LPG儲配站多災(zāi)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(xué)資源工程學(xué)院 陜西 西安 710055

2.陜西省安全應(yīng)急管理廳 山西 渭南 710018

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)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(qū)域內(nèi)液化石油氣的儲存的分配?；馂?zāi)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2020年國內(nèi)發(fā)生1200起LPG儲配站燃?xì)饣馂?zāi)爆炸事故，在數(shù)量上比2019年增加1.26%，LPG儲配站火災(zāi)爆炸事故發(fā)生會造成嚴(yán)重的財產(chǎn)損失與人員傷亡，因此LPG儲配站具有多災(zāi)種危險性[1]。為保證LPG儲配站生產(chǎn)安全，需定期開展多災(zāi)種危險性定量評價，通過對危險性分析得出LPG儲配站多災(zāi)種危險指數(shù)值，確定LPG儲配站多災(zāi)種危險等級，采取有效防御措施，將危險降到標(biāo)準(zhǔn)值以內(nèi)，防止LPG儲配站生產(chǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為危險狀態(tài)。定量評價為LPG儲配站火災(zāi)、爆炸、中毒等多災(zāi)種危險防御決策提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，確保LPG儲配站生產(chǎn)安全。但現(xiàn)行評價方法指標(biāo)單一，導(dǎo)致多數(shù)情況下評價結(jié)果與實(shí)際情況存在差距，無法達(dá)到預(yù)期的評價效果，現(xiàn)行方法已經(jīng)無法滿足實(shí)際需求，為此提出LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價方法研究。

1 評價指標(biāo)體系建立

根據(jù)LPG儲配站多災(zāi)種危險性識別經(jīng)驗(yàn)，針對其定量評價，選擇火災(zāi)、爆炸、中毒危險性、危險抵消因子、周邊環(huán)境、電力安全以及安全生產(chǎn)管理作為評價指標(biāo)，建立評價指標(biāo)體系如圖1。

圖1 LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價指標(biāo)體系

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

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

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

式中，N為LPG儲配站事故易發(fā)性；s為LPG儲配站爆炸性系數(shù)；w為氣體燃燒性系數(shù)；a為液體燃燒性系數(shù)；f為固體燃燒性系數(shù)；h為自燃性系數(shù)；e為遇水易燃性系數(shù)；t為氧化性系數(shù)；n為毒性系數(shù)[3]。將事故易發(fā)性與事故嚴(yán)重度乘積可求出LPG儲配站火災(zāi)、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(zhì)抵消因子；β為安全管理抵消因子[5]。生產(chǎn)安全管理抵消因子根據(jù)LPG儲配站生產(chǎn)過程中機(jī)構(gòu)建設(shè)與崗位職責(zé)、計劃與實(shí)施、員工培訓(xùn)教育、日常檢查、值班、隱患處理、個人勞工保護(hù)以及安全檔案管理等綜合確定，對以上各項目檢查，內(nèi)容包括：是否有設(shè)備維修計劃、是否存在消防水帶老化、是否制定應(yīng)急培訓(xùn)計劃、是否公式值班表、生產(chǎn)操作是否按照操作規(guī)程、是否公式應(yīng)急處理流程、槽車卸車時司機(jī)是否滯留在駕駛室、氣化爐燃燒氣源壓力表是否加限位標(biāo)志、安全活動記錄是否反應(yīng)LPG儲配站新標(biāo)準(zhǔn)，檢查為是加1分，檢查為否則減一分，以此累加分?jǐn)?shù)確定LPG儲配站安全生產(chǎn)管理抵消因子[6]。

2 多災(zāi)種危險性評價指標(biāo)賦權(quán)

采用賦權(quán)法對指標(biāo)體系中每個指標(biāo)賦權(quán)，從指標(biāo)體系中隨機(jī)選擇兩個評價指標(biāo)進(jìn)行對比，如果指標(biāo)1與指標(biāo)2相比，對于LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價稍微重要，則指標(biāo)1的標(biāo)度值為1；如果對LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價一般重要，則指標(biāo)1的標(biāo)度值為3；如果對于LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價明顯重要，則指標(biāo)1的標(biāo)度值為5；如果對于LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價不重要，則指標(biāo)1的標(biāo)度值為7[7]。按照上述規(guī)則確定每個指標(biāo)標(biāo)度值，根據(jù)指標(biāo)標(biāo)度值計算出指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，公式表示為：

式中，?表示LPG儲配站多災(zāi)種危險性評價指標(biāo)權(quán)重系數(shù)；u表示指標(biāo)標(biāo)度值；p表示指標(biāo)專家評分?jǐn)?shù)[8]。

3 多災(zāi)種危險性定量評價

通常將設(shè)備中單獨(dú)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(diǎn)[9]。在LPG儲配站中，每個裝置可劃分為一個單元，但散設(shè)在地上的液化石油氣管道不作為獨(dú)立的單元。針對每個單元的多災(zāi)種危險性定量評價，將指標(biāo)權(quán)重系數(shù)與指標(biāo)值代入到評價函數(shù)中，對LPG儲配站多災(zāi)種危險性綜合評價，計算危險性指數(shù)，計算公式為：

式中，ρ為LPG儲配站多災(zāi)種危險性指標(biāo)；iψ表示第i個指標(biāo)值。危險性指數(shù)越大，則表示危險性越高，可以根據(jù)危險性量化結(jié)果，確定LPG儲配站多災(zāi)種危險性等級，采取相應(yīng)策略，實(shí)現(xiàn)LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價。

4 實(shí)驗(yàn)論證

4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與設(shè)計

選擇某地區(qū)液化石油氣儲配站為實(shí)驗(yàn)對象，該地區(qū)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(fā)電機(jī)以及一臺干式焦?fàn)t燃?xì)夤竦仍O(shè)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(shù)如下表。

表1 LPG儲配站參數(shù)表

該液化石油氣儲配站向北500m為居民區(qū)，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(qū)液化石油氣儲配站多災(zāi)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(shù)估算。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

指標(biāo)篩選：本次對于所提方法驗(yàn)證，選擇一致性系數(shù)和貢獻(xiàn)度作為指標(biāo)，一致性系數(shù)是指評價值與實(shí)際值相符程度，系數(shù)值區(qū)間在0-1公式為：

式中，RFA為一致性系數(shù)；x為LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價值；y為LPG儲配站多災(zāi)種危險性指數(shù)實(shí)際值。系數(shù)越高，評價結(jié)果與真實(shí)情況越相符。貢獻(xiàn)度是指評價結(jié)果對于LPG儲配站多災(zāi)種危險防御措施采取及計劃制定的貢獻(xiàn)程度，貢獻(xiàn)度使用KHFA軟件測算，貢獻(xiàn)度值區(qū)間在0-10之間，數(shù)值越大，評價結(jié)果貢獻(xiàn)程度越大，評價效果越好。本次實(shí)驗(yàn)選擇基于層次分析法的評價方法和基于模糊數(shù)學(xué)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(shí)際值代入公式（7）中，計算一致性系數(shù)，統(tǒng)計實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價一致性系數(shù)統(tǒng)計

表2得出：所提方法一致性系數(shù)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(shù)的0.56倍，是基于模糊數(shù)學(xué)理論的評價方法一致性系數(shù)的0.42倍，證明所提方法評價結(jié)果與實(shí)際情況相符程度方面更佳。實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計每個評價項目評價結(jié)果貢獻(xiàn)度見表3。

表3 LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價結(jié)果貢獻(xiàn)度統(tǒng)計

評價結(jié)果：按照貢獻(xiàn)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(shù)學(xué)理論的評價方法，所提方法評價結(jié)果綜合貢獻(xiàn)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(shù)學(xué)理論的評價方法高將近3.42。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：本文所提方法有效提高LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價一致性系數(shù)以及貢獻(xiàn)度，有良好的可行性與可靠性。

5 結(jié)束語

在查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上結(jié)合LPG儲配站多災(zāi)種危險性定量評價工作實(shí)際情況，針對現(xiàn)行方法不足與缺陷，提出一種新方法，實(shí)現(xiàn)對LPG儲配站多災(zāi)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(yù)案，為危險防御方案制定提供有力數(shù)據(jù)支撐，提高LPG儲配站安全管理水平，保障LPG儲配站安全。