某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例.docx

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某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例

某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例

　　　　　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　唐开永　　　　　　某发电厂油罐区包括X油罐区和Y油罐区。

其中X油罐区拥有1000m3柴油储油罐2个，总储量为2000m3，约1660吨。

Y油罐区拥有500m3柴油储油罐2个，总储量为1000m3，约830吨。

柴油闪点一般在61～63℃。

该类柴油未《重大危险源辨识》物质类别和国家安全生产监督管理总局《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》重大危险源中。

但按照中国华电集团公司《发电企业重大危险源安全管理指导意见》“关于闪点≥60℃的柴油、重油、润滑油等临界量目前没有国家标准，结合公司实际临界量暂确定为300t”的规定，应委托评价单位要求，对其视同重大危险源进行重大事故后果及重大危险源分级评价。

1.某发电厂油罐区重大事故后果模拟分析　　事故后果分析是安全评价的一个重要组成部分，其目的在于定量地描述一个可能发生的重大事故对工厂、厂内职工、厂外居民，甚至对环境造成危害的严重程度。

分析结果为企业或企业主管部门提供关于重大事故后果的信息，为企业决策者和设计者提供关于决策采取何种防护措施的信息，如防火系统、报警系统等的信息，以达到减轻事故影响的目的。

　　通常一个复杂的问题或现象用数学模型来描述，往往是在一系列的假设前提下按理想的情况来建立的，有些模型经过小型的验证，有的则可能与实际情况有较大出入，但对事故后果评价来说是可参考的。

泄漏重大事故模拟泄漏成因及后果　　于油库储油罐区、卸油罐区、发油罐区、中转输油罐区等设备损害或操作失误引起油品泄漏从而释放大量易燃、易爆、有毒物质，可能导致火灾、爆炸、中毒等重大事故发生。

　　1.主要泄漏设备　　1）管道：

包括管道、法兰、接头等；裂口取管平均直径20%—100%。

2）连接器，裂口取管平均直径20%—100%。

　　1　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　3）阀、壳体、阀盖、阀杆等损坏泄漏，均按管径20%—100%取值。

4）泵、泵体、密封压盖处密封失效，取连接管径20%—100%。

5）贮罐、裂口、接头泄漏等。

2．泄漏原因1）设备缺陷；　　2）设备维修维护不及时、不当；3）操作失误；4）其他事件影响。

3、泄漏后果　　一般情况下，泄漏的油品在空气中蒸发而生成气体，泄漏后果与液体的性质和贮存条件有关。

油库油品泄漏属于常温常压下液体泄漏。

这种液体泄漏后聚集在防漏堤内或地势低洼处形成液池，液体于地表面风的对流而缓慢蒸发，如遇引火源就会发生池火灾。

2泄漏量的计算　　在一般情况下，油库作业过程中发生泄漏的设备的裂口是规则的，而且裂口尺寸及泄漏物质的有关热力学、物理化学性质及参数是已知的，可以根据流体力学中的有关方程式计算泄漏量：

　　液体速度：

可用流体力学的柏努利方程计算，即Q0=CdAρ[2（P－P0）/ρ+2gh]1/2　　（Kg/s）式中：

　　Q0——液体泄漏速度，㎏/s；Cd——液体泄漏系数；A—裂口面积，㎡；ρ—泄漏液体密度，㎏/㎡；P—容器内介质压力，Pa；P0——环境压力，Pa；g—重力加速度，/s;h—裂口之上液位高度，m。

1.管道、连接器、阀、泵等泄漏。

均取平均管径，裂口取管径的40%，　　裂口面积A=（Π/4）×D2=×（/4）×≈㎡　　雷诺数Re＞100,取泄漏系数Cd=，根据油库泵油输油情况，设介质平均压力P=3×,　　柴油泄漏速度计算:

ρ柴油≈830Kg/m3　　2　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　Q0=CdAρ[2（P－P0）/ρ+2gh]1/2　　（h=0）　　=××830×[（2×2××103）/830]1/2　　=（Kg/s）2、容器泄漏。

　　若裂口直径m，Re＞100,Cd=，根据油库油罐情况，设介质压力为环境压力P=1×，取裂口上液位高度h=10m，则　　柴油泄漏速度计算:

ρ柴油≈830Kg/m3Q0=CdAρ[2（P－P0）/ρ+2gh]1/2　　（h=0）　　=××830×[（2/830+2××10）1/2　　=（Kg/s）　　泄漏后的扩散　　油库油品泄漏属于液体泄漏后扩散。

液体泄漏后立即扩散到地面，一直流到低洼处或人工边界，如防火墙、岸墙等，形成液池。

油品泄漏后扩散如果达到障碍物边界，其最大液池面积为该障碍物圈定的面积。

如果没有达到边界，则可假设液体的泄漏点为中心呈扁圆柱形在光滑平面上扩散，且属于瞬时泄漏，这时液池半径r用下式计算：

　　1、瞬时泄漏液池半径计算r=式中:

　　r—液池半径，m；m—泄漏的液体量，㎏；g—重力加速度；ρ—液体密度；t—泄漏时间，s。

　　A.管道、连接器、阀、泵造成泄漏的液池半径：

柴油瞬时泄漏液池半径:

　　R=[÷（×830）]=295mB.容器造成泄漏的液池半径：

（2）柴油瞬时泄漏液池半径:

　　R=[÷（×830）]=158m2、连续泄漏液池半径计算r=1/4式中:

　　r—液池半径，m；　　3　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　m—泄漏的液体量，㎏；g—重力加速度；ρ—液体密度；t—泄漏时间，s。

　　A.管道、连接器、阀、泵造成泄漏的液池半径：

柴油连续泄漏液池半径:

　　R=[÷（×830）]=206mB.容器造成泄漏的液池半径：

柴油连续泄漏液池半径:

　　R=[÷（×830）]=185m　　根据液池半径即可以计算出相应的液池面积，并结合实际划出泄漏后果模拟图形。

通过计算可知，油品瞬时泄漏和连续泄漏的液池面积都很大，此，必须采取事故泄漏池、防护堤坝等措施，来减小事故泄漏发生后的液池面积。

事故泄漏池、防护堤坝可以和防火墙结合起来设置。

并可同时参考道化学火灾、爆炸指数评价法关于暴露面积的计算和本评价办法下文死亡半径的计算，综合考虑事故泄漏池、防护堤坝的半径和面积。

　　火灾重大事故模拟　　柴油等可燃液体泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而成池火。

因此，我们分析油品火灾重大事故就是分析池火事故后果。

项目柴油属于丙A类可燃液体，因有关资料缺乏，此处参照乙B类可燃液体分析。

　　在泄漏模式中容器连续泄漏后果最为严重，但因油库防火堤和防泄漏设施健全，容器无障碍物连续泄漏遇火源产生池火事故后果模型的模拟分析，对加强油库管理较少实际的指导意义。

结合评价对象实际，我们以罐区的防火堤半径作为液池半径分别进行了分析，以对企业提供更多的具有一定操作性的安全技术管理方面的参考。

燃烧速度　　油品燃烧速度，查手册可得：

柴油为Kg·㎡/s。

火焰高度　　　　设液池一半径为r的园池子，其火焰高度可按下式计算：

h=84r[（dm/dt）/ρ0（2gr）]式中：

　　4　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　h—火焰高度，m；r—液池半径，m；　　dm/dt—燃烧速度，Kg.㎡/s；ρ　　0——　　周围空气密度，Kg/m3　　g—重力加速度，m/s2。

　　X罐区防火堤为长方形，按椭圆形近似计算，面积为1352㎡，其泄漏液池半径r约为21m。

Y罐区防火堤也为长方形，面积为907㎡，按椭圆形近似计算，其泄漏液池半径r约为17m。

　　1、X罐区泄漏池火事故火焰高度计算如下：

h=84×21[÷（×（2××21））]=1795m　　2、Y罐区泄漏池火事故火焰高度计算如下：

h=84×17[÷（×（2××17））]=1568m热辐射通量：

　　当液池燃烧时放出的总热辐射通量为:

　　Q=dm/dt×η×Hc/[72（dm/dt）+1]式中:

　　Q—总热辐射通量,W；dm/dt—Kg.㎡/s；　　η—效率因子，可取～,此处取；Hc—燃烧热值，J/Kg；H—火焰高度，m；r—液池半径，m。

　　柴油燃烧热值Hc=/lb=43496242J/㎏。

1、X罐区泄漏池火事故总热辐射通量计算如下：

　　Q=×××43496242÷（72×+1）=×1011W　　2、Y罐区泄漏池火事故总热辐射通量计算如下：

　　Q=×××43496242÷（72×+1）=×1010W　　5

　　　　　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　伤亡半径计算　　假设全部辐射热量液池中心点的小球面辐射出来,则在距液池中心某一距离x处的入射热辐射强度为I=Qtc/4πx2式中:

　　I—热辐射强度,W/㎡；Q—总热辐射通量,W；　　tc—热传导系数，在无相对理想的数据时，可取为1；此次空气热传导系数取30℃时系数为/m·k；　　x—目标点到液池中心的距离，m。

　　如已知I，即人员死亡、重伤、轻伤的热辐射强度，则可推导出求伤亡半径的公式如下：

x=[Qtc/4πI]　　表1-2-4-1热辐射的不同入通量所造成的损失入射通量/（KW/㎡）对人的伤害1%死亡/1s,100%死亡/1min25重大损伤1/10s,10%死亡/1min1度烧伤/10s,1%死亡/1min20s以上感觉疼痛,未必起泡长期辐射无不舒服感在无火焰\\长时间辐射下,木材燃烧的最小能量有火焰时,木材燃烧,塑料熔化的最低能量对设备的损害操作设备全部损坏　　死亡半径计算　　1、X罐区泄漏池火事故死亡半径：

x=[Qtc/4πI]　　=[（×1011×）÷（4×××103）]=87m　　2、Y罐区泄漏池火事故死亡半径：

x=[Qtc/4πI]　　=[（×1010×）÷（4×××103）]　　6　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　=73m　　重伤半径计算　　1、X罐区泄漏池火事故重伤半径：

x=[Qtc/4πI]　　=[（×1011×）÷（4××25×103）]=106m　　2、Y罐区泄漏池火事故重伤半径：

x=[Qtc/4πI]　　=[（×1010×）÷（4××25×103）]=89m　　轻伤半径计算　　1、X罐区泄漏池火事故轻伤半径：

x=[Qtc/4πI]　　=[（×1011×）÷（4×××103）]=150m　　2、Y罐区泄漏池火事故轻伤半径：

x=[Qtc/4πI]　　=[（×1010×）÷（4×××103）]=126m　　重大事故后果模拟分析汇总油库泄漏重大事故后果分析汇总表　　通过以上分析,事故后果量化结果汇总如下表（表1-3-1-1）。

表1-3-1-1油库泄漏重大事故后果分析汇总表序号12345项　　目液池半径火焰高度死亡半径重伤半径轻伤半径X罐区（m）211795871061507　　Y罐区（m）1715687389126　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　　　重大危险源快速评价分级　　重大危险源快速评价方法主要依据重大危险源可能导致的事故后果进行评价，以预测事故发生的死亡半径为主要评价指标，以死亡半径的大小进行重大危险源的分级。

根据重大事故后果模拟分析,根据死亡半径,可以对X和Y罐区进行重大危险源分级,分级标准如下:

　　一级重大危险源:

R≥C1二级重大危险源:

C2≤R＜C1三级重大危险源：

C3≤R＜C2四级重大危险源：

R＜C3　　C1C2C3的取值建议为C1=200m，C2=100m，C3=50m。

根据这一标准，可以对被评价单位储油罐区重大危险源分级如下表。

表1-3-2-1油库重大危险源快速评价分级表　　序号12项　　目死亡半径危险级别X罐区（m）87三级Y罐区（m）73三级因此，均X和Y油罐区均属于三级重大危险源。

　　快速评价分级法仅着眼于事故后果,没有考虑安全控制效果等的危险性抵消因子的作用，对重大危险源的评价有一定的局限性。

因此，有必要用易燃、易爆、有毒重大危险源评价法作进一步全面的评价，以作出更准确的判断。

2.易燃、易爆、有毒重大危险源评价　　易燃、易爆、有毒重大危险源评价法是“八五”国家科技攻关专题《易燃、易爆、有毒重大危险源辨识评价技术研究》提出的分析评价方法，是在大量重大火灾、爆炸、毒物泄漏中毒事故资料的统计分析基础上，从物质危险性、工艺危险性入手，分析重大事故发生的原因、条件，评价事故的影响范围、伤亡人数和经济损失，提出应采取的预防、控制措施。

该方法用于对重大危险源的安全评价，能较准确地评价出系统内危险物质、工艺过程的危险程度、危险性等级，较精确地计算出事故后果的严重程度，提出工艺设备、人员素质以及安全管理三方面的107个指标组成的评价指标集。

　　按照评价方法规定的原则、程序和方法，我们对某发电厂视同重大危险源的柴油罐区评价如下。

　　8　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　油品罐区的事故易发性B11评价　　油品罐区事故易发性B11包含物质事故易发性B111和工艺事故易发性B112两方面及其耦合。

　　物质事故易发性B111X油罐区柴油储罐基本情况：

编号直径/m容积/m储存物质名称最大量/m331#罐101000柴油10002#罐101000柴油1000　　Y油罐区柴油储罐基本情况：

编号直径/m容积/m储存物质名称最大量/m331#罐9500柴油10002#罐9500柴油1000　　　　化学物质的主要化学特性如表2-1-1-2所示。

　　表2-1-1-2物质物化特性物质名称GB编号液体密度/T/m沸点/C燃点/C闪点/C爆炸上限%爆炸下限%燃烧热/KBtu/lb。

。

。

3柴油～157350～38055　　　　9　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　选取汽油作为易发性评价的对象。

列表2-1-1-3计算。

　　表2-1-1-3柴油事故易发性计算表　　性　　质一级易燃液体二级易燃液体三级易燃液体易发性系数危险系数Cij=αiG化学活泼系数K柴油物质事故易发性B111=Cij（1+K）　　工艺过程事故易发性B112　　从21种工艺影响因素中找出油品罐区工艺过程实际存在的危险,在以下几方面有特殊表现,构成工艺过程易发性。

　　物质事故易发性与工艺事故易发性之间的相关性用相关系数Wij表示。

如表2-1-2-1所示。

二者耦合成为事故易发性B11。

　　表2-1-2-1工艺过程事故易发性B112与相关系数Wij影响因素燃烧范围内及附近操作B112-11泄漏系数B112-13电器火花系数B112-20静电系数B112-21内容与参数柴油储罐等放空会形成可燃气体垫片、连接处泄漏液体流动302030　　B11250Wij分级判据闪点/℃沸点/℃≤35＞35≤－18－18～2323～61得分8060408036液燃体烧性事故易发性B11　　事故易发性B11计算为：

　　B11=×+40×=　　总　　分液体燃烧性系数40×柴油NR=136×（1+）10

　　　　　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　油品罐区的伤害模型及伤害—破坏半径　　于柴油属于易燃液体，因此其伤害模型为池火灾伤害模型。

　　油品罐区只有柴油一种物质,选取罐区柴油池火灾伤害事故后果的损失作为该单元总损失进行评价。

　　柴油火灾事故损失和伤害-破坏半径在上文已经有分析结果，这里不再重复。

于本评价方法是借鉴道化学火灾爆炸指数法和重大事故后果数学模型分析法建立起来的，评价方法之间有相同之处，结果可以引用。

此处引用如下。

表2-2-1油库泄漏重大事故后果分析汇总表序号12345项　　目液池半径火焰高度死亡半径重伤半径轻伤半径X罐区（m）21179587106150Y罐区（m）1715687389126事故严重度B12的估计　　根据本评价方法要求，选取罐区柴油池火灾伤害事故后果的损失作为该单元总损失进行事故严重度的估计。

　　事故严重度B12用符号S表示，反映发生事故造成的经济损失大小。

它包括人员伤害和财产损失两个方面，并把人的伤害也折算成财产损失。

于罐区伤害半径覆盖了整个库区及相邻区域，据企业提供的资料分析，分别约1100万元和700万元。

　　用下式表示总损失值：

S=C+20式中:

　　C—财产损失，万元；　　N1N2N3—事故中人员死亡、重伤、轻伤人数。

则事故严重度B12计算结果为：

油罐区事故严重度　　S=1100+20×（3+×6+105×10/6000）=　　油品罐区池火灾事故严重度计算如表10-2-1。

　　11　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　表2-3-1油品罐区池火事故严重度　　事故死亡波及范围暴露人员池火87罐区、油泵室等3人106重伤轻伤财产破坏半径/m波及范围暴露人员相邻区域等6人150半径/m波及范围暴露人员波及其他区域10人150半径/m波及范围暴露人员罐区、附近区域类型半径/m　　油罐区事故严重度　　S=700+20×（3+×6+105×10/6000）=　　油品罐区池火灾事故严重度计算如表2-3-1。

表2-3-1油品罐区池火事故严重度　　事故死亡波及范围暴露人员池火73罐区、油泵室及堆石场等3人89重伤轻伤财产破坏半径/m波及范围暴露人员相邻区域等6人126半径/m波及范围暴露人员波及其他区域10人126半径/m波及范围暴露人员罐区及附近区域类型半径/m固有危险性B1和危险性等级油罐区的固有危险性　　B1=B11×B12　　=×=危险等级为:

　　12　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　A=㏒10（B1/105）=　　根据本评价方法危险程度分级标准:

一级重大危险源:

A≥二级重大危险源:

≤A＜三级重大危险源:

≤A＜四级重大危险源:

A＜　　判定：

X油罐区属于三级重大危险源。

油罐区的固有危险性　　B1=B11×B12　　=×=危险等级为:

A=㏒10（B1/10）=　　根据本评价方法危险程度分级标准:

一级重大危险源:

A≥二级重大危险源:

≤A＜三级重大危险源:

≤A＜四级重大危险源:

A＜　　判定：

Y油罐区属于三级重大危险源。

抵消因子B2及单元控制等级估计安全管理评价　　安全管理评价的主要目的是评价企业的安全行政管理绩效.安全管理指标体系共10个项目,72个指标,总分1000分。

安全管理评价如下表所示。

　　表2-5-1-1安全生产责任制序号评价内容及标准企业主要负责人对安全生产工作负全面领导责任分管安全生产工作的副职对安全生产负主要领导责任分管其他工作的副职对分管范围内的安全生产工作负直接领导责任是否√应得分实得分5　　√100100√13　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永技术负责人对安全生产在技术上负全面责任，负责提出对使用新技术、新工艺、新材料、试制新产品过程中的安全技术措施职能部门负责人对各自业务范围内的安全生产工作负领导责任车间主任对职责范围内的安全生产工作负领导责任班组长对职责范围内的安全生产工作负直接责任生产工人对本岗位的安全生产负直接责任工会负责人对安全生产工作负监督责任√√√√√√表2-5-1-2安全生产教育序号　　评价内容及标准新工人上岗前三级教育特殊工种工人专业培训对采用新技术、新工艺、新设备、新材料的工人进行安全教育　　对复工工人进行安全教育对调换新工种的工人进行安全教育中层干部安全教育班组长安全教育全员安全教育是否√√√√√√√√100100应得分实得分表2-5-1-3安全技术措施计划序号评价内容及标准企业在编制生产、技术、财务计划时，必须同时编制安技措施计划　　按规定提取发技措施费用、专款专用安全技术措施计划有明确的期限和负责人企业年度工作计划中有安全目标值是否√√√√100100应得分实得分表2-5-1-4安全生产检查序号　　评价内容及标准定期组织全面安全检查车间、班组进行经常性检查安全管理人员进行专门的安全检查14　　是否√√√100100应得分实得分　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　每年要按规定进行专业性的安全检查季节性安全检查节假日检查要害部门重点检查√√√√表2-5-1-5安全生产规章制度序号　　评价内容及标准安全生产奖励制度安全值班制度各工种安全技术操作规程特种作业区设备管理制度危险作业管理审批制度易燃、易爆、剧毒、放射性、腐蚀性等危险物品的生产、使用、储运、管理制度　　防护用品发放和使用制度安全用电制度加班加点审批制度是否√√√√√√√√√√√√√100100应得分实得分危险场所动火审批制度危险岗位巡回检查制度防止物料泄漏、跑损管理制度安全标志管理制度表2-5-1-6安全生产管理机构及人员　　序号　　评价内容及标准建立企业安全生产委员会建立或指定安全管理组织机构班组按规定配专职或兼职安全管理人员企业工会设三级劳保组织,配专职或兼职劳保干部,负责安全保卫工作,对日常出现的问题进行分析处理,并上报备案专职安全管理人员具备安监部门认可资格√√是否√√√100100应得分实得分表2-5-1-7事故统计分析序号　　评价内容及标准有系统完整的事故记录有完整的事故调查、分析报告有年度、月度事故统计、分析图表15　　是否√√√100100应得分实得分

　　　　　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟及重大危险源评价实例　　　　唐开永　　表2-5-1-8危险源评估与整改　　序号　　评价内容及标准两年内是否进行过危险评价有无危险源分级管理制度对事故隐患是否按要求整改仓库、锅炉等重要部位是否列为重要安全管理对象是否√×√√10075应得分实得分表2-5-1-9应急计划与措施序号　　评价内容及标准有应急指挥和组织机构有场内应急计划、事故应急处理程序和措施有场外应急计划和向外报警程序有安全装置、报警装置、疏散口装置、避难场所位置图安全进、出口路线畅通无阻，数量、规格符合要求急救设备符合规定要求　　通讯联络与报警系统可靠应急服务机构建立联系每年进行一次事故应急训练和演习是否√√√×应得分实得分√10090√√√√表2-5-1-10安全生产检查序号评价内容及标准是否√√√应得分实得分有防火安全委员会有领导负责的逐级防火责任制有专职或兼职的防火安全人员，并按规定进行时间路线进行巡道有健全的三级火灾隐患管理制度，并建立了隐患治理台账防火区设有防火安全标志有重点防火部位分布图、灭火计划平面图根据《消防条例》设有消防站或消防车、消防艇、消防栓、灭火器等，且符合消防安全规定16　　√√√√100100　　某发电厂油罐区重大事故后果模拟