LNG液化天然氣項(xiàng)目選用的安全評價方法簡介

LNG液化天然氣項(xiàng)目選用的安全評價方法簡介1.1安全檢查表安全檢查表（SafetyCheckList，縮寫SCL）是系統(tǒng)安全工程的一種最基本、最簡便而廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)危險性評價方法，它主要依據(jù)積累的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，通過邀請熟悉工藝過程與生產(chǎn)設(shè)備并具有豐富安全管理經(jīng)驗(yàn)的人員充分分析評價對象，列出需檢查的單元、部位、項(xiàng)目、要求等，進(jìn)而根據(jù)相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)程、規(guī)范編制成安全檢查表，然后按檢查表所列項(xiàng)目，逐一對安全技術(shù)和管理進(jìn)行檢查。1.1.1評價內(nèi)容工程建設(shè)方案安全初始評價是根據(jù)本項(xiàng)目的可行性研究報告，從安全衛(wèi)生防護(hù)要求、自然災(zāi)害的威脅程度及抗御的可能性、外部環(huán)境影響等角度對廠址選擇、總平面布置等方面進(jìn)行評價，并提出相的完善和防護(hù)措施，以達(dá)到工程的本質(zhì)安全化要求。1.1.2評價方法將可行性研究報告的內(nèi)容與國家相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定的要求和相關(guān)的安全經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對比，以定性分析方法論證設(shè)計(jì)方案是否符合有關(guān)安全衛(wèi)生的要求。1.1.3安全檢查表的編制及評價分析安全檢查表編制依據(jù)有：（1）國家、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定；（2）國類企業(yè)有關(guān)安全管理經(jīng)驗(yàn)；（3）以往事故案例。1.2預(yù)先危險性分析（PHA）預(yù)先危險性分析又稱初步危險分析，主要用于對危險物質(zhì)和裝置的主要工藝區(qū)域等進(jìn)行分析。常用于項(xiàng)目裝置在開發(fā)初期階段分析物料、裝置、工藝工程以及能量失控時可能出現(xiàn)的危險性類別、條件及可能造成的成果，作宏觀的概略分析，其目的是辨識系統(tǒng)中存在的潛在危險，確定其危險等級，防止這些危險發(fā)展成事故。1.2.1預(yù)先危險性分析的功能主要有：（1）大體識別與系統(tǒng)有關(guān)的主要危險；（2）鑒別產(chǎn)生危險的原因；（3）估計(jì)事故出現(xiàn)對人體及系統(tǒng)產(chǎn)生的影響；（4）判定已識別的危險性等級，并提出消除或控制危險性的措施。1.2.2步驟（1）對系統(tǒng)的生產(chǎn)的目的、工藝過程及操作條件和周圍環(huán)境進(jìn)行調(diào)查了解；（2）收集以往的經(jīng)驗(yàn)和同類生產(chǎn)中發(fā)生過的事故情況，查找能夠造成系統(tǒng)故障、物質(zhì)損失和人員傷害的危險性；（3）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)診斷等方法確定危險源；（4）識別危險轉(zhuǎn)化條件，研究危險因素轉(zhuǎn)變成事故的觸發(fā)條件；（5）進(jìn)行危險性分級、確定其危險程度，找出應(yīng)重點(diǎn)控制的危險源；（6）制定危險防范措施。1.2.3危險性等級危險程度可劃分為四個等級，見附表3-1。附表3-2危險性等級劃分級別危險程度可能導(dǎo)致的后果I安全的（可忽視的）不會造成人員傷亡和系統(tǒng)損壞。II臨界的處于事故的邊緣狀態(tài)，暫不至于造成人員傷亡、系統(tǒng)損壞或降低系統(tǒng)性能，但應(yīng)予以排除，可采取控制措施。III危險的會造成人員傷亡和系統(tǒng)損壞，要立即采取防范措施。IV災(zāi)難性的造成人員重大傷亡及系統(tǒng)嚴(yán)重破壞的災(zāi)難性事故，必須予以果斷排除并進(jìn)行重點(diǎn)防范。1.2.4評價內(nèi)容對各單元生產(chǎn)/儲存過程存在的各種因素（類別、分布）、出現(xiàn)的條件和事故能造成的后果進(jìn)行宏觀、概略的系統(tǒng)分析。1.3危險度分析評價5.1.1評價內(nèi)容和評價方法5.1.1.1評價內(nèi)容借鑒日本勞動省化工企業(yè)安全評價六階段法，對本項(xiàng)目的各生產(chǎn)單元的危險度進(jìn)行評價。5.1.1.2評價方法借鑒日本勞動省化工企業(yè)安全評價六階段法的定量評價表，結(jié)合我國的《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-92，1999年版）等規(guī)范，將此定量評價表的取值內(nèi)容做了部分修改，編制一個適合我國標(biāo)準(zhǔn)的“危險度評價取值表”。同樣規(guī)定單元危險度由物質(zhì)、容量、溫度、壓力和操作五個項(xiàng)目共同確定，其危險度分別按A=10分、B=5分、C=2分、D=0分賦值計(jì)分，由分?jǐn)?shù)之和確定各單元的危險等級。危險程度分級標(biāo)準(zhǔn)見表5-4。表5-4危險程度分級標(biāo)準(zhǔn)單元賦值累計(jì)等級危險程度16分以上Ⅰ高度危險11～15分Ⅱ中度危險10分以上Ⅲ低度危險16分以上是具有高度危險（Ⅰ級）的單元、11～15分為具有中度危險（Ⅱ級）的單元，10分以下為低度危險（Ⅲ級）單元。以其中單元最大危險度作為本裝置的危險度。1.4事故樹分析（FTA）1.1.1事故樹分析方法介紹事故樹分析（FaultTreeAnalysis,縮寫FTA）又稱故障樹分析，是一種演繹和系統(tǒng)安全分析方法。它是從要分析的特定事故或故障開始，層層分析其發(fā)生原因，一直分析到不能再分解為止；將特定的事故和各層原因（危險因素一）之間用邏輯門符號連接起來，得到形象、簡潔地表達(dá)其邏輯關(guān)系（因果關(guān)系）的邏輯樹圖形，即事故樹。通過對事故樹簡化、計(jì)算達(dá)到分析、評價的目的。1.1.2事故樹分析基本步驟（1）確定分析對象系統(tǒng)和要分析的各對象事件（頂上事件）。通過經(jīng)驗(yàn)分析、事故樹分析和故障類型和影響分析確定頂上事件（何時、何地、何類）；明確對象系統(tǒng)的邊界、分析深度、初始條件、前提條件和不考慮條件，熟悉系統(tǒng)、收集相關(guān)資料（工藝、設(shè)備、操作、事故等方面的情況和資料）。（2）確定系統(tǒng)事故發(fā)生概率、事故損失的安全目標(biāo)值。（3）調(diào)查原因事件調(diào)查與事故有關(guān)的所有直接原因和各種因素（設(shè)備故障、人員失誤和環(huán)境不良因素）。（4）編制事故樹從頂上事件起，一級一級往下找出所有原因直到最基本的原因事件為止，按其邏輯關(guān)系畫出事故樹。每個頂上事件相應(yīng)一株事故樹。（5）定性分析按事故樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，求出最小割集和最小徑集，確定各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度。（6）定量分析找出各基本事件的發(fā)生概率，計(jì)算出頂上事件的發(fā)生概率，求出概率重要度和臨界重要度。（7）結(jié)論當(dāng)事故發(fā)生概率超過預(yù)定目標(biāo)值時，從最小割集著手研究降低事故發(fā)生概率的所有可能方案，利用最小徑集找出消除事故的最佳方案；通過重要度（重要系數(shù)）分析確定采取對策措施的重點(diǎn)和先后順序；從而得出分析、評價的結(jié)論。具體分析時，要根據(jù)分析的目的、人力物力的條件、分析人員的能力選擇上述步驟的全部或部分內(nèi)容實(shí)施分析、評價。1.5道化學(xué)火災(zāi)、爆炸指數(shù)分析評價1.5.1道化學(xué)（DOW）評價方法簡介道化學(xué)公司（DOW）火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法（第7版）根據(jù)以往的事故統(tǒng)計(jì)資料、物質(zhì)的潛在能量和現(xiàn)行的安全措施情況，利用系統(tǒng)工藝過程中的物質(zhì)、設(shè)備、物量等數(shù)據(jù)，通過逐步推算的公式，對系統(tǒng)工藝裝置及所含物料的實(shí)際潛在火災(zāi)、爆炸危險、反應(yīng)性危險進(jìn)行評價的方法。評價方法如下：根據(jù)單元物質(zhì)系統(tǒng)MF、工藝條件（一般工藝危險系數(shù)F1和特殊工藝危險F2），通過一系列計(jì)算（單元火災(zāi)爆炸指數(shù)F&E、影響區(qū)域、破壞系數(shù)DF計(jì)算）確定單元火災(zāi)爆炸危險程度（最大可能財產(chǎn)損失及采取安全后的最大可能財產(chǎn)損失MPPD、最大可能損失日MPDO和停產(chǎn)損失BI），并與安全指標(biāo)比較，判斷事故損失能否被接受的評價方法。1.5.2評價程序（見下圖）確定工藝單元危險系數(shù)確定工藝單元危險系數(shù)F3=F1×F2確定火災(zāi)、爆炸指數(shù)F&E1=F3×物質(zhì)系數(shù)確定暴露面積確定暴露區(qū)域內(nèi)財產(chǎn)更換價值確定基本MPPD確定實(shí)際MPPD確定MPPD確定BI計(jì)算安全措施補(bǔ)償系數(shù)C1=C2×C3確定危害系數(shù)選取工藝單元確定物質(zhì)系數(shù)計(jì)算一般工藝危險系數(shù)F1計(jì)算特殊工藝危險系數(shù)F2圖3-1（DOW）火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法（第七版）評價程序序1.5.3評價過程確定評價單元。包括評價單元的確定和評價設(shè)備的選擇。求取單元內(nèi)重要物質(zhì)的物質(zhì)系數(shù)MF。重要物質(zhì)是指單元中以較多數(shù)量（5%以上）存在的危險性潛能較大的物質(zhì)。物質(zhì)系數(shù)（MF）是表述物質(zhì)由燃燒或其它化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸過程中釋放能量大小的內(nèi)在特性，它由物質(zhì)可燃性Nf和化學(xué)活潑性（不穩(wěn)定性）Nr求得。根據(jù)單元的工藝條件，采用適當(dāng)?shù)奈ｋU系數(shù)，求得單元一般工藝危險系數(shù)F1和特殊工藝危險系數(shù)F2。一般工藝危險系數(shù)F1是確定事故損害大小的主要因素。特殊工藝危險系數(shù)F2是影響事故發(fā)生概率的主要因素。求工藝單元危險系數(shù)F3。F3=F1×F2。求火災(zāi)、爆炸指數(shù)F&EI。F&E1=F3×MF它可被用來估計(jì)生產(chǎn)過程中事故可能造成的破壞。用火災(zāi)、爆炸指數(shù)值查出單元的暴露區(qū)域半徑R（m），并計(jì)算暴露面積A。A=π×R2（m2）確定安全措施補(bǔ)償系數(shù)C。安全措施補(bǔ)償系數(shù)C為工藝控制補(bǔ)償系數(shù)C(1)物質(zhì)隔離補(bǔ)償系統(tǒng)數(shù)C2、防火措施補(bǔ)償系數(shù)C3三者的乘積，即C=C1×C2×C3。計(jì)算安全措施補(bǔ)償后的火災(zāi)、爆炸指數(shù)F&E1。1.6事故后果模擬分析評價1.6.1蒸汽云爆炸(VCE)后果模擬蒸汽云爆炸是指當(dāng)泄漏到空氣中的易燃易爆物質(zhì)與空氣混合，形成的云狀混合物的濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)時，遇到點(diǎn)火源發(fā)生的爆炸，其主要危害形式是沖擊波。單罐液化天然氣泄漏后引發(fā)蒸汽云爆炸，其后果可以采用TNT當(dāng)量法和超壓準(zhǔn)則來預(yù)測。1.6.1.1蒸汽云爆炸的TNT當(dāng)量蒸汽云爆炸的TNT當(dāng)量WTNT計(jì)算式如下：WTNT＝aWfQf/QTNT式中：WTNT——蒸汽云的TNT當(dāng)量（kg）；a——蒸汽云的TNT當(dāng)量系數(shù)；Wf——蒸汽云爆炸中燃燒掉的總質(zhì)量（kg）；Qf——燃料的燃燒熱；QTNT——TNT的爆熱（MJ/kg）。如果儲罐內(nèi)的液化天然氣全部泄漏，則：Wf＝kρV式中：k——單罐充裝系數(shù)；ρ——泄漏前儲罐內(nèi)液化天然氣的密度；V——儲罐的容積；1.6.1.2蒸汽云爆炸的傷害分區(qū)利用超壓準(zhǔn)則模擬預(yù)測單個LNG儲罐泄漏后發(fā)生蒸汽云爆炸得后果，為了估算爆炸所造成的人員傷亡情況，將危險源周圍依次劃分為死亡區(qū)、重傷區(qū)、輕傷區(qū)和安全區(qū)?！劳鰠^(qū)：該區(qū)內(nèi)的人員如缺少保護(hù)，則被認(rèn)為無例外地蒙受嚴(yán)重傷害或死亡，其內(nèi)徑為零，外經(jīng)為R1（m），該圓周處人員因沖擊波作用導(dǎo)致肺出血而死亡的概率為50%，計(jì)算式為：R1＝11.6（WTNT/1000）0.37——重傷區(qū)：該區(qū)內(nèi)的人員如缺少保護(hù)，則被認(rèn)為將去例外地蒙受嚴(yán)重傷害，極少數(shù)人可能死亡或受輕傷。其內(nèi)徑為R1，外經(jīng)為R2（m），計(jì)算式為：△Ps＝0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1－0.019Z＝R2/(E/P0)1/3E＝WTNT×QTNT＝53038.7×4.50＝238674.15MJ式中：△Ps——引起人員重傷沖擊波峰值；E——爆源總能量（MJ）；P0——為環(huán)境壓力；QTNT——TNT的爆熱（MJ/kg）?！p傷區(qū)：該區(qū)內(nèi)的人員如缺少保護(hù)，絕大多數(shù)人將遭受輕微傷害，少數(shù)人將受到重傷或平安無事，其內(nèi)徑為R2，外經(jīng)為R3（m），計(jì)算式為：△Ps=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019Z=R3/(E/P0)1/3E=WTNT×QTNT式中：△Ps——引起人員重傷沖擊波峰值，為17000Pa；E——爆源總能量（J）；P0——為環(huán)境壓力（近似為101325Pa）；QTNT——TNT的爆熱（MJ/kg）?！踩珔^(qū)：該區(qū)的人員不會受到傷害，死亡的概率幾乎為零。該區(qū)內(nèi)徑為R3，外經(jīng)為無窮大。1.6.1.3蒸汽云爆炸對建筑物的破壞蒸汽云爆炸會對爆源周圍的建筑物等設(shè)施造成不同程度的破壞，導(dǎo)致直接的經(jīng)濟(jì)損失，根據(jù)蒸汽云爆炸對周圍建筑物破壞的不同程度，按照下表確定其破壞等級，然后計(jì)算財產(chǎn)損失半徑R財，計(jì)算公式為：R財＝KUWTNT1/3/（1+（3175/WTNT）2）1/6式中：R財——財產(chǎn)損失半徑；KU——破壞系數(shù)；WTNT爆源的TNT當(dāng)量(kg)。1.6.2沸騰液體擴(kuò)展蒸汽爆炸(BLEVE)事故后果模擬分析1.6.2.1火球當(dāng)量半徑R和持續(xù)時間火球當(dāng)量半徑：R＝2.9Wf1/3火球持續(xù)時間：t＝0.45Wf1/3式中：R——火球當(dāng)量半徑，m；t——火球持續(xù)時間，s；Wf——火球中消耗得可燃物質(zhì)量，kg；多罐儲存時按多罐總?cè)萘康?0％計(jì)，單罐充裝系數(shù)取90%。1.6.2.2死亡、重傷、輕傷和財產(chǎn)損失熱通量當(dāng)傷害幾率5時，不同傷害程度熱通量的計(jì)算公式如下：死亡熱通量