维普资讯 http://www.cqvip.com 第２卷第２期 ２００６年４月 中国安全生产科学技术 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．２ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２００６ 文章编号：１６７３—１９３Ｘ（２００６）一０２—０１０９—０５ 液化石油气罐区火灾爆炸危险性评价 邱慧琴 ，吴宗之２，金龙哲 （１．北京科技大学，北京１０００８３） （２．中国安全生产科学研究院，北京摘１０００２９） 要：液化石油气罐区属于重大危险源，一旦发生火灾爆炸事故，后果非常严重。评价其安全 性，控制其危险，是重大事故预防的思想，也是国家安全生产法律、法规的强制要求。笔者根据安 全工程学的相关原理，综合运用重大危险源评价法和灰色聚类法分别对罐区的固有危险性和现实 危险性进行了评价，克服了重大危险性评价法未考虑环境因素这一缺陷，最后得出了其火灾爆炸 危险性等级，为政府监管和企业对危险源的监控管理提供了可行的科学依据。 关键词：液化石油气；火灾爆炸；灰色聚类法；固有危险性；现实危险性 中图分类号：ｘ９１３．４ 文献标识码：Ａ ＱｉＵ Ｈｕｉ－ｑｉｎ ，ＷＵ Ｚｏｎｇ．ｚｈｉ２，ＪＩＮ Ｌｏｎｇ．ｚｈｅ （１．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ） （２．Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ ｃｉＳｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２９，Ｃｈｉａ）ｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕ ｔａｎｋｓ ａｒｅ ｉｄｅｎｔｉｉｆｅｄ ｆｔｌｆ ｔｈｅ ｍ￣ｊｏｒｈａｚａｒｄ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓ．Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｈｅ ｒｔｉｓｋ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｈｅ ｄａｔｎｇｅｒ ｉｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｌｓｏｒｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｆ ｏｌａｗｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ａ ｓｙｓｔｅｍｉｃ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｆ ｏｈｅ ｔｉｆｅ＆ｅｘｐｌｒｏｓｉｏｎ ｒｉｓｋ ｏｆ ＩＭ３ ｓｔｏｒａｇｅ ｔａｎｋｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．Ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｍｅｔｈｏｄｓ。 ｓｕｃｈ ａｓ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｊｏｒ ｈａｚａｒｄ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓ，ｇｒｅｙ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ｗｈｅｒｅ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ａｄｅ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｏｖｅｒｎ－ ｍｅｎｔ ａｎｄ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｏｒ ｔｏ ｓｔｅｎｇｔｒｈｅｎ ｓａｆｅｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＬＰＧ ｆｉｅ ａｒｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ；ｇｒｅｙ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ；ｉｎｈｅｒｅｎｔ ｄａｎｇｅｒ；ｐｒｅｓｅｎｔ ｄａｎｇｅｒ １ 引言 液化石油气（Ｌｒ＇Ｇ）是十大危险化学品之一，具 有易燃易爆的特性，极易引起爆炸火灾事故。随着 的暴露出来，尤其在液化石油气的贮罐区，贮罐集中 贮量大，一旦发生事故，后果往往是十分严重的，造 成的人员伤亡和财产损失更是难以估计。随着我国 《安全生产法》及有关危险化学品管理条例的颁布与 实施，政府对人民生命、财产构成的重大危险源更加 重视。因此，对液化石油气罐区的火灾爆炸危险性 进行评价，制定安全技术防范措施具有重大的现实 意义。 Ｉ＿ＰＧ在工业和日常生活中的大规模使用，其在生产、 运输及储存等各个环节中潜在的危险也越来越明显 收稿日期：２ｏＯ６—０１—１２ 作者简介：邱慧琴，硕士。 纵观现有的国内外各类安全评估方法，易燃易 爆重大危险源评价法综合考虑了固有危险性和现实 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ １１０・ 中国安全生产科学技术 第２卷 危险性两方面的因素，但其反映安全控制水平的危 式中：（日，１）ｆ——第ｉ种物质危险性的评价值； 险抵消因子仅考虑了人员素质、工艺设备容器和安 （Ｂ１２）ｆ——第 －呻工艺危险性的评价值； 全管理因素，未考虑环境方面的影响因素，评价不够 ——第ｉ项工艺与第Ｊ．种物质危险性的相 全面。灰色系统理论能够弥补这方面的缺陷。这一 关系数； 理论是我国学者邓聚龙于１９８２年首先提出的一门 日 ——事故易发性评价值； 新理论，它为系统研究提供了新的科学方法和数学 日２——事故严重度评价值。 手段。灰色模式包括灰色聚类法、灰色关联度法等 方法。与模糊数学法相比，灰色聚类法具有信息利 ３．１ ｕ．Ｇ罐区事故易发性评价曰１ 罐区事故易发性日ｌ包括危险物质事故易发性 用率高分辨力高，便于计算机编程等优势。此方法 除了给管理者一个直观的液化石油气罐区的安全控 日ｌｌ和工艺过程易发性Ｂ１２及其耦合。 制总体水平的等级之外，管理者还可以从各位专家 ３．１．１ ＬｐＧ火灾爆炸事故易发性日ｌ １给罐区安全状况的打分中看到罐区在哪些方面存在 液化石油气属易燃气体，Ｇ＝４３；易发性系数ｔｔｉ ＝着隐患，以便有的放矢的采取措施，加以改进。下面 １．０： 将以某液化石油气罐区为依托，根据重大危险源评 Ｂｌｌ＝ａｉＧ（１＋Ｋ） （２） 价原理，对ＬＰＧ罐区的固有危险性进行评价，拟用 式中：Ｋ为化学活泼系数； 灰色聚类法对罐区的安全控制水平进行评价，最后 Ｂｌｌ＝１．０×４３×（１＋０．２）＝４８．１６ ４８ 综合二者的评价结果确定ＬＰＧ罐区的危险性等级。 ３．１．２工艺过程事故易发性日１２ 下面具体说明其评价过程，对其火灾爆炸危险性进 工艺过程事故易发性与过程中的反应形式、物 行评价。 料处理过程、操作方式、工作环境和工艺过程等２１ 项因素有关。从这２１种工艺影响因素中找出影响 ２评价对象概况 ＬＰＧ罐区工艺过程实际存在的８种危险，对其工艺 过程事故易发性进行评价，评价结果见表２。 选定液化石油气罐区有液化石油气罐５个，容 表２工艺过程事故易发性评价表 量均为１００ｍ３，ＬＰＧ存储量为２００ｔ。其所在油库共投 资２０００万元，共有员工１６５人。液化石油气理化特 性见表１。 表１液化石油气物理化学特性 根据重大危险源辨识标准［ ］（ＧＢ１８２１８—２０００）， 其储量超过１Ｏｔ，属于重大危险源范畴。 ３固有危险性评价 ３．１．３事故易发性Ｂ１ 可可用 用下式萎 表柰 险源示： 评价原理，单元的固有危险一 ／一３１： （厶厶【ｉ＝１，＝１ ＪＢ—ｌ１） （ 【 Ｂ１２）、ｊ：７＝ ．０１４． ５ 日＝｛ （日・・） （日・ｚ），）曰ｚ＝日・日ｚ（ ）３ ｉ＝１ ｊ ＝ｌ险有两者伤害模型：蒸气 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 中国安全生产科学技术 云爆炸（ＶＣＥ）和沸腾液体扩展蒸气爆炸（ＢＬＥｖＥ）。 ３．２．１ Ｕ，Ｇ蒸气云爆炸（ＶＣＥ） （１）ＴＮＴ当量计算 用下式来估计ＬＰＧ蒸气云爆炸的补ｊＴ当量： ：１＿８×０．０４×２０ｏ×ｌＯ３× Ｉ Ｔ ４６＋５／４．５２＝１４８１４２（ｋｇ） （３） （２）各种伤害半径计算结果（见表３） 表３ ＶＣＥ伤害半径（ｍ） ３．２。２ ＬＰＧ扩展蒸气爆炸（ＢＬＥＶＥ） 该液化石油气罐区有５个１００ｍ３的球型罐，故： ＝Ｏ．９ Ｘ ２００×ｌＯ３＝１．８ Ｘ ｌｏ５（ｋｇ） 火球半径：Ｒ＝２．９Ｗ ＝１６３．７（ｍ），火球持续 时间：ｔ＝０．４５Ｗ ＝２５．４（Ｓ）。 当Ｐｒ＝５时，Ｄ为０．５。死亡、一度、二度烧伤 及烧毁财物，都以Ｄ＝５０％定义。根据相关模型，计 算各伤害半径，结果见表４。 表４ ＢＩ届ｖＥ伤害半径 ３．２．３事故严重度口２的估计 口２利用下式求得： Ｓ＝Ｃ＋２０×＜Ｎ１＋０．５＾ｒ２＋１０５Ｎ３／６０（０）（４） 式中：ｃ一财产破坏价值，万元；Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３一事 故中死亡、重伤、轻伤人数。 由于ＬＰＧ罐区爆炸伤害模型是两个，即蒸气云 爆炸和扩展蒸气爆炸，可能同时发生，则储罐爆炸事 故严重度应是两种严重度加权求和： Ｓ＝ａ ｘ Ｓ１＋（１一。）Ｓ２ （５） Ｓｌ、 ２分别为ＶＣＥ和ＢＬＥＶＥ爆炸后果，ａ取Ｏ．９ Ｓｌ＝２０００＋２０ Ｘ（４５＋０．５ Ｘ ９０＋１０５ Ｘ ３０／１舢ｒ） ＝３８１０．５（万元） Ｓ２＝２０００＋２０Ｘ １６５＝５３０ｏ（万元） Ｓ＝０．９Ｓ１＋０．１Ｓ２＝０．９ Ｘ ３８１０．５＋０．１ Ｘ ５３００ ＝３９５９．４５（万元） ３．３固有危险性 Ｂ＝Ｂ１Ｂ２＝７０１４。５ Ｘ ３９５９．４５＝２７７７３５６２．０ 固有危险性等级可用下式确定： Ａ＝ｌｇ（Ｂ／１０５） （６） 按公式（６）计算得：Ａ＝２．４４。 根据表５可知，该液化石油气罐区的固有危险ｌ生 为 二级，一旦发生爆炸，将是毁灭性的，将可能导致全 厂：大多数＾员死亡或重伤，大部分财产将毁于一旦。 表５危险源固有危险等级分级依据 ４现实危险性评价 ４．１评价方法概述 灰色聚类法是灰色理论方法中的一种。它是将 一些通过调查统计得来的杂乱无章、没有直观规律 的数据进行处理，整理出较明显的规律，将聚类对象 对于不同聚类指标所拥有的白化数，按几个灰类进 行归纳，从而判断聚类对象所属的灰类，其具体的分 析步骤见图１。 确定聚类对象、指标及扶粪 确定白化函数 、构造削断 Ｄ 确定白化权阑数 （ ） 求聚炎权 Ｊｒ 求第ｉ个聚类对象对丁第 个灰类的聚类系数 Ｊ 策类分析 图１灰色聚类法评价程序图 Ｉ，Ⅱ，Ⅲ，…，Ⅳ为聚类对象（令ｉ＝工，Ⅱ，Ⅲ， …，Ｎ）； １ ，２ ，３ ，…，ｎ 为聚类指标（令． ＝１ ，２ ， ３ ，…，ｎ ）； １，２，３，…， 为聚类灰类（令 ＝１，２，３，…，ｎ） ｄ ，为第ｉ个聚类对象对于第Ｊ．个聚类指标所拥 有的白化数，称为聚类白化数。 （ ），Ｊ｝ｉ∈｛ｌ，２，…，ｎ｝为第 个指标的 灰类 白化权函数， 为 （ ）的阈值。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ｌ１２・ 中国安全生产科学技术 第２卷 ４．２ ｕ，Ｇ罐区现实危险性评价 （１）确定聚类对象、指标及灰类 聚类对象就是该液化石油气罐区，即ｉ＝１；聚 类指标为以下４个：工作人员素质；工艺设备设施状 况；环境因素；安全管理状况。本评价将灰类确定为 四级，即Ａ１级（优）、 ２级（良）、Ａ３级（中）、Ａ４（差）。 （２）确定白化数ｄ１１ ｄ…构造判断矩阵Ｄ 根据制定的安全检查表，请８位专家打分。评 价内容都对应Ａ， ，Ｇ，Ｄ，Ｅ５个等级。Ａ表示很 好，Ｂ表示好，ｃ表示一般，Ｄ表示差，Ｅ表示很差。 它们对应的取值依次为：Ａ＝１Ｏ，Ｂ＝８，Ｃ＝６，Ｄ＝４， Ｅ＝２。专家的打分情况见表６，由打分结果可得到 一个１ Ｘ４阶的判断矩阵： 即：Ｄ＝［４４．０，５６．Ｏ，６０．５，６２．５］ 表６ ＬＰＧ罐区安全状况调查表 指标 评价内容 得分 工人素质安全技术水平、思想心理及身体素质、遵４４．０ 守规章、纪律情况等６项 设备设施工艺设备水平、储罐质量、防火防爆安全５６．０ 装置、防护装置和设施、消防、等８项 环境因素自然环境、厂区规划布局、个体作业环境６ｏ．５ 等８项 管理状况规章制度、安全检查、教育培训、事故统６２．５ 计、危险源评价与整改、应急等８项 （３）确定白化权函数 （ ） 各聚类指标对应的优、良、中、差灰类的白化权 函数如图２所示。图中阈值的确定方法是取相应的 Ａ一 ， —Ｇ，Ｇ—Ｄ，Ｄ—Ｅ档的均值。 （ ）、 （ ）的图像同 （ ） （４）求聚类权 由 ： （７） ∑ 』：１＃ 得： ｌ１一Ｏ．２００， ２ｌ＝ ３１＝７７４１一Ｏ．２６７，叩ｌ２一Ｏ．２００， ２２ ｒ／３２＝ｒ／４２一Ｏ．２６７， １３—０．２００，叩２３＝７７３３ ７７４３— ０．２６７， ｌ４一Ｏ．２００， ２４＝ ３４＝７７４４一Ｏ．２６７ （５）求第ｆ个聚类对象对于第 个灰类的聚类 系数 ４０ ５６ ７２ ５６ ７２ 图２液化石油气罐区储运安全现 实危险性评价灰类白化权函数图 （６）聚类分析 聚类向量 ｌ＝（ ｌｌ’ １２， ｌ３， １４）＝（Ｏ，０，０．７８４， ０．２１７） ａｉｋ ＝ｎｌａｘ（Ｏ＇ｌｋ）＝ｍａｘ（ｆｉｌｌ， １２，０＂１３， １４） ＝ｍａｘ（０，０，０．７８４，０．２１７）＝０．７８４＝ 】３ 即Ｋ ＝３。因此可以判断该液化石油气罐区 的现实危险性评价结果，即安全控制总体水平属于 Ａ２级，为“良”。 ５危险性综合评价 将危险性分为５级，其中Ｉ级为最高度危险，Ⅱ 级为高度危险，Ⅲ级为中度危险，Ⅳ级为低度危险， Ｖ级最低度危险，见表７。 该液化石油气罐区的固有危险性等级为二级。 安全控制水平为Ａ２级，可见该罐区的火灾爆炸危 险性属于Ⅲ级中度危险。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 中国安全生产科学技术 表７危险性评价分级依据表 ・１ １３・ 量评价结果，可以使企业和政府对其危险性都有一 个量化的了解和认识，清楚地看到罐区的安全控制 水平以及存在的各项隐患，为政府监管和企业对危 险源的监控管理提供参考依据。 参考文献 ［１ｌ１孔昭瑞．石油气储运事故分析及预防［Ｊ］．油气储运， １９９９，１８（３）：３５～３８ ［２］Ｐ．Ａ．Ｄａｖｉｅｓ．Ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ ｔｈｅ Ｅｖａｌｕａｉｔｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｘ— ０ｓｉ咖．Ｊｏｕｍａｌ ｏｆＨａｚａｒｄ０ｌ８ Ｍａｔｅｒｉｌａｓ，１９９３，３３（１）：２４～刀 ６结束语 根据笔者提出的评价模式，采用了对罐区火灾 ［３］ＧＢ１２２６８．９ｏ《危险货物品名表》 ［４］吴宗之，高进东．重大危险源辨识与控制．北京：冶金工 业出版社，２００１ 爆炸危险性进行定量分析的方法，通过对ＬＰＧ罐区 固有危险性和现实危险性的评价，得出了该液化石 ［５］刘铁民，张兴凯，刘功智．安全评价方法应用指南［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，２００５ ［６］邓聚龙．灰色预测与决策［Ｍ］．武汉：华中理工大学出 版社，１９８８ ●● ●・●ｉｉＩＩｉ●ｉＩＩＩ●●●●●● 油气罐区的火灾爆炸危险性等级。该方法得到的定 欢 迎 玎 Ｉ兑Ｊ ２００６年《中国安全生产科学技术》 全年费用仅６ｏ元杂志到手安全到家 获取最新安全行业资讯掌握先进安全技术方法 了解权威国家政策信息（注册安全工程师、安全评价、体系认证） 国家安全生产监督管理总局中国安全生产科学研究院最权威的安全科技杂志 《中国安全生产科学技术》是由中国安全生产科学研究院主办的科技期刊，定位于“国家级安全生产科学研究 领域的权威性期刊”。编委会由中国工程院院士（９名）和正高级职称专家、学者、学科带头人及各个行业安全生产 领域有较大影响的安全管理专家组成。 本刊论文被以下刊物和网站收录：中国学术期刊（光盘版）全文收录期刊，中国期刊网（ＣＮＫＩ）全文入网期刊， 中国学术期刊综合评价数据库来源期刊，万方数据数字化期刊群全文上网期刊，中国核心期刊（遴选）数据库收录 期刊等。主要栏目包括学术论著、安全工程管理与技术、信息与动态等。读者对象为国内、外安全生产领域的广 大专家、学者、科研工作者，大专院校安全工程专业及相关专业的师生，国家安全生产监督、煤矿安全监察人员，企 业负责安全生产的高级管理人员和技术人员，以及注册安全工程师和安全评价师、职业健康安全管理体系审核 员、咨询师。 双月刊，大１６开，９６页，全年６期，共计６ｏ元。刊号：ＣＮ １１—５３３５／ＴＢ，ＩＳＳＮ １６７３—１９３Ｘ。 编辑、发行电话：（０１０）６４９１４６３４ ６４９４１２５８传真：（０１０）６４９１４６３４ 电子信箱：ｏｓｈｍｓ＠ｃｈｉｎａｓａｆｅｔｙ．ａｃ．ＣＩ１ ｊｓｓｔ＠ｃｈｉｎａｓａｆｅｔｙ．ａｃ．Ｃｌｌ网址－，ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｓａｆｅｔｙ．ａｃ．ＣＩ１ 订阅方式：【１】编辑部常年办理订阅手续 邮局汇款：邮 编：１０１Ｘ）２９银行汇款：开户银行：中国工商银行北京惠新支行 地 址：北京市朝阳区惠新西街１７号１２１０室 户 名：中国安全生产科学研究院 单位名称：《中国安全生产科学技术》编辑部 （２）全国各地邮局均可订阅：邮发代号：８２—３７９ 帐 号：０２００００６３０９０２１９００１５５