基于風險的LPG儲配站儲罐防火間距的確定

張 濤

(中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津300074)

1 概述

液化石油氣在燃氣領域的應用十分廣泛，例如在日本的能源結構中，液化石油氣占有相當的比重，我國珠江三角地區的液化石油氣需求也有相當大的市場，儲存總容積和單罐容積也不斷增大。若能適當縮小防火間距，在工程建設中可節約大量土地和資金?，F行標準規范中的液化石油氣儲罐與站外建構筑物的防火間距主要由國內燃氣行業的設計、運行單位結合設計、管理經驗及參考國外相關數據確定。

本文從人們可承受的風險角度出發，以總容積大于5 000 m3且小于10 000 m3，單罐容積大于等于1 000 m3的液化石油氣儲配站為研究對象，探討儲罐與周圍建構筑物(居住區、村鎮和學校、影劇院、體育館等重要公共建筑)防火間距的確定原則。儲罐事故影響距離、風險評價均采用DNV PHAST軟件進行計算。

2 研究對象概況

液化石油氣儲配站的平面布置見圖1。液化石油氣儲配站分為罐區、裝卸區、消防設施區、控制室、站內人員辦公區等。主要設施有：5臺1 000 m3液化石油氣球罐、2臺100 m3液化石油氣罐(與空壓機室鄰近)、1座槽車裝卸臺、1座空壓機室(框架結構)、1座泵房(鋼結構)等。

圖1 液化石油氣儲配站的平面布置

3 研究過程

3.1 事故影響距離

儲罐內的易燃物質泄漏后產生的潛在后果有：池火、噴火、火球、閃火、蒸氣云爆炸、沸騰液體擴展蒸氣云爆炸。其中，池火、噴火、火球的主要影響為熱輻射，危害等級分為4.0、12.5、37.5 kW/m2。蒸氣云爆炸的主要影響為沖擊波，危害等級分為20、140、210 kPa。對于閃火，死亡率取決于暴露在其范圍內的人員是否在閃火的火焰內。

對于沸騰液體擴展蒸氣云爆炸，在蒸氣云內的人員會被卷入火中，盡管時間短，即使沒有燒傷，也可能由于吸入熱的燃燒氣體而死亡。與爆炸與瞬間壓力變化造成人體內部器官，如肺等受傷相比，人員更有可能由于爆炸沖擊波的作用，被拋出去摔在地面上或撞到附近的物體上而受到傷害或死亡。另外，由于超壓產生的設備碎片或殘骸也會危及人員的安全。

為了計算液化石油氣等危險物料泄漏造成的風險，獲取泄漏形成的可燃云團可能擴散到的區域的點火源信息是必需的。對每個點火源必須要確認以下3個因素：存在系數，是一個點火源出現在某一特定的區域的可能性。點火概率，為點火源的能力，取決于點火源點燃停留于可燃云團上方的時間。點火源位置，根據儲配站平面布置圖可確定點火源位置。結合儲配站具體情況，根據點火源信息、風速、不同設備的操作條件等，可由PHAST RISK軟件計算出儲罐主要事故的影響距離。在泄漏頻率計算中，采用儲罐全部泄漏的發生頻率進行風險分析，泄漏頻率來自挪威船級社(DNV)最新的泄漏頻率數據庫。

由計算結果可知，儲罐泄漏蒸氣云爆炸的事故影響距離最大，達到1 278 m，但實際應用中不可能以該事故影響距離作為防火間距。

3.2 防火間距確定原則

風險指事故發生的可能性與其后果的結合。更科學地講，可定義為某一特定危險事件在特定時期及給定的情況下發生的概率。任何生產在一定程度上都存在風險，絕對安全是不存在的。當企業根據風險評估結果，實施完成所選擇的控制措施后，會有殘余的風險。風險是隨時間而變化的，風險管理是一個動態的管理過程，這就要求企業實施動態的風險評估與風險控制，即企業要定期進行風險評估。只要風險能夠承受的距離就是確定防火間距的基礎和依據。

在PHAST RISK軟件中，輸入儲配站平面圖、人員位置、天氣條件、事件概率等后，運行軟件就可以得到年度個人風險(IRPA)。在本次分析中，主要考慮儲配站的建設對廠界外的影響，尤其是對居民區的影響。儲配站界區外的風險標準以10-5a-1的風險等高線作為安全防火間距確定原則(國外也如此)，也就是該風險等高線是風險控制的最小距離，是不能進入居民區的。

由風險分析結果可知，在液化石油氣儲配站東南西北4個方向上，以南側儲罐大破裂的風險貢獻率最大。因此，以儲罐至10-5a-1風險等高線的最小間距(100 m)作為液化石油氣儲配站與周邊建構筑物的防火間距。在實際應用中，儲配站事故的災害實際上還與泄漏點大小、發現泄漏時間及采取應急措施等因素有關。因此，在加強儲配站設備本質安全及加強風險管控的前提下，防火間距還可適當減小。

4 結論

在事故后果影響距離中，儲罐泄漏蒸氣云爆炸的事故后果影響距離最大，達到1 278 m，但實際應用中不可能以該事故后果影響距離作為防火間距。

由風險分析結果可知，在儲配站東南西北4個方向上，以南側儲罐大破裂的風險貢獻率最大。因此，以儲罐至10-5a-1風險等高線的最小間距(100 m)作為儲配站與周邊建構筑物的防火間距。在加強設備本質安全及加強風險管控的前提下，防火間距還可適當減小。