[doc] 压缩天然气贮罐的危险性评价及安全对策

[doc] 压缩天然气贮罐的危险性评价及安全对策 压缩天然气贮罐的危险性评价及安全对策 第25卷第23期 2009年12月 甘肃科技 GansuScienceandTechnology lf_25?0.23 Dec.2O09 压缩天然气贮罐的危险性评价及安全对策 孙志强 (兰州消防分局城关消防科,甘肃兰州730000) 摘要:采用美国DOW(道)化学公司火灾爆炸指数评价的原理和方法确定某天然气贮罐的火灾危险性,并对其可 能导致的危害进行了预测,提出了火灾应急预案和防火安全对策,完善了天然气贮罐防火安全体系. 关键词:压缩天然气贮罐;火灾危险性;安全对策;评价 中图分类号:EO一03 随着人民生活水平的普遍提高和石油化学工业 的发展,使用天然气的用户和单位越来越多,范围越 来越广.2O世纪中叶以来,世界天然气产量和消费 量呈现持续增长的趋势.并以其热值高(平均热值 为8000千卡/m),燃烧稳定,安全性高(燃爆浓度 范围为5%,15%,而煤气为4%,35%,液化石油 气为4%一24%)性能优良,价格低,使用方便以及 卫生的特点迅速占领市场,逐渐成为城市主要的生 活,生产能源.然而,天然气的成份决定它是一种火 灾危险性较大的可燃气体,存储过程中稍有不慎,漏 气就会逸散到空气中,遇到火源就可能发生火灾爆 炸事故,甚至造成重大伤亡.因此,必须加强对天然 气供应过程中的消防 安全管理 企业安全管理考核细则加油站安全管理机构环境和安全管理程序安全管理考核细则外来器械及植入物管理 工作.本文将对压缩 天然气贮罐的危险性作出评价,并探讨其安全对策. 1评价方法 1.1方法选择 通常的化工评价方法有两类,一类是以故障发 生概率为基础,如故障类型和影响分析(FMEA),事 件树(ETA),故障树(VI’A)等.这些方法都是用已 积累的故障数据,计算其概率,进而算出风险度,得 到以量表示的安全程度.另一类方法是指数法,如 道化学公司法(DOW),蒙德法(MOND),13本劳动 省六阶段法,单元危险性快速排序法等.在具体项 目实施中,方法选取是很灵活的,但从目前的实际应 用来看,分阶段综合使用是一种比较好的方法. 1.2方法介绍 道氏火灾爆炸指数评价道化法(DOW)是最早 美国道(DOW)化学公司1964年提出的”火灾爆炸 指数”评价法.该评价法是以能代表重要物质在标 准状态下的火灾,爆炸或放出能量的危险性潜在能 量的”物质系数”为基础,同时把引起火灾或爆炸时 特殊物质危险性,取决于装置操作方式的一般工艺 过程危险性以及操作条件和化学反应的特殊过程危 险陛等作为追加系数加以修正,计算出”火灾爆炸 指数”,并根据指数的大小对石油化工装置的危险 性程度进行分组,再根据不同的等级提出相应的安 全对策措施.道化学公司评价法的第一版发表于 1964年.目前已发表了第七版,该版是在原有经 验的基础上逐步修改了一些条款,以便与法规和预 防原则相一致,同时给出了美国消防协会(NFPA) 的最新的物质系数.在的火灾爆炸危险,以及对 这些危险可能造成的后果的严重性进行识别,分析 和评估,并以设定的指数,级别或概率,对所评估的 系统数或某项操作的危险性给以量化处理,确定其 发生的概率和危险性程度,以便采取最经济,合理及 有效的安全对策. 第23期孙志强:压缩天然气贮罐的危险陛评价及安全对策73 1.3评价程序及计算公式 (1)根据相关表格确定物质系数MF. (2)计算一般工艺危险系数F,和特殊工艺危 险系数F:(分别等于基本系数1.00与各项修正系 数之和). (3)单元工艺危险系数F3=F×F2. (4)火灾爆炸指数F&EI=FXMF. (5)暴露区域内基本最大可能损失(BaseMP— PD): ?暴露区域半径R:F&EI×0.267; ?暴露区域面积S:3.14?R; ?由F3,MF值用图表查出单元危害系数; ?暴露区域内财产损失A A=原投资×0.82×物价系数(万元); ?基本最大可能财产损失(基本MPPD) 基本MPPD=A×DF. (6)实际最大可能财产损失(ActualMPPD): ?安全补偿措施系数c C=C1×C2×C3 式中:C,——工艺控制措施补偿系数; c——物质隔离措施补偿系数; c3——防火措施补偿系数. ?实际最大可能财产损失 实际MPPD=基本MPPD×C (7)最大可能工作日损失MPDO. 将最大可能财产损失MPPD代入评估方法提供 的图表中,就可以得出最大可能工作日损失MPDO. (8)停产损失. BI=(MPDO/30)×VPM×0.07(万元) 式中:聊每月产值; O.O7一一固定成本和利润系数. 2贮罐的安全评价 2.1评价对象简介 武汉煤气(集团)公司武昌煤气站是一座大型 天然气储站,位于武昌关山地区东湖高新技术开发 区内,占地面积为27528m,每小时可输送天然气 120OOm,可供12万户居民,商业和工业用户用气. 该厂有6个压缩天然气贮罐,每个均为lOOm,罐区 内设有1座10OOm的消防水池,6个消防栓及6台 卧罐喷雾,自动喷淋装置等消防设施. 天然气压缩贮罐 容积lOOm数量6主体材质钢 罐区面积1426m2,~,储量240t 从历年来的防火检查以及下发的责令改正通知 书可以明确看出贮罐存在如下火灾隐患:?安全距 离问题.《城镇燃气 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》GB50028---93,5.4.7 明确规定与民用建筑的防火间距为25m,而厂区与 其邻近的一所新落成小学最大距离仅为10m. ?器材维护问题.《消防法》第二章第十三条 (五)明确规定,机关,团体,企业,事业单位应当按 照国家有关规定配置消防设施和器材,设置安全标 志,并定期组织检验,维修,确保消防设施和器材完 好,有效.但该厂连续两年被责令对其已有消防器 材进行维护.?区内管理问题.《易燃易爆化学品 监督管理办法》第三章第十四条规定经营易燃易爆 化学物品的单位和个人,必须有消防安全 管理制度 档案管理制度下载食品安全管理制度下载三类维修管理制度下载财务管理制度免费下载安全设施管理制度下载 . 该厂管理却存在诸如机动车进人库区排气管未安装 阻火器,静电导除(管线上每20m及90度弯头处设 置倒除静电设施,液化气输送管线法兰连接处按每 相邻两法兰之间均设置倒除静电设施)等漏洞.因 此有必要对此贮罐进行安全评价,采用相应的防火 措施,以保障贮罐的安全性. 2.2火灾爆炸指数的计算 2.2.1一般工艺危险系数(F)的计算(见表1) 2.2.2特殊工艺危险系数(F)的计算(见表2) 表1一般工艺危险系数(F.)的计算 Fl=1.00+0.85+O.20+0.50=2.55 74甘肃科技第25卷 F2=0.20+0.50+0.10+0.10=0.90 2.2.3工艺单元危险系数()的计算 F3=FlxF2=2.55x0.90=4.845 2.3物质系数(MF)的计算 物质系数是计算火灾爆炸指数的一个基本数 据,表示物质在火灾爆炸事故中所释放能量大小的 特征.按物质系数MF只查表的MF=21 2.4火灾爆炸指数F&EI的计算 F&EI=F3xMF=4.845×21=101.745 F&EI值与危险程度的关系,见表3. 表3F&EI值与危险程度的关系 F&EI值危险等级 最轻 较轻 中等 很大 非常大 贮罐的F&EI值达到101.745,火灾爆炸危险 等级属于中等. 2.5最大可能财产损失计算 2.5.1影响区域半径R的计算 影响区域是指区域内的设备将会暴露在火灾爆 炸环境中,在火灾爆炸事故中可能受到破坏暴露区 域半径:R=101.745x0.267=27.17(in). 2.5.2暴露区域面积S的计算 S=3.14×27.172=2318(m) 暴露区域内设备,建筑等原投资为500万元,物 价系数取值为1A=500x0.82×1=410万元 2.5.3单元危险系数DF的计算 危险系数达标火灾爆炸事故的综合效应,根据 DF与F3和MF的关系曲线,查得DF=0.72 2.5.4安全措施补偿系数C ?工艺控制安全补偿系数(c),见表4. 表4工艺控制安全补偿系数(C) Cl:0.98×0.97X0.91×0.98X0.94=0.80 ?物质隔离安全补偿系数(c),见表5. 表5物质隔离安全补偿系数(C:) C2=0.97×0.95:0.931 ?防火设施安全补偿系数(c,),见表6. 一一一一卜 第23期孙志强:压缩天然气贮罐的危险性评价及安全对策75 C3=0.98X0.94×0.97×0.97X0.98X0.98=0.83 安全补偿措施系数: C=Cl×C2×C3:O.80X0.931×0.83=0.62 F&EI=101.745×0.57=63 经过安全措施补偿后,危险等级降为较轻. 2.6基本MPPD和实际MPPD的计算,见表7 基本最大可能财产损失表示没有任何一种安全 措施而造成的损失,实际可能财产损失表示在采取 适当的安全措施后事故造成的财产损失. 基本MPPD=410X0.72=295(万元) 实际MPPD=295X0.62=183(万元) 表7基本MPPD和实际MPPD的计算 项目评价对象 物质系数 暴露区域半径 暴露区域面积 暴露区域内财产价值(万元) 危害系数 基本最大可能财产损失(万元) 安全措施补偿系数 实际最大可能财产损失(万元) 3评价结果与安全对策 3.1评价结果 以上计算结果可以看出,一旦压缩贮罐发生危 险,其后果及造成的损失都是巨大的.评价贮罐的 原有火灾危险等级评定为”中等”,在经过安全措施 补偿的工艺控制安全补偿,防火设施安全补偿,物质 隔离安全补偿修正后,减低为”较轻”,充分说明了 安全补偿系统,在防火安全中起到的至关重要的作 用,只有尽可能全面的设置,才能完善其防火体系, 发挥其最大效用. 3.2贮罐的应急预案 针对以上问题,对于该厂贮罐区一旦发生事故 笔者认为应采取以下措施. ?立即关闭与之相连的其他贮罐气液相阀门, 并采用堵漏胶,专用夹具冰冻法进行临时堵漏,减少 泄露,在泄露扩散范围仅限于罐区内时,采用Y型 泵倒灌,必要时连接排污管倒灌,若泄露扩散之生活 区域,全厂断电,倒灌采用自流方式至备用空罐,并 立即通知供电系统断电,扩大警戒范围,罐区喷淋系 统阀门全部开启待命.?根据泄露扩散范围和指挥 部命令,迅速实施全面警戒范围,组织人员进行汽 槽,钢瓶的转移疏散,禁止各类进场人员携带火种, 禁止处消防车外的车辆入内.?厂内义务消防队持 灭火器材密切监视现场情况,随时准备扑灭可能产 生的爆燃,消防水枪按指挥部调度,对泄露部位,泄 漏天然气进行喷射,降低浓度. 3.3安全对策 除掌握了天然气,煤气的火险特性,火灾原因, 防火措施等以外,还应从技术上和行政上加强管理 和监督,及时发现和整改隐患,同时还要加强执法力 度,市政规划,公用事业,公安消防,劳动安全,市政 监察等各有关职能部门必须通力协作,共同参与预 防和处置天然气事故,力争将这类事故隐患消灭在 萌芽状态,严防各类违章建筑和燃气管道违章施工 而留下隐患.除了严格按照相应得法规,规范的规 定设计和管理之外,还有以下几点值得探讨. 3.3.1加强区内管理 ?建立天然气泄漏情况的人工监测系统和定期 巡回检查制度.根据工作任务岗位特点和要求选择 合适的人员,推行 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化作业通过教育训练提高人 员的消防知识技能水平做到持证上岗作业审批.? 合理地安排工作任务调节好工作休息时间防止发生 疲劳和使人员心理紧张.?增大行为风险加大违章 违纪处罚力度.?加强宣传,提高全社会的安全防 范意识.?配备企业专职消防队. 3.3.2引入计算机控制 有步骤的研究由计算机控制城市天然气管道泄 漏监测,远距离集中显示和遥控锁定系统,逐步实现 中央控制室控制监测管网重点部位的泄漏情况,发 现泄漏时能及时关闭泄漏部位上游的阀门.虽这天 然气的逐步普及,城市里的天然气站点会越来越多, 讲它们记录在案,统筹管理,在繁多的安全管理工作 ? 憾08,挑mm 76甘肃科技第25卷 中通过借用计算机为管理辅助手段对安全信息进行 管理可以有效提高工作效率在安全管理活动中需要 使用和管理大量的数据及信息而直接由人工操作处 理的话其工作量极大并且处理难度也大.根据目前 安全管理的实际情况以及结合各单位的情况建立计 算机系统安全管理网络通过网络可以实现资源共享 提高信息传输速度和可利用率提高经济效益通过网 络领导者可以随时查阅资料为生产经营服务实现安 全管理水平随着社会发展企业利用计算机进行安全 管理是管理的必然趋势. 3.3.3与后期城市规划相协调 政府各有关职能部门必须通力协作,协调后期 城市规划和原有天然气站间的矛盾.由于储配站起 调峰功能决定其不能远离城市,一般设置与城市边 缘.但随着城市发展,城市规模扩大,储配站将会被 城市包围,其危险性日益明显.以本次的评价对象 为例,根据厂方关于防火间距不足做出的答复可知, 与该厂防火间距不足的小学兴建于该厂之后,有关 部门在未经仔细审核的情况下,草率地批准了小学 的建设,不仅严重影响了原有天然气站的安全问题, 也为该地区的防火工作留下了严重隐患.因此严格 遵守建设部,劳动部,公安部联合颁布的《城市燃气 安全管理规定》(1991年5月1日起施行),《城镇燃 气设计规范》等规程,法规,都是有关燃气安全的技 术性规程和行政法规也就显得尤为重要.消防部门 对于各自管区内的天然气站位置以及其周围基本情 况应该做到心中有数,一旦发现新的建筑规划与之 相矛盾,应主动与相关部门取得联系尽早解决. 3.3.4保证消防安全设施的效能 罐区设计中采用了较多的安全装置和防火设施 进行补偿,使评价单元实际的火灾危险程度下降了 1—2个级别,大大降低了其火灾危险性.可见,消 防安全设施是十分重要的,在生产实践中必须重视 消防安全设施的完好率和投用率.否则,罐区的危 险等级仍会回升. 4结束语 DOW(道)化学公司火灾爆炸指数评价方法有 很强的可操作性,依据天然气贮罐区的固有火灾危 险I生,监控预警系统和各种消防安全措施等分析结 果,可发现现实中所存在安全问题,并提出一定的措 施和建议,为罐区的科学化,正规化管理和指导安全 操作提供可靠的依据.但这种方法只是从宏观上分 析评价火灾爆炸危险性的程度,筛选重要的危险源, 而无法从微观上具体找出产生事故的原因,在运用 DOW评价法时,可以借助事故树法等评价方法来进 行具体分析. 参考文献: [1]顾祥柏.石油化工安全分析方法及应用.北京.化学 工业出版社,2001.98-140. [2]道化学公司火灾,爆炸危险指数评价方法[M].(第7 版).北京:中国化工安全卫生技术协会,1997. [3]李一铷.火灾,爆炸危险评价方法选择及介绍[J].劳 动保护科学技术,2000. [4]梁庆棠.蒙德法与道化法的选取[J].中国安全科学学 报,2000,8(4). [5]中华人民共和国建设部.GB50028--93.2002,城镇燃 气设计规范[S]. [6]华人民共和国公安部.易燃易爆化学物品消防安全监 督管理办法[Z].1994. [7]杨增社.天然气的火灾危险性及预防措施[EB/OL]. 西安消防指挥学校网一学术论坛,2005—06—23. [8]ChemicalIndustriesAssociation.1997.AGuidetoHazard andOperabilityStudies. [9]MajorHazardsassessmentPane1.1994.Explosionsinthe ProcessIndustries,2edition. [10]obinTumeyandrobinpitbladoRiskAssessmentinthe ProcessIndustriesSecondEditionInstitutionofChemical Engineers. “?…??…??…??…??…??…??…??…??…??…??…??…-?…??… ??…-?…??…??…??…??…??…..…??…??…??…??…??…??…..…??…??…??…?…??…??…’?…??…??…??…??…??…??…??…??…??…???? (上接第131页) 5结语 HDPE管作为新型的复合材料管材,多方面的 性能指标都优于现在常用的传统排水管材,代表了 未来排水管材的发展方向,施工方便,安全可靠的 HDPE管将在排水系统中得到更为广泛的应用.在 湿陷性黄土地区,其施工工艺,施工方法有待进一步 完善,特别是在管道与检查井相接处以及回填土土 料,压实质量是施工过程质量控制的重点,而防水, 防漏成为湿陷性黄土地区工程质量控制的要点,也 是湿陷性黄土问题研究的关键. 参考文献: [1]CECS122—2001,埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术 规范[S]. [2] [3] [4] GB50025—2004,湿陷性黄土地区建筑规范[s]. GB50014—2006,室外排水设计规范[s]. GB50069一加,给水排[S].