多數(shù)學(xué)者利用數(shù)據(jù)庫直接取值。常用數(shù)據(jù)有API Publ 581:2000中點(diǎn)火概率推薦表、AQ/T 3046—2013《化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(以下簡(jiǎn)稱AQ/T 3046—2013)中點(diǎn)火概率推薦值、《石化裝置定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》、國(guó)際石油和天然氣生產(chǎn)商協(xié)會(huì)(International Association of Oil and Gas Producers,OGP)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。

API Publ 581:2000根據(jù)物質(zhì)的組分、泄漏后的物理最終形態(tài)、環(huán)境溫度與物質(zhì)自燃溫度的關(guān)系,以及泄漏形式的不同,給出了點(diǎn)火概率取值推薦表;AQ/T 3046—2013中點(diǎn)火概率的取值需按照立即點(diǎn)火概率及延遲點(diǎn)火概率分別考慮,其對(duì)立即點(diǎn)火概率按照介質(zhì)類別、釋放形式進(jìn)行分類并給出了推薦值,對(duì)延遲點(diǎn)火概率按照周邊點(diǎn)火源的形式不同給出了延遲點(diǎn)火的推薦值;《石化裝置定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》根據(jù)泄漏量、點(diǎn)火源數(shù)量及泄漏源類型總結(jié)了點(diǎn)火概率取值;OGP通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),提供了28種不同泄漏場(chǎng)景、4種泄漏速率的點(diǎn)火概率取值,并且給出了其他泄漏速率下點(diǎn)火概率計(jì)算方法,是目前較為可靠的取值方法[12],被很多學(xué)者應(yīng)用在風(fēng)險(xiǎn)分析中[13-17]。郝郁等人[18]建議將OGP的推薦值作為點(diǎn)火概率取值的首選取值。

2011年,Moosemiller M[19]對(duì)點(diǎn)火概率進(jìn)行分析,考慮到物質(zhì)特性和點(diǎn)火能特性,提出了立即點(diǎn)火概率的計(jì)算模型,是目前計(jì)算立即點(diǎn)火概率的常用模型?！妒b置定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》指出點(diǎn)火概率僅與泄漏質(zhì)量有關(guān),提出了可燃?xì)怏w泄放后的立即點(diǎn)火概率計(jì)算模型及延遲點(diǎn)火概率的計(jì)算模型。

計(jì)算模型一般通過有限的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)的分析方法得到。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),只有在缺乏數(shù)據(jù)且廠區(qū)條件與模型計(jì)算的泄漏環(huán)境十分相似時(shí)才會(huì)使用計(jì)算模型進(jìn)行點(diǎn)火,局限性較大,經(jīng)驗(yàn)取值大部分來自統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),可靠性較高[12]。在確定LNG場(chǎng)景中點(diǎn)火概率時(shí),推薦使用AQ/T 3046—2013及OGP給出的點(diǎn)火概率值,其中AQ/T 3046—2013給出了不同條件下立即點(diǎn)火概率及延遲點(diǎn)火概率的推薦值,適用于中國(guó)化工企業(yè)的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,OGP數(shù)據(jù)不區(qū)分立即點(diǎn)火和延遲點(diǎn)火,考慮了不同泄漏場(chǎng)景和泄漏速率下的點(diǎn)火概率,可根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要,選擇合適的數(shù)據(jù)庫。

1.3 人因失誤概率的確定

人因失誤是造成事故的重要原因,其概率主要通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或文獻(xiàn)研究確定,具有不確定性大、分析過程耗時(shí)長(zhǎng)等特點(diǎn)。在進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究時(shí),學(xué)者通常將人為因素作為導(dǎo)致場(chǎng)景發(fā)生的基本事件之一或?qū)е掳踩琳鲜У囊蛩刂?如Fan Hongjun等人[11]在分析LNG加注過程風(fēng)險(xiǎn)時(shí),將人為因素作為安全屏障的基本失效原因,并根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)確定了人因失誤概率;廖蘇亮等人[20]在LNG加注船火災(zāi)事故中考慮到人員誤操作,并參考國(guó)際海事組織對(duì)LNG加注船裝卸貨事故的統(tǒng)計(jì),給出了發(fā)生概率。

人因失誤概率除了可以使用相關(guān)數(shù)據(jù)確定外,還可以使用人因可靠性分析(Human Reliability Analysis,HRA)的方法計(jì)算。王好一[21]在對(duì)石化企業(yè)進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),從領(lǐng)結(jié)模型的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)出發(fā),根據(jù)人因失誤特點(diǎn),結(jié)合基于技能—規(guī)則—知識(shí)的行為模型和標(biāo)準(zhǔn)化工廠分析風(fēng)險(xiǎn)—人因可靠性分析理論,提出結(jié)構(gòu)化的人因失誤可靠性計(jì)算模型,并根據(jù)最大熵理論,提出人因可靠性不確定性的計(jì)算方法;Zhou Tuqiang等人[22]建立了LNG運(yùn)輸船處理過程中LNG泄漏故障樹的修正模型,在故障樹中引入了人為因素分析,以預(yù)測(cè)LNG運(yùn)輸船搬運(yùn)操作中的人為誤差,將故障樹分析和HRA的結(jié)果結(jié)合,利用蒙特卡羅模擬對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

在分析LNG項(xiàng)目中人因失誤時(shí),分析人員可結(jié)合HRA理論,通過辨識(shí)人因失誤對(duì)關(guān)鍵事件的貢獻(xiàn)度,建立結(jié)構(gòu)化的人因可靠性計(jì)算方法和置信區(qū)間,全面地計(jì)算人因可靠性,從而提高定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性。

1.4 場(chǎng)景頻率的計(jì)算

場(chǎng)景頻率的計(jì)算即通過設(shè)備設(shè)施泄漏頻率、點(diǎn)火概率、人因失誤概率等信息,計(jì)算事故場(chǎng)景頻率。

在計(jì)算LNG項(xiàng)目的場(chǎng)景頻率時(shí),通常會(huì)使用一些計(jì)算工具如事件樹、故障樹、保護(hù)層分析等。為了克服單個(gè)工具的局限性并提高其性能,一些研究整合了2個(gè)或2個(gè)以上的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具,如Yun G等人[23]開發(fā)了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)—保護(hù)層分析方法來克服LNG設(shè)備設(shè)施泄漏數(shù)據(jù)的短缺;陶冶等人[24]指出將故障樹與保護(hù)層分析集成的分析方法所得事故場(chǎng)景頻率與傳統(tǒng)保護(hù)層分析方法所得事故場(chǎng)景頻率相比降低了近10倍,可以有效解決保護(hù)層分析在保護(hù)層篩選方面過于保守的局限性。

雖然以上的方法已經(jīng)應(yīng)用廣泛,但只適合靜態(tài)計(jì)算場(chǎng)景頻率,來考慮復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性,無法考慮新信息對(duì)場(chǎng)景頻率的影響。為解決該問題,學(xué)者們提出了動(dòng)態(tài)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。

動(dòng)態(tài)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法是一種連續(xù)、實(shí)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。2008年,Meel A等人[25]首先提出了完整的工藝設(shè)備設(shè)施動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,該方法使用實(shí)時(shí)的設(shè)備設(shè)施狀態(tài)來估算實(shí)時(shí)事故場(chǎng)景發(fā)生的動(dòng)態(tài)頻率;Khakzad N等人[26]基于Meel A等人提出的方法結(jié)合貝葉斯理論及事件樹進(jìn)行實(shí)時(shí)頻率的計(jì)算,還提出通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)、工藝設(shè)備檢查及物理模型等來更新數(shù)據(jù),應(yīng)用領(lǐng)結(jié)模型來更新頻率的方法[27]。

目前動(dòng)態(tài)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法在LNG項(xiàng)目中的應(yīng)用較少。Fan Hongjun等人[11]利用事件樹、故障樹、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、領(lǐng)結(jié)模型、模糊數(shù)學(xué)等技術(shù),建立了動(dòng)態(tài)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,并通過LNG加氣案例研究,對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證和評(píng)估。

動(dòng)態(tài)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法可以處理快速變化的環(huán)境、設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)等信息,得到不斷變化的風(fēng)險(xiǎn)水平,并集成到整體風(fēng)險(xiǎn)中。在進(jìn)行場(chǎng)景頻率的計(jì)算時(shí),建議采用動(dòng)態(tài)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,得到動(dòng)態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)信息,更全面地對(duì)LNG項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估分析。

2 LNG設(shè)備設(shè)施泄漏事故后果計(jì)算現(xiàn)狀

LNG設(shè)備設(shè)施泄漏事故后果計(jì)算包括泄漏量、泄漏擴(kuò)散、火災(zāi)輻射、爆炸等計(jì)算。針對(duì)這些計(jì)算,已有學(xué)者建立了相關(guān)的理論模型,有很多包含這些模型的后果模擬軟件,目前應(yīng)用于LNG設(shè)備設(shè)施泄漏事故后果計(jì)算的軟件主要有ALOHA、PHAST、FLACS等。

ALOHA軟件可以用來計(jì)算危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏后的毒氣擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸等產(chǎn)生的毒性、熱輻射和沖擊波等。Fan Hongjun等人[11]、Budiarta K G W等人[28]在研究LNG設(shè)備設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)時(shí),使用ALOHA軟件進(jìn)行了事故后果的計(jì)算。ALOHA軟件的優(yōu)點(diǎn)是能夠根據(jù)危險(xiǎn)化學(xué)品的泄漏和氣象條件對(duì)事故進(jìn)行模擬,并用圖像、文字的方式描述不同程度危害的范圍;缺點(diǎn)是只能描述非常穩(wěn)定的天氣條件下的事故后果,不能處理風(fēng)向變化和復(fù)雜地形的問題,在低風(fēng)速情況下計(jì)算結(jié)果精度較低,且不能計(jì)算三維問題。

PHAST軟件由DNV開發(fā),系統(tǒng)采用統(tǒng)一擴(kuò)散模型來描述氣云的擴(kuò)散,采用池蒸發(fā)模型來計(jì)算液池的形成、擴(kuò)散和汽化,采用基于Chamberlai、JFSH-Johnson模型或API Publ 581:2000中的模型計(jì)算噴射火影響范圍,使用荷蘭組織多能法進(jìn)行蒸氣云爆炸計(jì)算。Gyeong E等人[29]、巫志鵬等人[30]使用PHAST軟件對(duì)LNG設(shè)備設(shè)施的泄漏事故后果進(jìn)行了模擬。PHAST軟件有經(jīng)過了不斷驗(yàn)證的模型、全面的報(bào)告和圖表,可以建立各種釋放類型的泄漏情景,輕松直觀地顯示結(jié)果,具有很好的軟件用戶體驗(yàn),但費(fèi)用較高,計(jì)算結(jié)果相比其他軟件偏保守。

FLACS軟件是挪威GexCon公司開發(fā)的基于計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)技術(shù)的三維CFD軟件,主要用于復(fù)雜區(qū)域氣體擴(kuò)散、氣體爆炸及沖擊波的模擬。它采用有限體積法來求解連續(xù)性方程,用k-ε湍流模型解決湍流問題,操作較其他CFD軟件簡(jiǎn)單,在LNG項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛,在燃燒爆炸方面得到了很好的驗(yàn)證,Jiang Shengyu等人[31]、賈巧嬌[16]使用FLACS軟件對(duì)LNG擴(kuò)散爆炸進(jìn)行了模擬。FLACS軟件的缺點(diǎn)是計(jì)算過程較復(fù)雜,耗時(shí)較大,對(duì)需要的計(jì)算機(jī)要求高。

在計(jì)算LNG項(xiàng)目泄漏事故后果時(shí),可根據(jù)需要及軟件特點(diǎn),選取合適的軟件進(jìn)行計(jì)算。

3 結(jié)論

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法可以識(shí)別潛在危險(xiǎn),計(jì)算事故概率,評(píng)估后果嚴(yán)重程度,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量分析,在LNG項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛。

在計(jì)算設(shè)備設(shè)施的泄漏概率時(shí),常用方法是直接使用國(guó)外歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。在中國(guó)未建立完整數(shù)據(jù)庫、國(guó)外數(shù)據(jù)庫存在數(shù)量級(jí)差別的現(xiàn)狀下,建議中國(guó)學(xué)者在開展LNG站場(chǎng)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),根據(jù)GB/T 37243—2019及GB/T 20368—2021確定泄漏場(chǎng)景及泄漏頻率。當(dāng)有關(guān)泄漏頻率數(shù)據(jù)缺失時(shí),可利用國(guó)外數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后使用或通過專家判斷及模糊數(shù)學(xué)理論相結(jié)合進(jìn)行確定。此外,亟需建立適合中國(guó)LNG項(xiàng)目的完整的設(shè)備設(shè)施失效數(shù)據(jù)庫。

在計(jì)算點(diǎn)火概率時(shí),推薦使用AQ/T 3046—2013及OGP給出的點(diǎn)火概率值,可根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法需要,選擇合適的數(shù)據(jù)庫。

在分析LNG項(xiàng)目的人因失誤時(shí),可利用HRA理論,全面計(jì)算人因可靠性,提高定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性。

在進(jìn)行場(chǎng)景頻率的計(jì)算時(shí),可采用動(dòng)態(tài)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,得到動(dòng)態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)信息,更全面地對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在計(jì)算LNG項(xiàng)目泄漏事故后果時(shí),可根據(jù)需要及軟件特點(diǎn),選取合適的軟件進(jìn)行計(jì)算。