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LPG加气站储罐区火灾爆炸危险性评价

作者:祝春梅 方江敏 程国栋  来源:华南理工大学机械与汽车工程学院 
评论: 更新日期:2016年09月05日
⑤本工艺单元的一般工艺危险系数取值见表2。一般工艺危险系数F1等于表2中采用的所有一般工艺危险系数之和,计算得F1=1.95。
 
4.2.4计算特殊工艺危险系数
本工艺单元不存在粉尘,故无粉尘爆炸;此外,本工艺单元没有使用明火设备和油热交换系统,故此3项的特殊工艺危险系数均为0。
(1)基本系数。不论本工艺单元是否存在工艺危险性,基本系数均取1。
(2)毒性物质NH值(美国消防协会在危险品紧急处理系统鉴别标准NFPA 704中定义的物质毒性系数)仅用来表示人体受害的程度,NH=1表示短期接触引起刺激,致人轻微伤害,其特殊工艺危险系数为0.2[1]20。由LPG的特性可知,短期接触能引起刺激,致人轻微伤害,因此,对于LPG,NH=1,其特殊工艺危险系数取0.2。
(3)负压操作。该系数只用于绝对压力小于6.65kPa的情况,而LPG储罐的压力为460~1770kPa,大于6.65kPa,不是负压操作,因此,其特殊工艺危险系数为0。
(4)燃烧范围或其附近的操作。在某些操作导致空气引入并夹带进入系统,空气的进入会形成易燃、易爆混合物,进而导致危险的情况下,考虑该危险系数。储存有可燃液体,其温度在闪点以上并且没有惰性气体保护的情况下,其特殊工艺危险系数取值为0.50[1]21。LPG的闪点大约为-91.4℃,加气站的LPG一般采用常温压力储罐,且没有惰性气体保护,因此,其特殊工艺危险系数为0.50。
(5)释放压力。操作压力高于大气压时,由于高压可能会引起高速率的泄漏,因而要采用特殊工艺危险系数。当压力为0~6895kPa时,可利用公式(12)叫“求取释放压力的特殊工艺危险系数。
 
式中F2,5——释放压力的特殊工艺危险系数
p——储罐中LPG的压力,kPa
以最危险状况计算,即p=1770kPa,由公式(12)计算得F2,5=0.49。
(6)低温。当储罐为碳钢以外的其他材料时,操作温度小于等于转变温度(温度降低时,金属材料由韧性状态变化为脆性状态的温度区域称为转变温度)时,其特殊工艺危险系数为0.2[1]25。因广州地区最低温度为0℃,即操作温度大于等于0℃;储罐材料为低合金钢16MnR,转变温度为-40℃。操作温度大于转变温度,因此,其危险系数为0。
(7)易燃和不稳定物质的数量。先按式(13)求得储罐内LPG的总能量。
E=mQ       (13)
式中E——储罐内LPG的总能量,MJ
Q——LPG的低热值,MJ/kg
将m=14535kg、Q=50MJ/kg代入式(13),得E=7.27×105MJ。由文献[1]中的图3[1]27查得其特殊工艺危险系数为0.42。
(8)腐蚀。物质腐蚀速率小于0.127mm/a时,其特殊工艺危险系数取0.1[1]33。本工艺单元内储罐的腐蚀速率大约为0.11mm/a,因此,其特殊工艺危险系数取0.1。
(9)泄漏。泵、压缩机和法兰连接处产生正常的一般泄漏时,其特殊工艺危险系数为0.3。本工艺单元中管道与储罐连接处为焊接,但管道另一端是法兰连接,因此,其特殊工艺危险系数取0.3。
(10)转动设备。只有当转动设备在工艺单元中使用或者转动设备本身是工艺单元时,转动设备的特殊工艺危险系数取0.5。加气泵在工艺单元中使用,因此,其特殊工艺危险系数取0.5。
(11)本工艺单元的特殊工艺危险系数取值见表3。特殊工艺危险系数F2等于表3中采用的所有危险系数之和,计算得F2=3.51。
 
4.2.5计算工艺单元危险系数
将F1=1.95、F2=3.51代入式(1),计算得F3=6.84。
4.2.6计算火灾、爆炸危险指数
将F0=21、F3=6.84代入式(2),计算得FEI=143.64。
由FEI与危险程度的对应关系(见表1),得知本LPG加气站储罐区的火灾、爆炸危险等级为“很大”。
4.2.7确定安全措施补偿系数
LPG加气站储罐区采取一系列的安全措施能提高安全可靠性,有效降低事故的发生率,减轻事故的危害程度。无安全措施时,安全措施补偿系数采用1。由于工艺单元安全措施补偿系数的计算是各项具体的安全措施补偿系数相乘,因此,安全措施补偿系数为1的项不列入计算表中。
①工艺控制
本工艺单元没有骤冷装置、抑爆装置、紧急停车装置和惰性气体保护系统,因此,本工艺单元中此4项安全措施补偿系数均采用1。本工艺单元中采取安全措施的各项的安全措施补偿系数确定如下。
a.紧急状态动力源。该工艺单元具有应急发电机,安全措施补偿系数采用0.98。
b.计算机控制。在线计算机不直接控制关键设备或不经常使用它操作时,安全措施补偿系数采用0.99。
c.操作指南或操作规程。本工艺单元有正常操作规程、检修程序、发生故障时的应急预案等,因而根据操作规程的完善程度,安全措施补偿系数采用0.95。
d.化学物质检查。只在需要的时候进行检查,安全措施补偿系数取0.98。
e.其他工艺危险分析。定期开展“检查表评估”,安全措施补偿系数采用0.98。
f.工艺控制补偿措施的安全措施补偿系数是该类中上述5项所选取的安全措施补偿系数的乘积,计算得C1=0.885。
②物质隔离
本工艺单元没有备用泄漏装置(如设双储罐互为备用),因而该项的安全措施补偿系数取1。本工艺单元中采取安全措施的各项的安全措施补偿系数确定如下。
a.远距离控制阀。阀门每年维修一次,安全措施补偿系数取0.97。
b.排放系统。只要排放设施完善,能把储罐和设备附近的泄漏物排净,就可以采用安全措施补偿系数0.91。本工艺单元有完善的超高压放散系统,故安全措施补偿系数为0.91。
c.连锁装置。本工艺单元采用可燃气体检测仪与保护系统连锁,具有连锁装置,因此,安全措施补偿系数采用0.98。
d.物质隔离补偿措施的安全措施补偿系数是该类中上述3项所选取的安全措施补偿系数的乘积,计算得C2=0.865。
③防火设施
本工艺单元没有特殊灭火系统、自动洒水系统、防火水幕和泡沫灭火装置,因此,这4项的安全措施补偿系数取1。本工艺单元中采取安全措施的各项的安全措施补偿系数确定如下。
a.泄漏检验装置。本工艺单元装有既能报警又能在达到爆炸极限下限之前使保护系统动作的可燃气体检测器,因此,安全措施补偿系数采用0.94。
b.钢质结构。储罐为卧式埋地钢质储罐,储罐上方为钢筋混凝土结构覆盖层,故而安全措施补偿系数取0.98。
c.消防供水系统。能保证按计算的最大需水量连续4h供应消防用水(危险性不大的装置,可小于4h),安全措施补偿系数取0.97。本工艺单元的最大需水量可以连续供应4h,因此,安全措施补偿系数采用0.97。
d.手提式灭火器或水枪。本工艺单元配备有与火灾危险相适应(能有效控制)的手提式或移动式灭火器,因此,安全措施补偿系数采用0.98。
e.电缆保护。本工艺单元电缆埋在地下的电缆沟内,因此,安全措施补偿系数采用0.94。
f.防火设施类补偿措施的安全措施补偿系数是该类中上述5项所选取的安全措施补偿系数的乘积,计算得C3=0.823。
④小结
将C1、C2、C3代入式(3),得C=0.630。
本工艺单元的安全措施补偿系数的取值详见表4。
 
4.2.8计算补偿后工艺单元的火灾、爆炸危险指数
将C=0.630、FEI=143.64代入式(4),计算得FEI=90.49。
对比表1,得知LPG加气站储罐区在有安全措施补偿状况下,火灾、爆炸危险等级为“较轻”。
4.2.9计算暴露半径和暴露区域面积
将FEI=143.64代入式(5),得R=36.77m。
将R=36.77m代入式(6),得A=4245.38m2
4.2.10计算暴露区域内财产更换价值
根据上述计算所得的暴露半径和暴露区域面积,可知危险暴露区域包括加气站内的储罐区、卸车点、加气区、综合楼,其财产总值粗略估计为300×104元。
价格增长系数a由工程预算专家确定,他们掌握着最新的公认数据。由于d不是定量,而是变量,因此,不将“的具体值代入式(7)。
将l=300×104元代入式(7),计算得Vc=246×104a元。
4.2.11确定危害系数
危害系数FD的取值是根据工艺单元危险系数F3=6.84和物质系数F0=21,按照文献[1]中的图8[1]53查得,FD=0.75。
4.2.12计算理论最大可能财产损失
将FD=0.75代入式(8),得LE=184.5×104a元。
4.2.13计算实际最大可能财产损失
将LE=184.5×104a元、C=0.630代入式(9),得LA=116.24×104a元。
4.3 LPG加气站储罐区的评价结果
①LPG加气站储罐区的主要危险是火灾、爆炸事故,在不考虑安全补偿措施的前提下,其火灾、爆炸危险指数为143.64,危险等级为“很大”;在考虑了该LPG加气站的安全补偿措施后,其火灾、爆炸危险指数为90.49,危险等级为“较轻”。评价结果表明,该LPG加气站采取的安全预防措施可以有效降低该LPG加气站储罐区的风险程度。
②根据暴露半径、储罐区与卸车点、加气区、综合楼等的距离可知,该LPG加气站的储罐区、卸车点、综合楼全部在暴露半径之内,加气区的一部分在暴露半径之内。
③由理论最大可能财产损失和实际最大可能财产损失可知,一旦发生事故,该LPG加气站的财产损失因其采取的安全预防措施而减少。
 
参考文献:
[1]American Institute of Chemical Engineers(AIChE).Dow’s fire&explosion index hazard classification guide[M].7th Ed.Chicago:Wiley-AIChE,1994.
[2]罗东晓.国内液化石油气市场前景分析[J].煤气与热力,2008,28(4):B06-B10.
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[4]谢殿荣,倪晓阳,郭海林,等.LPG汽车加气站安全监控系统设计[J].安全与环境工程,2009,16(5):93-96.
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