【摘要】引入多米諾效應定義，介紹多米諾效應定量評價的方法。結合具體實例對油庫進行火災爆炸事故的風險分析，給出事故多米諾效應定量評價的具體程序。通過油庫火災爆炸事故多米諾效應評價，得出油庫事故的升級因素和導致事故擴大的途徑，并指出相應的多米諾效應控制措施。與傳統的評價方法相比，多米諾效應評價方法可預測次生事故發生情況和發生概率及后果，從而可以有針對性地采取相應的預防措施，預防事故多米諾效應，降低次生災害的發生率，提高油庫的本質安全程度。

　　【關鍵詞】多米諾效應；升級因素；沖擊波；熱輻射；安全評價

　　0引言

　　多米諾效應含義是指，當一個工藝單元和設備發生事故時，會伴隨其他工藝單元和設備的破壞，從而引發二次、三次事故甚至更加嚴重的事故。自從歐洲第一家“seveso”協會成立后，多米諾效應的危險就得到公認。從MHIDAS資料庫中也可看出，105件固定裝置的爆炸事故中，有66件是由附近的設備爆炸引起的[1]。通常認為可能產生多米諾效應的有：火災、爆炸產生的沖擊波和碎片拋射物、毒物泄漏及熱輻射。但是，工藝單元和設備只有在爆炸產生的沖擊波和碎片拋射物(或火災火焰)的“攻擊范圍”內，并且沖擊波和碎片拋射物(或火災火焰)具有足夠的能量，致使單元設備破壞，連鎖事故才會發生。

　　在油庫風險分析中，很多主要危險都是一種復雜的現象，即“多米諾效應”。很久以前，多米諾效應就已被提出，但是國內文獻中對多米諾效應的研究較少甚至對其工程應用十分模糊。

　　傳統的風險評價，分布在不同地點的同類工藝單元，都被認為具有相同的危險性(或安全性)。但是實際上，若考慮多米諾效應的作用，同種類工藝單元的危險性可能就會有所不同。在分析及預防各種事故的安全管理中，多米諾效應分析(DEA，DominoEffectAnalysis)更具有實用性。因此，辨識并減少導致多米諾事故的路徑是十分重要的。

　　1油庫事故多米諾效應

　　多米諾效應，通常被描述為：初始事故波及到附近的設備，引起一個或更多的二次事故，從而導致整個后果比初次事故所引起的后果更加嚴重。一個多米諾事件具有以下3個特征[1]：

　　1)初始事故情景，其引發了多米諾效應；

　　2)伴隨初始事故的傳播效應，由于初始事故造成的二次事故所引起的逐步升級傳播媒介的作用；

　　3)一個或更多的二次事故，涉及到相同或不同的設備。

　　油庫是油品輸送和儲存環節中的重要場所，具有油罐數量多、儲量大、生產設施多、工藝復雜等特點，是火災爆炸危險源。油庫為實現優化操作，通常將儲罐緊密布置，但是從安全角度考慮，存在事故間的相互影響，很容易引發二次事故，導致事故多米諾效應。

　　2多米諾效應評價

　　2.1多米諾效應評價方法

　　多米諾效應指的是，當一個工藝單元和設備發生事故時，會伴隨其他工藝單元和設備的破壞，從而引發二次、三次事故甚至更加嚴重的事故。根據國內外油庫爆炸案例分析，油庫爆炸大體可分為物理性爆炸和化學性爆炸[2-3]，油庫發生火災爆炸事故時，造成多米諾事故的危險因素主要有沖擊波、爆炸碎片、熱輻射、有毒物質泄漏等。

　　多米諾效應評價方法主要分析熱輻射、沖擊波超壓及爆炸碎片引發多米諾效應的可能性及其潛在危險性，并與數學概率模型相結合，計算事故升級的概率。具體的評價流程圖如圖1所示。

 

　　圖1由多米諾意外事故引起的定量風險評價流程圖

　　2.2多米諾效應評價程序

　　筆者通過對某化工廠的油庫區分析，具體闡述事故多米諾效應評價程序。

　　2.2.1評價階段所需數據

　　301區(原油罐區)、302(石腦油、汽油罐區)、303區(柴油罐區)、304區(催化原料罐區)、305區(液化汽油罐區)進行多米諾效應分析。圖2和圖3給出了上述評價單元的位置布置圖。

　　表1總結了每個設備裝置的相關性質。

 

　　圖2評價設備布置簡圖

 

　　圖3評價單元的位置布置圖

　　表1評價單元的相關性質

 

　　301，302，303及306區對其進行重大危險源分析如表2所示。

　　表2301,302,303區重大危險源分析

 

　　2.2.2確定可能的多米諾事故

　　確定可能的多米諾事故可以分3步：①在可能的事故的分析中考慮初始事故的辨識；②逐步升級因素的辨別；③根據相關標準選擇可能的初級逐步升級事件。

　　該評價單元原油儲罐儲量最大，潛在危險性高，一旦發生事故，損失將十分慘重。301區原油罐發生事故主要為池火災，而可能引起二次事故的逐漸升級因素是熱輻射。

　　液化石油氣是十大危險化學品之一，一旦大量泄漏，如遇到明火引起火災爆炸，極易導致次生災害[9]。306液化石油氣罐區主要危險性是蒸氣云爆炸(VCE)和池火災(poolfire)，可導致二次事故的升級因素是沖擊波。

　　303區罐內物質為柴油，柴油屬于丙A類危險油品。其主要危險性為火災爆炸，該罐一旦發生火災爆炸，主要事故是池火災，可能引起二次事故的逐漸升級因素是熱輻射。

　　302，304區罐主要儲存石腦油、催化原料和油漿危險性較小，主要可能發生火災。

　　2.2.3辨別初始事故和升級因素

　　油庫發生的初始事故及導致二次事故的升級因素如表3所示。

　　表3評價單元考慮的主要事故及二次事故因素

 

　　2.2.4逐步升級傳播媒介的初步選擇

　　確定二次事故，找到初步可能逐步升級事件是很重要的。通常要分析事故對設備造成破壞的標準閾值。如果升級因素造成的物理作用低于指定的閾值，則事故逐步升級的可能性很小。關于多米諾效應和設備破壞在文獻中有一定數量不和諧的閾值(見文獻[4－6])。

　　2.2.5概率分析

　　306區液化汽油罐區的多米諾效應，主要考慮沖擊波的破壞作用。

　　關于沖擊波造成裝置破壞的定量評價方面，ValerioCozzani提出了模型Y=K1+K1Ln(Δp°)。306區共6個1000m3液化汽油罐，按85%的充裝系數計算[7-8]。假設其中一個瞬時泄漏，發生VCE

　　事故，分析其發生爆炸產生沖擊波對周圍儲罐和裝置的影響，即產生多米諾效應的可能性。

　　1000m3液化汽油罐爆炸產生沖擊波超壓值如表4所示，超壓對周圍設備的損害概率單位如表5所示，超壓對周圍設備損害的概率如表6所示。

　　沖擊波波陣面上的超壓平面等高線如圖4所示，三維等高線和爆炸沖擊波立體曲面如圖5所示。

　　表4306區罐爆炸產生沖擊波超壓值

 

　　表5超壓對周圍設備的損害概率單位

 

　　表6超壓對周圍設備損害的概率

 

 

　　圖4爆炸沖擊波超壓平面等高線

 

　　圖5三維等高線和爆炸沖擊波立體曲面

　　由以上危險性分析和重大危險源分析可知，易發生池火災事故的301，302，303區中，原油罐區301區危險性最大，故對其進行池火災多米諾效應事故分析。在國外一些研究文獻中已提出了關于熱輻射多米諾效應的概率模型，即“破壞時間(ttf)”及ttfvs．熱輻射簡化模型概率模型。

　　罐區原油總儲量為8.0×104m3，由4個20000m3的原油儲罐儲存，按85%的充裝系數計算。原油罐爆炸產生熱輻射值如表7所示，常壓設備熱輻射損害概率單位如表8所示，高壓設備熱輻射損害概率單位如表9所示。

　　表7原油罐爆炸產生熱輻射值

 

　　表8常壓設備熱輻射損害概率單位

  

　　表9高壓設備熱輻射損害概率單位

 

　　2.3液化汽油罐區事故多米諾效應評價結果

　　以上評價可以得出，當液化氣罐發生爆炸后，產生沖擊波的超壓，在20m范圍內，對各類容器、設備的破壞概率為1.00，即各類容器、設備完全毀壞。對常壓容器、立式長設備及小設備，在距離為200m左右時，沖擊波對其幾乎沒有影響；而對高壓設備，距離為60m左右時，沖擊波對其影響就幾乎為零。裝置的平面布置圖4、圖5中可以看出，一旦306區內有液化氣罐發生爆炸，306區內罐將會完全毀壞，鄰近的304區罐也會遭到不同程度的破壞。因此，可以得出一旦發生液化石油氣罐爆炸事故，將會比較容易使鄰近罐區的貯罐破壞，從而引發多米諾效應。

　　當原油儲罐發生池火事故時，在10m范圍內包括10m熱輻射對常壓設備的破壞概率接近1.00，10m外常壓設備未受到破壞；而對高壓設備，破壞距離的范圍還要小。

　　2.4控制措施

　　根據油庫發生事故特點，預防油庫事故多米諾效應的方法主要有：安全距離、高溫報警系統，以及應急噴淋系統。其他控制措施主要有：

　　1)油庫區儲罐都應涂上防火隔熱層[9]；

　　2)油庫區儲罐應裝有事故切斷系統(ESD)[10]；

　　3)油氣儲罐應裝設阻火器、機械呼吸閥和液壓安全閥，四周應設防火堤，進出1：3管道處應設金屬軟連接。

　　3結論

　　1)筆者根據油庫特點，結合具體實例對其進行了多米諾效應風險分析，闡明了事故多米諾效應評價的具體程序，得出了油庫事故的升級因素和導致事故擴大的途徑并給出了相應的多米諾效應控制措施，預防事故多米諾效應，以提高油庫的安全。

　　2)與傳統的評價方法相比，多米諾效應評價方法可以預測次生事故發生情況，應用多米諾效應評價方法可以有效地預測次生事故的發生概率及后果，從而可以有針對性地對發生次生事故概率較大的裝置采取相應的預防措施，降低次生災害的發生率。

　　3)將事故多米諾效應分析應用于安全評價中，有效地預防控制事故多米諾效應的發生，可以更加完善裝置安全評價，提高裝置的本質安全。