重大危險源風險評價研究及應用

林 藝，張志國，吳保朝

（福州市公安消防支隊，福建福州 350001）

一、重大危險源風險評價

（一）重大危險源風險評價的一般步驟

進行重大危險源辨識與確認之后，就應該進行風險評估或安全評價工作。重大危險源風險評價的一般步驟包括下述幾個方面：

1.分析各類危險因素及其存在原因；2.依次評價已識別的危險事件發生的概率；3.評價危險事件的后果，估計發生火災、爆炸或毒物泄漏的物質數量、事故影響范圍；4.進行風險評價與分級，即評價危險事件發生概率與發生后果的聯合作用。

（二）重大危險源風險評價的一般方法

目前，城市危險源評價的方法一般有三種：安全距離法、基于后果的方法和基于風險的方法。安全距離法用于規劃的依據僅僅是距離指標，比較適用于單一危險源周邊的安全規劃，不適用于進行大范圍的整體的安全規劃。基于后果法是基于對假定事故后果的評估，以事故后果物理量的閾值作為規劃依據，不考慮事故的可能性。基于風險法綜合評估潛在事故后果的嚴重度和可能性，以個人和社會風險作為規劃依據，在風險分析方面更全面。

二、風險評價實例研究

（一）評價對象的基本情況

某液化天然氣儲備站征地面積28800m2，廠區用地面積23120m2。建構筑物用地面積5178.6m2。消防水池1500m3。12個LNG儲罐，每個儲罐容積150m3。液化天然氣密度：0.42～0.46g/cm3。

（二）對評價對象的危險源辨識

從以下幾個方面進行廠區危險源辨識：

1.廠址及環境條件。2.廠區平面布局：（1）總圖。（2）運輸線路及碼頭。3.建（構）筑物。4.生產工藝過程。5.生產設備、裝置。6.粉塵、毒物、噪聲、振動、輻射、高溫、低溫等有害作業部位。7.管理設施、事故應急搶救設施和輔助生產、生活衛生設施。8.勞動組織生理、心理因素人機工程學因素等。

從以上幾個方面并根據國家有關標準判斷，液化天然氣儲罐區是廠區內潛在危險性最大的危險源，就此對象進行風險評價。

（三）固有危險性評價

1.事故易發性評價。（1）危險物質事故易發性。甲烷最大安全縫隙取分10，最小點燃電流取分20，引燃溫度取分5，爆炸極限取分8，最小點燃能量取分17。總分G為60。易發性系數α=1.0。事故易發性的評分值B111=α×G=60。（2）工藝過程事故易發性.工藝過程中的易發性與過程中的反應形式、物料處理過程、操作方式、工作環境和工藝過程有關。（3）事故易發性。事故易發性B11計算為：

表2.1給出了罐區工藝過程事故易發性評價結果。

表2.1 罐區工藝過程事故易發性評價結果

0.5～1.0mm/年泄漏 設備泄漏 20 0.9靜電 液體流動 30 0.0

2.罐區的傷害模型及破壞半徑。罐區的火災爆炸風險是液化天然氣的燃燒爆炸，其傷害模型有兩種：(1)蒸氣云爆炸(VCE)模型；(2)沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVE)模型。

（1）蒸氣云爆炸(VCE)。取液化天然氣密度為440㎏/m3。罐區一個罐貯存質量為：Wf=440×150=66000(㎏)

TNT當量為：

利用丙烷當量法來計算傷害區域。

式中PW=αWfQf/Qp，Qp為丙烷的燃燒熱，取 50290kJ/㎏。計算得：R1=70.1(m)

2）重傷半徑R2

3）輕傷半徑R3

4）財產損失半徑財R

式中KII—二級破壞系數，KII=5.6。計算得：財R=217.3(m)

（2）沸騰液體擴展蒸氣爆炸(BLEVE)

液化天然氣用多罐儲存，所以W=0.9×440×150=59400(㎏)

火球半徑：R=2.9W1/3=113.2(m)

火球持續時間：t=2.6W1/6=16.2(s)

當傷害幾率Pr=5時，傷害百分數D=50%，死亡、一度、二度燒傷及燒毀財物，都以D=50%定義。

1）不同傷害、破壞時的熱輻射通量。

財產損失：4q=6730t-4/5+25400=26125.1W/m2

式中0q—對圓柱罐取270000W，將前述數據代入公式2.1得：

死亡半徑R1=245.6(m)

二度燒傷（重傷）半徑R2=315.0(m)

一度燒傷（輕傷）半徑R3=490.9(m)

財產損失半徑財R=263.7(m)

表2.2和表2.3給出了上述事故后果預測結果。

表2.2 罐區莊氣云爆炸/沸騰液體擴展莊氣爆炸事故后果預測結果(1)

表2.3 罐區莊氣云爆炸/沸騰液體擴展莊氣爆炸事故后果預測結果(2)

3.事故嚴重度評價

事故嚴重度B12用符號S表示，反映發生事故造成的經濟損失大小。它包括人員傷害和財產損失兩方面，均折算為經濟損失(按萬元計)，表示為：S=C+20(N1+0.5N2+105N3/6000)

式中，C為財產破壞價值，直接財產損失為8034.5萬元；N1，N2，N3為事故造成的人員死亡、重傷、輕傷人數。

事故嚴重度B12取決于破壞半徑構成圓面積中財產價值和死傷人數。由于液化天然氣罐區爆炸傷害模型是兩個，即蒸氣云爆炸和擴展蒸氣爆炸，并可能同時發生，則儲罐爆炸事故嚴重度應是兩種嚴重度加權求和：

式中S1，S2—分別為兩種爆炸事故后果；

A，1－A—分別為兩種爆炸的發生概率，A=0.9，1－A=0.1。蒸氣云爆炸的可能性遠大于擴展蒸氣爆炸，蒸氣云爆炸是主要的。

事故嚴重度的計算結果為：

S=0.9S1+0.1S2=9363.95(萬元)

4.固有危險性評價

罐區固有危險性評價結果為：B1=B11×B12=3780×9363.95=35395731

危險性等級為：A*=g1 (B1/105)=2.55，2.5＜A*＜3.5，屬于二級重大危險源。

（四）評價結果的比較

對重大危險源風險評價指標體系加以改進后，單元固有危險性A*的評價結果如表2.4所示。由表2.4可見，由于改進后的評價方法引入了恐怖襲擊造成事故的風險指標，按改進后的評價方法，評價對象的固有危險性B1的絕對值增加了0.64倍。這說明除了廠內固有的危險性對發生事故災難有很大影響外，諸如人為蓄意破壞之類的恐怖襲擊是一個不容忽視的因素。

表2.4 指標體系修正前后儲罐區固有危險性的評價結果比較

（五）儲罐區評價結論

儲罐區的安危關系到整個廠區的存亡，罐區的安全裝備、安全管理至關重要。評價結果顯示儲罐區是二級重大危險源，一旦發生爆炸可能導致全廠絕大多數人員死亡或重傷，站區大部分財產毀于一旦。

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