一种石油化工码头储罐区火灾爆炸风险评估方法技术

本发明专利技术提供一种石油化工码头储罐区火灾爆炸风险评估方法，步骤为：建立石油化工码头储罐区风险评价指标体系，确定主要的风险因子；根据风险评价指标体系计算出石油化工码头储罐区各个风险因子的权重，进而提出适合石油化工码头储罐区装卸作业可接受风险准则；选择石油化工码头储罐区火灾事故概率计算方法；根据事故后果建立池火灾伤害模型；确定每个假想事故的频率和后果，得到理论个人风险值；基于可接受风险准则对石油化工码头储罐区可接受风险水平等级进行划分。本发明专利技术克服了传统的风险等级划分的主观性，对石油化工码头储罐区的实际风险管理过程进行定量的风险计算及等级划分，提高了安全管理的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种石油化工码头储罐区火灾爆炸风险评估方法
本专利技术涉及石油化工码头风险管理领域，尤其涉及一种石油化工码头储罐区火灾爆炸风险评估方法。
技术介绍
由于石油化工码头规模庞大，往往超过百万吨级，经常存在多种危险化学品同时装卸的情况，装卸作业流动性较强，很难对所有危险化学品管道运输情况进行全面的监管，储罐是石油化工码头的重要存储设施，一般储存易燃易爆的危险物质，在装卸作业过程中，储罐火灾爆炸问题是最主要的危险有害因素之一。液体发生泄漏，则有可能在固体或液体表面形成液池，对于易燃液体来说，遇到点火源很可能发生池火灾，对于挥发性液体而言，泄漏后可能挥发并形成蒸气云团，遇点火源存在爆炸的危险性，对于有毒液体其挥发形成的气体可能造成中毒事故。目前，我国对风险及其评价方面研究相对较晚，各个领域在这方面的研究存在较大差异。在安全生产领域，我国在城市区域性定量风险评价方面取得了一定成果，但尚未提出石油化工码头个人风险准则。传统的风险评价将风险事件的后果严重程度相对的定性分为若干级，将风险事件发生的可能性也相对的定性分为若干级，然后以严重性为表列，以可能性为表行，制成风险矩阵表，但风险可能性与后果严重性的确定过于依赖经验，主观性较大。因此有必要建立石油化工码头可接受准则，并采用一种定量评估方法对石油化工码头进行风险等级划分，从而为石油化工码头区域安全管理和规划提供科学依据，从而实现最大限度的降低事故影响的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有石油化工码头风险评估的问题，提出一种石油化工码头储罐区火灾爆炸风险评估方法，以提高安全管理的效率。本专利技术提供的一种石油化工码头储罐区火灾爆炸风险评估方法包括有以下步骤：(1)构建石油化工码头储罐区装卸作业风险评价指标体系；石油化工码头装卸作业风险评价系统的一项重要内容就是选择和构建能够全面的反映装卸作业安全状况的指标体系。该指标体系直接或间接的影响着石油化工码头装卸作业安全运行以及对事故发生后所造成危害的评价，各指标体系选取对石油化工码头危险化学品安全影响程度的不同而设置不同的风险因子。根据影响石油化工码头储罐区装卸过程安全因素并结合专家意见，风险评价指标体系主要着眼于石油化工码头储罐区设备设施和软环境的现状评价，主要有危险货物因素、作业安全、人员因素、环境因素、管理因素5个分指标组成。根据指标体系建立原则，建立石油化工码头储罐区装卸作业过程安全评价指标体系。(2)根据步骤(1)所确定的石油化工码头储罐区装卸作业风险评价指标体系，利用层次分析与群决策方法确定各风险因子的权重；(3)确定每一个风险因子满分为100分，利用专家评分法对各风险因子的专家评分乘以步骤(2)所确定的各自对应的权重，然后加和得到风险控制因子，过程如式(1)，式中Ir为风险控制因子；Ki为权重；Mi为各风险因子专家评分值；n表示风险控制因子数量。(4)根据步骤(3)得到的风险控制因子及所选择的可接受风险基准，确定石油化工码头装卸作业可接受风险准则，确定方法如式(2)，式中，Rs为化工行业风险可接受准则；Rb为风险基准值；Ir为风险控制因子。我国石油化工企业所采取的个人风险基准值如表1。表1我国石油化工企业个人风险基准值(5)根据步骤(4)所确定的个人可接受风险准则，对石油化工码头储罐区风险进行进一步等级划分，并对F/N曲线进行修正。(6)事故后果分析基于池火灾事故后果伤害模型和伤害准则，通过事故后果模型得到热辐射随距离变化的规律，然后与相应的伤害准则进行比较，得出事故后果影响的范围。可燃液体从储油罐中泄漏至地面形成液池，遇到明火火源容易发生火灾事故，故可以采用池火灾评价法对事故后果进行模拟，应用数学模型计算方法，再结合热辐射伤害破坏准则对事故后果进行评价，根据辨识结果，石油化工码头罐组是库区典型危险设备，罐组的油品都在常压下储存，且油品在常温常压下都呈液态，因此油品泄漏后遇火源发生池火灾事故是最可能的重大事故模式。池火灾是发生在液池表面的自由燃烧，一般发生在敞开的空间。池火灾的特点是燃烧不受限制，上方和侧方开阔，使得物料燃烧充分，在无风的条件下焰体呈圆柱状，有风时呈四边体，其造成的主要危害为高温热辐射。池火灾数学模型的建立主要有以下几个步骤：1)计算燃烧速度：当可燃液体沸点高于周围环境温度时，液池表面上单位面积的燃烧速度可用式(3)进行计算：式(3)中，mf为燃烧速度，kg/(m2·s)；Hc为液体燃烧热，J/kg；Hv为液体汽化热，J/kg；Cp为液体的定压比热容，J/(kg·k)；Tb为液体沸点，k；T0为环境温度，k。当可燃液体沸点低于周围环境温度时，液池表面上单位面积的燃烧速度可用式(4)进行计算：2)计算火焰高度：有风情况下的计算火焰高度的公式为：式(5)中，H为火焰高度，m；Vc为特征风速，m/s；ρ0为周围空气密度，kg/m3,ρ0＝1.293kg/m3(标准状态)；g为重力加速度，9.8m/s2；D为池当量直径，m；V为环境风速，m/s。3)计算火焰倾角：式(6)中，θ为火焰倾角，°；μ为空气动力粘度，kg/(m·s)；4)计算火焰表面的热辐射通量时，通常假定能量由圆柱形火焰侧面及顶部向四周均匀辐射，则可用式(7)计算：式(7)中，q0为火焰表面的辐射通量，kw/m2；f为热辐射系数，可取0.13～0.35，一般f＝0.15。5)计算视角系数：Fh＝(A-B)/πFv＝{arctan[h/(s2-1)0.5]+h(J-K)}/(πs)J＝[a/(a2-1)0.5]arctan{(a+1)(s-1)/[(a-1)(s+1)]}0.5K＝arctan[(s-1)/(s+1)]0.5a＝(h2+s2+1)/(2s)b＝(s2+1)/(2s)s＝r/(0.5D)h＝H/(0.5D)(8)式(8)中，Fview为视角系数；r为目标到火焰垂直轴的距离，m；s为目标到火焰垂直轴的距离与火焰半径值比；h为火焰高径比；其他参数均为中间变量。6)计算目标接收到的辐射通量：qr＝q0(1-0.058lnx)Fview(9)式(9)中，qr为目标接收到的辐射通量，kw/m2。根据热辐射伤害准则如表2，最终求得热辐射通量(kw/m2)、热辐射死亡半径(m)、热辐射重伤半径(m)、热辐射轻伤半径(m)四个伤害指标；表2热辐射伤害准则(7)针对概率不确定性问题引入模糊理论，通过模糊分级将概率分成几个阶段范围，本专利技术采用针对化工企业事故概率分级的方法，该方法将石油化工码头储罐区火灾爆炸事故发生概率分成九级，从而得到火灾事故树顶事件事故发生概率；由于事故绝对发生概率l和绝对不发生概率0属于两种极端，对复杂的石油化工码头事故而言缺乏现实意义，因此对这两种概率事件不予考，具体的概率分析如表3：表3基本事件发生可能性及打分概率(8)通过步骤(6)事故后果影响的范围及步骤(7)火灾事故树顶事件事故发生概率得到石油化工码头储罐区个人风险等值线图，确定重点管理目标。本专利技术的优点和有益效果本专利技术基于可接受风险准则，通过建立科学的区域风险评价方法对整个石油化工码头储罐区域的安全状况作出准确评估，确定石油化工码头储罐区风险等级，对提高我国码头区域性风险评价技术水平，有效预防和控制火灾、爆炸、毒物泄漏等重大恶性事故的发生具有重要意义。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油化工码头储罐区火灾爆炸风险评估方法，其特征在于，具体步骤包括：(1)构建石油化工码头储罐区风险评价指标体系；根据影响石油化工码头储罐区装卸作业过程安全的因素并结合专家意见，石油化工码头储罐区装卸过程风险评价指标体系主要着眼于石油化工码头设施和软环境的现状评价，主要有危险货物因素、作业安全、人员因素、环境因素、管理因素5个分指标组成；(2)根据步骤(1)所确定的风险评价指标体系，利用层次分析与群决策方法确定各风险因子的权重；(3)确定每一个风险因子满分为100分，利用专家评分法对各风险因子的评分乘以步骤(2)确定的各自对应的权重，然后加和得到风险控制因子；(4)根据步骤(3)得到的风险控制因子及所选择的可接受风险基准，确定石油化工码头装卸作业个人可接受风险准则；(5)基于步骤(4)所确定的个人可接受风险准则，对石油化工码头风险进行进一步等级划分，并对F/N曲线进行修正；(6)事故后果分析基于池火灾事故后果伤害模型和伤害准则，通过事故后果模型得到热辐射随距离变化的规律，然后与相应的伤害准则进行比较，得出事故后果影响的范围；(7)针对概率不确定性问题引入模糊理论，通过模糊分级将概率分成几个阶段范围，本专利技术采用针对化工企业事故概率分级的方法，该方法将事故发生概率分成九级，从而得到火灾事故树顶事件事故发生概率；(8)通过步骤(6)及步骤(7)得到石油化工码头储罐区个人风险等值图，从而确定重点管理目标。...

【技术特征摘要】
1.一种石油化工码头储罐区火灾爆炸风险评估方法，其特征在于克服了传统的风险等级划分的主观性，通过建立石油化工码头可接受风险准则，对石油化工码头储罐区的实际风险管理过程进行定量的风险计算及等级划分，为石油化工码头区域安全管理和规划提供科学依据，提高了安全管理的效率，最大限度的降低事故影响，具体步骤包括：(1)构建石油化工码头储罐区风险评价指标体系；根据影响石油化工码头储罐区装卸作业过程安全的因素并结合专家意见，石油化工码头储罐区装卸过程风险评价指标体系主要着眼于石油化工码头设施和软环境的现状评价，主要有危险货物因素、作业安全、人员因素、环境因素、管理因素5个分指标组成；(2)根据步骤(1)所确定的风险评价指标体系，利用层次分析与群决策方法确定各风险因子的权重；(3)确定每一个风险因子满分为100分，利用专家评分法对各风险因子的评分乘以步骤(2)确定的各自对应的权重，然后加和得到风险控制因子，过程如式(1)，式中Ir为风险控制因子；Ki为权重；Mi为各风险因子专家评分值；n表示风险控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭士涛，王晓丽，李箫箫，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12