LPG儲配站多災種危險性定量評價方法研究

周銘澤 申敏 趙江平

1.西安建筑科技大學資源工程學院 陜西 西安 710055

2.陜西省安全應急管理廳 山西 渭南 710018

隨著社會經濟的發展，對石油、天然氣、氫氣等液化石油氣資源需求增多，每個城市都存在多個LPG儲配站，用于區域內液化石油氣的儲存的分配。火災調查數據顯示，2020年國內發生1200起LPG儲配站燃氣火災爆炸事故，在數量上比2019年增加1.26%，LPG儲配站火災爆炸事故發生會造成嚴重的財產損失與人員傷亡，因此LPG儲配站具有多災種危險性[1]。為保證LPG儲配站生產安全，需定期開展多災種危險性定量評價，通過對危險性分析得出LPG儲配站多災種危險指數值，確定LPG儲配站多災種危險等級，采取有效防御措施，將危險降到標準值以內，防止LPG儲配站生產狀態轉換為危險狀態。定量評價為LPG儲配站火災、爆炸、中毒等多災種危險防御決策提供可靠的數據支撐，確保LPG儲配站生產安全。但現行評價方法指標單一，導致多數情況下評價結果與實際情況存在差距，無法達到預期的評價效果，現行方法已經無法滿足實際需求，為此提出LPG儲配站多災種危險性定量評價方法研究。

1 評價指標體系建立

根據LPG儲配站多災種危險性識別經驗，針對其定量評價，選擇火災、爆炸、中毒危險性、危險抵消因子、周邊環境、電力安全以及安全生產管理作為評價指標，建立評價指標體系如圖1。

圖1 LPG儲配站多災種危險性評價指標體系

圖1多災種危險性包括火災、爆炸、中毒三種事故，危險性評價從事故嚴重性與事故易發性兩個方面評價，事故嚴重程度由單元潛在危險指數決定，公式為：

式中，A為火災、爆炸、中毒等事故嚴重程度；U為LPG儲配站的物質系數；K為LPG儲配站儲存量的危險度系數；M為LPG儲配站生產操作危險度系數，公式為：

式中，H為LPG儲配站工藝系數；D為LPG儲配站溫度系數；S為LPG儲配站壓力系數；X為LPG儲配站出入負荷系數；V為LPG儲配站高壓氣體處理能力系數[2]。將式（2）代入式（1）中，求出事故嚴重度，公式為：

式中，N為LPG儲配站事故易發性；s為LPG儲配站爆炸性系數；w為氣體燃燒性系數；a為液體燃燒性系數；f為固體燃燒性系數；h為自燃性系數；e為遇水易燃性系數；t為氧化性系數；n為毒性系數[3]。將事故易發性與事故嚴重度乘積可求出LPG儲配站火災、爆炸、中毒危險性[4]。危險抵消因子公式為：

式中，B為LPG儲配站危險抵消因子；α為人員素質抵消因子；β為安全管理抵消因子[5]。生產安全管理抵消因子根據LPG儲配站生產過程中機構建設與崗位職責、計劃與實施、員工培訓教育、日常檢查、值班、隱患處理、個人勞工保護以及安全檔案管理等綜合確定，對以上各項目檢查，內容包括：是否有設備維修計劃、是否存在消防水帶老化、是否制定應急培訓計劃、是否公式值班表、生產操作是否按照操作規程、是否公式應急處理流程、槽車卸車時司機是否滯留在駕駛室、氣化爐燃燒氣源壓力表是否加限位標志、安全活動記錄是否反應LPG儲配站新標準，檢查為是加1分，檢查為否則減一分，以此累加分數確定LPG儲配站安全生產管理抵消因子[6]。

2 多災種危險性評價指標賦權

采用賦權法對指標體系中每個指標賦權，從指標體系中隨機選擇兩個評價指標進行對比，如果指標1與指標2相比，對于LPG儲配站多災種危險性評價稍微重要，則指標1的標度值為1；如果對LPG儲配站多災種危險性評價一般重要，則指標1的標度值為3；如果對于LPG儲配站多災種危險性評價明顯重要，則指標1的標度值為5；如果對于LPG儲配站多災種危險性評價不重要，則指標1的標度值為7[7]。按照上述規則確定每個指標標度值，根據指標標度值計算出指標權重系數，公式表示為：

式中，?表示LPG儲配站多災種危險性評價指標權重系數；u表示指標標度值；p表示指標專家評分數[8]。

3 多災種危險性定量評價

通常將設備中單獨的一個部件叫做單元，并按其分類。LPG儲配站每個單元都有特定的功能特點[9]。在LPG儲配站中，每個裝置可劃分為一個單元，但散設在地上的液化石油氣管道不作為獨立的單元。針對每個單元的多災種危險性定量評價，將指標權重系數與指標值代入到評價函數中，對LPG儲配站多災種危險性綜合評價，計算危險性指數，計算公式為：

式中，ρ為LPG儲配站多災種危險性指標；iψ表示第i個指標值。危險性指數越大，則表示危險性越高，可以根據危險性量化結果，確定LPG儲配站多災種危險性等級，采取相應策略，實現LPG儲配站多災種危險性定量評價。

4 實驗論證

4.1 實驗準備與設計

選擇某地區液化石油氣儲配站為實驗對象，該地區液化石油氣儲配站占地面積約15600m2，由五條壓力管道、一臺蒸汽鍋爐、兩臺發電機以及一臺干式焦爐燃氣柜等設備組成，儲配站儲存物體包括氫氣、天然氣，儲配罐最大容量為5×104m3，工作壓力為4.15kPa，參數如下表。

表1 LPG儲配站參數表

該液化石油氣儲配站向北500m為居民區，向南50m為村莊，向東1000m為化工工廠，向西150m為一條河流。利用所提方法對該地區液化石油氣儲配站多災種危險性定量評價，將該液化石油氣儲配站劃分了8個單元，對每個單元危險性指數估算。

4.2 實驗結果與討論

指標篩選：本次對于所提方法驗證，選擇一致性系數和貢獻度作為指標，一致性系數是指評價值與實際值相符程度，系數值區間在0-1公式為：

式中，RFA為一致性系數；x為LPG儲配站多災種危險性定量評價值；y為LPG儲配站多災種危險性指數實際值。系數越高，評價結果與真實情況越相符。貢獻度是指評價結果對于LPG儲配站多災種危險防御措施采取及計劃制定的貢獻程度，貢獻度使用KHFA軟件測算，貢獻度值區間在0-10之間，數值越大，評價結果貢獻程度越大，評價效果越好。本次實驗選擇基于層次分析法的評價方法和基于模糊數學理論的評價方法與本文所提方法對比，將該LPG儲配站10個單元評價值與實際值代入公式（7）中，計算一致性系數，統計實驗數據見表2。

表2 LPG儲配站多災種危險性定量評價一致性系數統計

表2得出：所提方法一致性系數值在0.9以上，平均值為0.95，是基于層次分析法的評價方法一致性系數的0.56倍，是基于模糊數學理論的評價方法一致性系數的0.42倍，證明所提方法評價結果與實際情況相符程度方面更佳。實驗統計每個評價項目評價結果貢獻度見表3。

表3 LPG儲配站多災種危險性定量評價結果貢獻度統計

評價結果：按照貢獻度由大到小順序排序，三種方法依次為所提方法、基于層次分析法的評價方法和基于模糊數學理論的評價方法，所提方法評價結果綜合貢獻度為8.95，比基于層次分析法的評價方法高將近3.13，比基于模糊數學理論的評價方法高將近3.42。實驗總結：本文所提方法有效提高LPG儲配站多災種危險性定量評價一致性系數以及貢獻度，有良好的可行性與可靠性。

5 結束語

在查閱相關文獻資料基礎上結合LPG儲配站多災種危險性定量評價工作實際情況，針對現行方法不足與缺陷，提出一種新方法，實現對LPG儲配站多災種危險性有針對性的定量評價，為LPG儲配站重大事故救援預案，為危險防御方案制定提供有力數據支撐，提高LPG儲配站安全管理水平，保障LPG儲配站安全。