引言(1)
石油生產中的物料是具有易燃易爆、腐蝕毒害等危險性,物質的這些潛在危險生決定了在生產、使用、儲存、運輸過程中必須嚴格加強管理,稍有不慎就會釀成事故,給人們的生命財產造成破壞和損失。隨著國民經濟的迅猛發展,對石油產品的需求量與日俱增,油品儲罐也向著大型化方向發展,10×104m3以上的儲罐屢見不鮮。大型裝置一旦發生故障,所帶來的損失就會更加嚴重,甚至可能是災難性的。因此,對大型罐區進行風險評價是顯得尤為重要。
我們采用安全檢查表分析法、危險指數法、重大事故仿真分析方法,對某油庫的大型石油罐區進行了風險評價,現介紹如下。
油庫概況(2)
該油庫存分為兩部分:一部分為油港油庫,另一部分為老油庫。油港油庫屬于特大型油庫,現有一期和二期2個原油碼頭,3個泊位,設計年卸油能力3000萬t,是目前我國最大的原油集輸、中轉港。共有鋼制雙盤式浮頂油罐32座,總儲存容量180×104m3,其中5×104m3油罐28座,10×104m3油罐4座。另有輸油泵房3座,3個原油泵房的流程是連通的,均可以進行裝船作業和原油輸轉。老油庫總年容45×104m3,其中5×104m3油罐6座、15×104m3地下油庫1座。另有輸油泵房2座。
黃島油庫所儲存的原油主要為進口原油。進口原油相對于國產原油,具有凝點低、含硫高、危險性大等特點,屬于甲B類火災危險性物質。
安全評價方法(3)
1 安全檢查表分析法
安全檢查表分析法是使用書面列出的項目或程序去辨識一個系統狀況的方法。它常用作衡量是否符合現行標準和法規的依據。檢查表分析方法簡單易用,可適用于工藝項目的多個階段。應用檢查表可以使經驗不足的人將工藝狀況與檢查表所列的條款逐項對比,從而熟悉工藝。檢查表還為分析人員的工藝或操作評價的管理審查提供了一般基準方法。
該油庫安全檢查表檢查內容分為8個部分:
1)單罐安全檢查表檢查,包括:儲罐造型、儲罐本體、儲罐附件、儲罐消防設施、儲罐監控設施。
2)分罐區安全檢查表檢查,包括:罐組布置、防火堤、排水系統、消防設施。
3)油泵房安全檢查表檢查。
4)操作及安全管理安全檢查表檢查,包括:安全操作、安全管理。
5)總罐區總體布置安全檢查表檢查。
6)總罐區消防設施安全檢查表檢查。
7)總罐區消防給水設施安全檢查表檢查。
8)綜合安全管理檢查表檢查,包括:安全管理組織機構、安全制度和執行情況、安全目標管理、安全教育、安全檢查、“三同時”、“五同時”、安全及措施管理、安全技術進步、外來施工人員安全管理、基礎資料、票證管理、事故管理、事故指標。
由于篇幅有限,安全檢查表的具體內容就不在這里一一列舉了。通過安全檢查表檢查得出:該企業從安全機構到安全設施都存在著一定的問題,為了保證生產安全運行,保障職工安全和健康,針對檢查發現的問題,提出了一些建議和對策措施。
2 危險指數法
危險指數法,是通過對系統物質、工藝條件和操作參數等的危險性進行比較,將作業現場或裝置進行危險性分級的方法。通常,指數法是以作業現場危險度、事故幾率和事故嚴重度為基礎,對不同作業現場的危險性進行鑒別的。此方法使用起來形式多樣,既可定性、又可定量。指數法可以評價火災、爆炸和中毒危險,以及評價一項工藝或作業安全、衛生、環境和經濟影響。
該油庫所儲存、輸送的油品為原油,屬于甲B類易燃液體,在生產儲運過程中,若發生原油泄漏等事故,可能引發燃燒和爆炸事故。為此,采用美國道化學公司的火災、爆炸危險指數法(第七版),先對輸油、儲運工程固有的潛在火災、爆炸危險指數進行計算,然后提出在設計建設過程中,應考慮設置的必要的安全設施,最后進行補償火災、爆炸危險指數計算,從而對該油庫的安全性進行定量分析。
火災、爆炸指數計算分析程序如圖1所示。
圖1 火災、爆炸指數計算分析程序
根據整個油庫的工藝流程和設備的布置情況以及所研究內容等特點,選取原油儲罐區3#罐及1#油泵房為計算單元進行初期火災、爆炸危險指數和補償火災、爆炸危險指數進行計算和分析。具體分析不在此羅列。兩個單元的危險指數計算結果匯總于表1。
表1 危險指數計算結果匯總
單元號 |
單元名稱 |
初期危險指數評價 |
|
補償危險指數評價 | ||
F&EI |
危險程度 |
|
(F&EI)' |
危險程度 | ||
1 |
原油儲罐區3# 罐 |
128 |
高 |
|
88.3 |
較低 |
2 |
原油泵房1 |
128 |
高 |
|
89.6 |
較低 |
初期計算結果表明,這兩個計算單元的危險等級為“高”,補償計算結果表明,所有單元的危險等級都降為“較低”級別。說明該油庫所計算單元在采取安全措施和預防手段的條件下,危險等級大大降低,達到可以接受的程度。
3 重大事故仿真分析
3.1 方法介紹
用于危險性分析的計算機軟件有4種類型,危險辨識軟件、事故后果模型軟件、事故頻率分析軟件、綜合危險定量分析軟件。本項目利用挪威DNV公司SAFETI(Software for Assessment of Flammable,Explosive Toxic Impact)軟件,對該油庫可能發生的重大事故進行分析。
利用SAFETI分析計算步驟包括:選擇或輸入基礎資料;輸入事故案例;選擇事故類型;進行運算;得出結果。
3.2 模型計算
模型計算分為因果計算和風險計算兩個部分。
因果計算為對氣候數據中規定的每種氣候條件進行擴散模擬和效應模擬,擴散模型對可燃物計算出達到臨界濃度的距離,即可燃物的可燃性極限;對毒性材料計算出最低毒性級的距離。效應模擬僅針對可燃材料,計算出噴火、池水和BLEVE(沸液膨脹蒸氣爆炸)到臨界輻射級的距離,以及對爆炸到臨界過壓的距離。
風險影響計算依次取每個故障案例及結果,并以致命術語模擬對周圍環境的效應。效應有賴于氣候條件、風向、著火的位置和時間及著火的性質(著火還是爆炸)。該模型將對所有這些加以考慮,并根據氣候數據/點火數據和參數數據賦予各種展開情況一個概率。
3.3 油庫事故仿真分析
事故仿真分析是從不利的情況考慮,給出假定的事故形態,并進行事故后果的模擬計算,以預測油庫歷運行過程中一旦發生事故可能造成的危害。
本項目在運行過程中可能發生的事故類型主要為:
1)原油儲罐罐底板開裂,原油泄漏形成池火;
2)原油管線泄漏形成池火;
3)原油儲罐罐底板開裂或管線泄漏,原油揮發組分與空氣形成爆炸性氣體,遇到點火源發生蒸氣云爆炸。
仿真結果表明:當原油儲罐發生孔徑為100mm的泄漏時,從原油泄漏后蒸氣云團擴散俯視圖(圖略)可以看出,原油泄漏后會向臨近罐以及周邊環境擴散,不同濃度影響的一樣,但濃度沒有達到其爆炸下限以上。所以,蒸氣與空氣形成混合物遇明火、高熱引起爆炸的可能性較小,但仍然要定期對儲罐進行檢測,以便及時發現儲罐的缺陷。
從原油泄漏形成池火熱輻射影響范圍圖(圖略)可以看出,熱輻射影響范圍較大,但輻射能量12.5kw/m2對設備的損害不是很大,有火焰時,能使木材燃燒是塑料熔化的最小能量。為了避免更大的損失,原油泄漏后遇火燃燒時,要注意鄰近罐的冷卻保護。池火輻射能量對人的傷害比較嚴重,1分釧內可以造成Ⅰ°燒傷。所以,人員進入罐區,要特別注意個人防護。
從原油泄漏后延遲點火爆炸影響范圍圖(圖略)可以看出,原油在距泄漏點較遠處積聚遇火源發生爆炸,爆炸超壓的影響范圍較大,沿風向距泄漏點較遠。由于油罐本身的特殊結構,對其自身的損失不會太大,但要注意對周邊環境內建筑物以及人員的保護。
結束語(4)
通過對該油庫的安全檢查表檢查,提出了17條安全對策措施;通過危險指數分析,提出了6條安全對策措施;通過重大事故仿真分析,提出了4條安全對策措施。根據這些建議和措施,對該油庫存在的安全隱患進行及時整改,可以提高整個庫區的安全控制水平。
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