作业条件危险性评价在储油罐火灾隐患中的应用

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  作业条件危险性评价在储油罐火灾隐患中的应用

施益昌  郑贤斌



　　一、前言



　　近20年来，储油罐发展的明显趋势是大型化。随着石油储备量的增加，储油罐的规模和数量也大幅度地增加。在已建和新建的储油罐运行过程中，储油罐由于受到人、物或环境等因素的影响或破坏而发生火灾爆炸事故的概率也相应地增大。大型化的储油罐一旦发生火灾爆炸所造成的损失更是难以估计。储油设备在操作使用过程中的火灾危险性如何？在国内尚无一种通用、完整的评价方法。为了对储油罐火灾危险性有相对明确的了解，本文采用作业条件危险性评价法进行评价。作业条件危险性评价法的特点是较简便、易操作、好实施。目前，该方法已在航空系统和石化系统试点使用，效果较好。它有利于掌握储油罐内部各危险点的危险状况，有利于整改措施的实施。

　　二、作业条件危险性评价法



　　1 作业条件危险性评价法简介

　　作业条件危险性评价法是一种简单易行的评价操作人员在具有潜在危险性环境中作业时的危险性的半定量评价法，它是由美国的格雷厄姆（K.J.Graham）和金尼（G.F.Kinney）提出的。因此，也称为“格雷厄姆-金尼法”或“G-K评危法”。

　　该法用与系统风险有关的三种因素指标值之积就是事故或危险事件的危险性，这三种因素是：L（事故或危险事件发生的可能性）、E（所处的危险环境的等级）、C（事故或危险事件后果的严重性）。但是，要取得这三种因素的准确数据，却是相当繁琐的过程。为了简化评价过程，可采取半定量计值方法，给三种因素的不同等级分别确定不同的分值，再以三个分值的乘积D来廉价作业条件危险性的大小，即：



　　D=L×E×C。



　　2 评价的步骤

　　评价步骤为：

　　2.1 以类比作业条件分析比较为基础，由熟悉作业条件的人员组成评价小组。

　　2.2 由评价小组成员按照规定标准给L、E、C分别打分，取三组分值集的平均值作为L、E、C的计算分值，用计算的危险性分值（D）来评价作业条件的危险性等级。

　　由于采用专家打分方法进行评价，评价结果的准确性会受到专家经验、判断能力的影响。因此，组成评价小组时应慎重，以避免评价结果失真。

　　3 各因素的分值

　　G-K评危法把每种因素按照它对危险性的影响大小，用分值给予定量化。表1是发生火灾的可能性分值；表2是火灾危险性场所分值；表3是火灾危险性场所的等级划分、表4是火灾可能后果的分值；表5是火灾危险性分会及火灾隐患等级。



表1  发生火灾的可能性分值




表2  所处火灾危险场所分值




表3  火灾危险性场所的分级




表4  火灾后果的分值




表5  火灾危险性分值及火灾隐患等级




　　三、储油罐火灾隐患评价



　　1 金属固定顶油罐

　　1.1 金属固定顶油罐通过呼吸阀排出气体

　　（1）在频繁收发油操作条件下的危险性

　　通常操作条件下，油罐收发频繁，排气浓度较小，但排出气体仅能在呼吸阀周围约3~4m的半径范围内形成爆炸危险性空间。爆炸危险性气体不会扩散到油罐周围的地面附近，被引燃的可能性较小。若被引燃（如被雷击引燃），其后果可分为两种情况。情况1：气体爆炸仅发生在罐外，未引起罐内气体爆炸。情况2：气体爆炸传入罐内，引起罐内气体爆炸。

　　情况1：

　　取L=1，属意外，可能性很小。油罐遭雷击的次数大大少于落地的次数，而落地雷发生的次数又大大少于雷云放电的次数。油罐遭雷击或在罐顶被其他火源引燃属小概率事件，但仍可能发生。对于无防雷设施的油罐，落雷打击罐顶呼吸阀、液压安全阀的可能性要高一些，但总体上看属可能性很小的事件。

　　取E=6，属1级危险场所，即在正常操作情况下，呼吸阀附近在短时间内可能形成和积聚爆炸性气体混合物。

　　取C=3，爆炸仅在罐外发生，未波及罐内。即使在呼吸阀口处燃烧，只要呼吸阀下的阻火器满足质量要求，短期内火焰不会进入罐内。

　　D=1×6×3=18属于稍有危险，但可被接受。

　　情况2：

　　取L=0.1，属于实际上不可能。除雷击呼吸阀的可行性很小以外，爆炸进入呼吸阀，短期内穿过阻火器进入罐内的可能性也很小。综合这两个因素，则爆炸进入罐内的可能性极微小，实际上不可能发生。

　　取E=6，与情况1相同。

　　取C=30，属重大火灾。一旦爆炸传入罐内，将引起罐内气体爆炸、燃烧，破坏油罐，导致重大事故。D=0.1×6×30=18也属于稍有危险，但可以接受。

　　（2）长期静止储存后的危险性

　　长期静止储存后，罐内气体空间内的油蒸气浓度会上升。排出罐外气体的浓度也较高，扩散到油罐周围的地面上，从而增加了遇地面明火被引燃的可能性。根据火焰是否传入罐内，也分两种情况。情况1：爆炸不传入罐内；情况2：爆炸传入罐内。

　　情况1：

　　取L=3，危险气体已扩散到地上，被引燃的可能性增加。

　　取E=3，属2级危险场所，即在非正常条件下（油罐周围地面上）可能存在危险性气体。

　　取C=3，与正常条件正常情况下的1相同。

　　D=3×3×3=27，属于可能有危险，需采取措施。

　　情况2：

　　取L=0.2，危险性比正常条件下的情况稍大。

　　取E=3，与情况1相同。

　　取C=30，与正常条件下的情况2相同。

　　D=0.2×3×30=18，属于稍有危险，可以被接受

　　1.2 金属固定顶油罐通过液压安全阀排出的气体

　　若罐内气体不从呼吸阀排出，而从液压安全阀排出，则危险性将有所不同。因液压安全阀下未安装阻火器，一旦气体在罐外被引燃，极易传入罐内，导致重大事故。

　　若排出气体的浓度较低，爆炸性气体不会扩散到油罐周围的地面上，则只有当罐顶出现火源时才可能被引燃。在这种情况下，取L=1，与收发油条件下呼吸阀的排气相同。

　　取E=3，属2级危险场所，即在不正常操作情况下（正常操作下液压安全阀应是密闭的），安全阀附近可能有爆炸性气体存在。

　　取C=30，罐外气体一旦被引燃，极可能通过液压安全阀传入罐内引起燃烧爆炸。

　　则D=1×3×30=90，属于显著危险，需要限期改造。

　　若排出气体浓度较高，爆炸性气体就可能扩散到距油罐较远的地面，被引燃的可能性增大。

　　则取L=3，其他因素相同，那么D=3×3×30=270，也属于显著危险，需要限期改造。

　　2 浮顶油罐

　　2.1 浮顶油罐通过通气阀排出的气体

　　通气阀排出的气体可能在通气阀周围形成爆炸危险性空间，在浮盘上出现火源，阀外气体可能被引燃，燃烧爆炸可传入阀内，并可通过连通管传入密封圈下的气体空间，引起爆炸，甚至爆轰。造成罐壁、浮盘破坏。

　　取L=0.5，属于可以设想，但高度不可能。浮盘上出现火源的可能性低于固定顶油罐罐顶出现火源的可能。

　　取E=3，属于2级危险场所。

　　取C=30，罐壁、浮盘破坏，原油流散，燃烧面积增大，构成重大火灾。

　　则D=0.5×3×30=45，属于可能危险，需要改造。

　　2.2 浮顶油罐密封圈处泄漏的气体

　　火源直接落入密封圈破损的洞内，引燃密封圈下的气体。由于密封圈已破损，爆轰的条件不成立，燃烧爆炸不会形成爆轰，一般不会导致油罐破坏，不致发生重大事故。

　　取L=0.1，属于实际上不可能。浮盘上出现火源的可能性很小，火源恰恰落入密封圈破损的洞内的可能性则微乎其微，实际上更是不可能。

　　取E=10，属于0级危险场所，即在正常操作条件下，密封圈下面长时间地存在爆炸性气体混合物。

　　取C=3，密封圈已破损，爆炸不能转变为爆轰。一般不会导致油罐罐壁或浮盘的破坏，仅属一般性火灾。

　　则D=0.1×10×3=3，属于稍有危险，但可以接受。

　　2.3 浮顶油罐浮盘子上的大片原油

　　油罐浮盘上的大片集油在火源的连续引燃下，可能发生燃烧延至密封圈下，则可能引起密封圈下气体的爆炸，甚至爆轰，造成重大事故。

　　取L=0.1，也属于实际上不可能。

　　取E=1，浮盘上的大片集油一般已凝固，其上已无可燃气体存在。可认为只存在可燃液体或固体，在数量或配置上能构成火灾的危险场所。

　　取C=30，浮盘上原油的燃烧可能导致浮盘下面气体的爆轰。

　　则D=0.1×1×30=3，属于稍有危险，但可以接受。



　　四、G-K评危法的探讨



　　以上是利用“G-K评危法”对金属固定顶油罐和浮顶油罐的排气危险气体所做的初步安全评价。“G-K评危法”不是国际公认的唯一评价危险方法。特别是对于具体事件，发生危险的可能性分值L和火灾后果的分值C的取值有一定的随意性，方法本身还不完善。若将该方法应用于油罐的评危，还不能说很精确。在如何取值方面尚需进行大量的调查研究和对长期安全资料的统计。因此，该方法不能反映更多的问题，只能应用于筛选重要危险源。在用进“G-K评危法”进行初步评价后，进一步的安全评价应该是对重大危险源用故障树分析（FTA），找出导致事故发生的基本原因和事故发生的概率，同时用数理型算出事故后果。



　　五、结论



　　1 通过实践和探索看出，作业条件危险性评价法具有较强的可操作性，只要有一定生产实践经验，又掌握作业条件危险性评价法的人都能进行有效的评价。

　　2 作业条件危险性评价法可用于油罐火灾危险源初步识别、筛选，为更深层次的油罐安全评价的定量分析作准备。