罐区重大危险源辨识及危险性分析3docWord文档格式.docx
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当液化石油气泄漏后发生燃烧爆炸时，周围其他储雄受到火焰烧烤，压力会迅速增高，从而发生物理爆炸，产生爆炸碎片，造成的燃烧爆炸，形成多米诺连锁反应。
（4）易产生静电
液化石油气的电阻率高达106一10l00Ω·
m，当其从容器、设备、管道中喷出时，极易因摩擦产生静电，产生放电火花，引起可燃气体燃烧或爆炸。
液化石油气中含有的液体或固体杂质越多，流速越快，产生的静电荷越多。
（5）能引起中毒窒息
高浓度的液化烃被大量吸入人体内，就会造成中毒，使人昏迷、呕吐或有不愉快的感觉，严重时可使人室息死亡。
（6）溶解性
此外，液化石油气泄漏后，会从周围环境中吸收大量的热量而气化，从而使温度急剧降低，致人冻伤。
3.2.2液化石油气球罐区的危险性分析
液化石油气球罐区主要包括球罐、管道、冷冻机组及循环水站等设备。
罐区主要危险来自球罐内部的液化石油气。
因此，球罐区最主要的危险性来自于泄漏引起的火灾、容器爆炸以及中毒窒息，还有一些其他次要危险性。
（参考文献【2】）
（1）火灾
液化石油气的爆炸速度为2000～3000m/s，火焰温度高达2000℃，沸点低于-50℃，自燃点为446～480℃。
当一有火情，即便在远方的液化石油气也会起燃，形成长距离大范围的火区，灾害异常猛烈。
液化石油气液体发热值为46.1mj/kg，气体低发热值为92.1～108.9mj/m3，约为焦炉煤气的6倍多，由于其燃烧热值大，四周的其他可燃物也极易被引燃。
不少液化石油气火灾案例中，都有建筑物被烧塌，混凝土构件被烧熔的情况。
如此猛烈的火势，给现场扑救人员的作业和装备的使用也造成一定的困难。
（2）容器爆炸
液化石油气储罐是压力容器，如储罐的设计、制造和安装存在缺陷、运行超压、安全附件失灵及超期服役等均可能造成储罐爆炸。
（3）中毒与窒息
根据GB11518-89标准规定，石油液化气卸装场所的允许浓度不得超过1000mg/m3,当液化石油蒸气浓度高于17990mg/m3时，人在其中将会引起眩晕、头痛、兴奋或嗜睡、恶心、呕吐、脉缓等症状，严重时表现为麻醉状态及意识丧失。
（4）其他危险性
1）冻结
液化石油气球罐和管道多为露天设置，液化石油气的水分在冬天易结冰，造成管道和阀门堵塞,甚至冻裂，导致物料泄漏，引发危险。
2）触电伤害
压缩机和泵的运转动力由电动机提供，电动机及其电气控制装置的电源电压均为380V/220V,接地不良或失效导致的设备、管道及其零部件外壳带电或者绝缘破坏都可引发触电伤害。
3）高空坠落
由于储罐的安装高度基本上都在12m以上,在储罐的运行巡检、储罐安全附件的维修和储罐的定期检修中,如操作不当,可能会发生维（检）修人员的高处坠落事故。
3.2.3球罐发生火灾的事故树分析
液化石油气是以丙烷、丁烷、丙烯、丁烯为主要成分的烃类混合物，由其危险特性可知，液化石油气极易发生火灾和爆炸，且火灾和爆炸的危害性大。
下面分别作出液化石油气球罐区的火灾和爆炸的事故树分析以及结构重要度计算。
1）火灾事故树分析
图3-1火灾事故树
表3-1事故树中各字母意义
T
M1
M2
M3
M4
M5
M6
X1
储罐发生火灾
点火源
液化气达到可燃浓度
达到爆炸极限
明火
撞击火花
雷电火花
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
汽车发动
危险区违章动火
铁器相撞
雷击
避雷针失效
罐内
罐外
结构重要度计算：
（1）事故树的最小割集
｛X1，X2，X7｝，｛X1，X3，X7｝，｛X1，X4，X7｝，｛X1，X5，X6，X7｝｛X1，X2，X8｝，｛X1，X3，X8｝，｛X1，X4，X8｝，｛X1，X5，X6，X8｝
（2）结构重要度
（3-2）
式中，
——最小割集总数；
——第
个最小割集；
——为第
个基本事件所在
中个基本基本事件数总数减1；
个基本事件的结构重要度系数。
由公式（3-2）计算
结构重要度顺序为：
X1>
X7=X8>
X2=X3=X4>
X5=X6
事件名称是：
达到爆炸极限>
罐内=罐外>
铁器相撞=汽车发动=危险区违章动火>
雷击=避雷针失效。
2）爆炸事故树分析
储罐发生爆炸
液化气泄漏
静电
电火花
射频电（如手机）
X9
X10
X11
惰性气体置换
水置换
水冲洗
水蒸汽冲洗
水冲洗水流失过快
静电接地
接地接触不良
A、事故树的最小割集
{X1，X5},{X2，X5},{X3，X5},{X4，X5},{X9，X5},{X10，X5},{X11，X5},{X1，X6},{X2，X6},{X3，X6},{X4，X6},{X9，X6},{X10，X6},{X11，X6},{X1，X7},{X2，X7},{X3，X7},{X4，X7},{X9，X7},{X10，X7},{X11，X7},{X1，X8},{X2，X8}，{X3，X8},{X4，X8},{X9，X8},{X10，X8}{X11，X8}。
B、结构重要度
由公式（3-2）计算
X5=X6=X7=X8>
X1=X2=X3=X4=X9=X10=X11
惰性气体置换=水置换=水冲洗=水蒸气冲洗>
电火花=射频电（如手机等）=水冲洗过程水流太快=明火=撞击火花=静电积累=接地不良
3.2.4泄漏引起的蒸汽云爆炸危害分析
罐区泄漏是罐区主要危险之一，下面主要分析罐区泄漏引发的蒸汽云爆炸。
图3-2泄漏的后果分析
液化石油气泄漏后果如上图3-2
根据参考文献【1】中对LPG球罐区危险性的分析，对罐区蒸汽云爆炸作出如下分析：
该LPG罐区有1000m3球罐6台，SH3007-1999规定，球罐的充装系数宜取0.90。
假设罐区全部参与蒸汽云爆炸反应，液化石油气密度为580kg/m3。
参与蒸汽云爆炸的质量为：
（1）TNT当量计算
TNT当量法是将已知能量的可燃燃料等同于当量质量的TNT的一种简单方法。
该方法建立在假设燃料爆炸的行为如同具有相等能量的TNT爆炸的基础之上。
TNT的当量质量可使用下式进行估算：
（3-3）
式中,
——地面爆炸系数；
——蒸汽云爆炸的当量系数；
——LPG的燃烧热值；
MJ/kg；
——蒸汽云爆炸质量，kg；
——TNT的燃烧热值，MJ/kg。
其公式中
，取1.8、
，取0.04、
取45.217MJ/kg、
取4.52MJ/kg。
经计算得
（2）分类伤害半径
由于爆炸对人员的伤害情况与距爆炸中心距离而变化，因此将危险源周围依次分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。
1）死亡区
该区内的人员如缺少防护，则被认为无例外地蒙受严重伤害或死亡，死亡率取50%，其内径为零，外径为
。
表示该区域内人员内脏严重损伤或死亡的概率为0.5，它与爆炸量之间关系为：
（3-4）
式中，
——TNT的燃烧热值，MJ/kg；
——表示该区域内人员内脏严重损伤或死亡的概率为0.5，m。
计算得：
2）重伤区R1
该区的人员如缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害，极少数人可能死亡或受重伤。
其内径为
，外径
取人员重伤超压
，1000kgTNT爆炸产生的冲击波在距离爆心
处的冲击波超压为
由下列公式求解
：
（3-5）
——1000kgTNT爆炸产生的冲击波在距离爆心处的冲击波超压为
的距离，m；
——爆炸产生的冲击波在距离爆心
的爆炸量，kg；
——发生爆炸的量，kg；
——该区的人员如缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害，极少数人可能死亡或受重伤，m。
3）轻伤区
该区的人员如缺少防护，则绝大多数人员将遭受轻微伤害，少数人将受重伤或平安无事，死亡的可能性极小。
该区的内径为重伤区半径
，外径为
计算公式同重伤区。
取取人员轻伤超压
4）财产损失半径
由于罐区周边的建筑物多为钢筋混凝土结构，所以财产损失半径取钢筋混凝土遭受破坏的距离。
其计算公式同上。
取钢筋混凝土破坏超压
经计算得：
3.2.4泄漏引起的其他危害分析
（1）喷射火灾危害
LPG管线泄漏时被立即点燃就可能发生喷射火灾，其危害性较小，主要危害是火焰范围及热辐射。
当火灾产生的热辐射强度足够大时，可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。
（2）闪火危害
闪火是可燃性气体或蒸气泄漏到空气中并与之混合后被点燃而发生的一种非爆炸性的蒸气云燃烧。
其主要危害是热辐射和火焰直接灼烧。
闪火的热辐射计算包括闪火动力特性及热通量计算。
热辐射的大小由火焰的辐射能、视角系数和大气传输率所决定。
（3）沸腾液体扩展蒸气爆炸
沸腾液体膨胀蒸气爆炸是温度高于常压沸点的加压液体突然释放并立即气化而产生的爆炸。
加压液体的突然释放通常是因为容器的突然破裂引起的。
它实质是一种物理性爆炸。
破坏能量来源包括：
（1）
容器本身是高压容器，它的突然破裂能够释放出巨大的能量，产生爆炸波并且将容器破片抛向远方；
（2）
液化气剧烈燃烧能够释放出巨大的能量，产生巨大的火球和强烈的热辐射。
事故的危害包括：
容器爆炸的爆炸波、容器碎片、热辐射及火球火焰的直接伤害。
4罐区安全措施及安全管理制度
4.1安全措施
参考文献[3],罐区应有如下安全措施：
4.1.1防超压措施
（1）对罐体：
为了防止在夏季由于气温升高和强烈的太阳光对球罐表面曝晒导致球罐内液化石油气气化带来的压力的急剧升高，造成球罐安全阀起跳的安全事故，对罐内的液化石油气设置压力指示及报警，以便能在压力升高到一定值时采取措施（打开球罐的冷却喷淋系统），把液化石油气的压力降下来。
最好把球罐的压力指示报警与球罐的冷却喷淋系统实现联锁。
对罐体表面采取保冷结构也可以避免上述情况的发生。
（2）对管道：
在夏季温度较高时，为了防止液化气管道因2端阀门关死导致管内残留的液化气因太阳光的曝晒而使压力急剧升高，造成管道爆裂或阀门破坏，对液化气管道设置安全泄压阀，并把泄压的管道接入放空瓦斯管。
4.1.2防泄漏措施
（1）为防止罐体发生泄漏，应定期性的对球罐及其安全附件进行维护及检修。
（2）液化石油气泵尽可能采用无泄漏泵，以防介质泄漏。
（3）球罐注水线设置：
为防止球罐及其管线上的阀门、法兰、垫片等发生泄漏时无计可施，同时也为了赢的处理事故的时间，避免产生次生灾害，在球罐的底部管线上或在液化气泵的入口管线上增设注水线。
该线平时与系统分开（用阀门和盲板隔开），当球罐或者管线上的某个位置出现泄漏时，打开注水线，并用泵把水打入罐内，用水把液化气与泄漏点隔开，然后根据泄漏部位以及现场处理情况确定是否把球罐内剩余液化气导入其他储罐，或者通过人工放空到瓦斯管线送火炬燃烧。
（4）一旦发生泄漏，立即关闭该罐的进料阀，切断物料来源。
加大物料送出量或进行倒灌，尽快将该罐倒空。
若无法倒罐可利用火炬放空或采用临时放空管道。
出口阀应采用低温阀门。
4.1.3防火灾措施
鉴于液化石油气易燃、易爆、易挥发的特点，任何一个泄漏点的存在都可能危及整个液态烃罐区的安全。
为了确保罐区的安全，有必要在罐区内增设可燃气体报警器。
只要罐区内有液态烃泄漏，该检测仪器就能及时、准确地报警,有利于尽早把任何火灾事故消灭于萌芽之中。
按规范要求，可燃气体报警检测装置应定位在液态烃罐区内最有可能发生泄漏的位置，并置于全年最大频率风向的上风侧。
在罐区内不同的部位按一定的规范要求布置可燃气体报警器。
4.1.4防液位过低过高措施
（1）设置球罐的液位指示及报警器：
为了确保安全生产，防止液态烃泵抽空，设置了球罐低液位报警器，为防止球罐内的液位超出最高储存液位，设置了高液位报警器，目的都是为了提醒操作工能在10~15min内采取措施切断球罐的进、出料。
高、低液位报警的准确率和球罐液位测量的精度相关，液位计的选型及安装位置直接影响报警的准确性。
（2）设置球罐进出口紧急切断阀：
为了防止球罐液位因高液位报警失灵或其他原因导致球罐内液位超过球罐的最高允许液位，造成严重后果，设置了一套硬报警系统即高高液位报警。
在球罐的进、出口管线上设置一个紧急切断阀与高高液位报警液位开关实现联锁，一旦球罐内的液位达到硬报警高度时，能及时发生联锁动作，切断进料阀，确保储罐安全。
4.1.5防爆措施
设置球罐安全阀：
为确保球罐内储存的液态烃介质在操作失控或其他原因导致球罐内介质的气相压力急剧升高时不致于发生球罐爆炸或爆裂等严重后果，在球罐顶部的气相管线上设置个并联的安全阀，并把泄压线与全厂瓦斯管网相连通，引人火炬。
其目的就是为了防止一旦有一个安全阀有故障不起跳时，还有另一个安全阀能正常工作，不致影响泄压。
同时在气相管线上设置一个手动切断阀与个安全阀并联接入瓦斯管网，其目的是为了防止球罐上的法兰处发生泄漏而无法处理时，能及时通过人工放空到瓦斯管网送火炬燃烧，避免产生次生灾难。
4.1.6防雷、防静电措施
（1）防静电措施：
由于液态烃介质在输送过程中与泵体、管内壁、罐内壁之间发生相对运动而产生静电积聚，当静电积聚到一定程度时会发生火花放电，引发火灾，为此有必要设置管线及罐体静电接地，每组防静电接地电阻应小于100Ω。
（2）防雷击措施：
为了防止大气中的雷电对罐区安全造成威胁，在罐区范围内设置了防雷设施，每个罐的防雷接地点不少于2点，接地点沿罐周长的间距不大于30m，防雷接地电阻小于10Ω，储罐的防雷接地设施可兼作防静电设施。
4.2罐区安全管理制度
根据文献【4】，对罐区安全管理制度作如下说明：
4.2.1人员与机构配置
应有专门的机构负责LPG罐区的安全技术基础；
同时应配备专业技术管理人员；
要划清各生产岗位，并配齐岗位操作人员。
不论是管理人员，还是岗位操作人员均应经专业技术培训，经考试合格后方可上岗。
4.2.2安全管理制度
（1）外罐区运行管理人员严禁进入罐区，必须进入时需经站领导批准，在运行管理人员的陪同下方可进入，不得随意动用灌区内设备。
（2）罐区运行管理人员必须经过业务培训考试合格，熟悉罐区各种设备的构造、性能及操作要求，方准进行操作，否则不准单独值班操做。
（3）罐区内不得堆放易燃易爆物品，要经常清理罐区地面的青苔、杂物，保持清洁。
（4）运行管理人员必须坚守岗位。
每次运行检查后要详细记录贮罐液位、压力、温度状况、运行中发生的问题和处理结果。
（5）罐区严禁烟火，任何人不得携带火种、手机及穿钉鞋进入罐区。
运行人员应穿防静电工作服和防静电胶底鞋，不准穿化纤衣服。
（6）检修人员进入罐区检修时，应事先通知运行管理人员。
在检修作业中，需开关阀门时应由运行管理人员操作；
检修完毕后由运行管理人员把阀门恢复到正常位置，方可离开作业现场。
（7）罐区不准随意动火，必须动火时要规定办理有关动火手续。
（8）罐区内的阀门、法兰、安全附件等要经常维修维护，保持最佳工况，不允许有跑、冒、滴、漏的现象。
仪表仪器灵敏，阀门开关灵活。
（9）球罐盛装液化气时不得超过规定的最高液位、最高工作压力，温度超过时要及时采取降温等措施。
（10）球罐的液位计指示必须准确可靠，出现假液位时必须查找原因，予以排除。
（11）球罐的安全阀、压力表、温度表要定期检修检验，必须保证其灵敏可靠，安全阀前的阀门必须常开，压力表每半年校验一次，温度表每半年校验一次，安全阀每年校验一次。
（12）球罐进液时只准向一个罐进液，不准两个或两个以上同时进液。
（13）球罐防雷、防静电装置应完好可靠，并要定期检验。
球罐进液时要控制管道液化气流速不大于3m/s，以防止产生的静电过多积聚。
（14）罐区要按规定配备足够的消防灭火器材，并要定期进行维修、更换。
消防灭火器材不准挪做它用。
运行管理人员必须熟悉各种消防器材的使用方法。
（15）罐区的液化石油气泄漏报警器要定期校验，保证灵敏可靠，保证其在爆炸下限的20%时准确报警。
（16）一旦发生火灾或其它灾害事故，应迅速采取措施并报告领导。
（17）不论发生任何事故，值班人员均不得擅自离开，要积极采取安全措施，并听从上级指挥。
（18）球罐在工作状态下不准任何人踩踏设备管道，不准用硬体敲击罐体及管道。
5罐区安全设施与自动化控制
5.1罐区安全设施
参考文献【5】，对罐区安全设施作如下说明：
5.1.1工艺设备
LPG球罐区最主要工艺设备为球罐与管线。
球罐应使用双壁罐。
正常情况，低温液化石油气储存于内罐，但外罐需容纳从内罐泄漏出来的低温液化石油气。
内外壁之间的环形空间用绝热材料填充。
当储罐内外温度变化时，环形空间的气体要胀缩，为避免空气进入，需设一台氮气罐，用氮气调节气温变化，以保安全。
涉及可燃流体的管道和设备的钢结构、支座、管架等应覆盖耐火层,其耐火极限不低于1.5h，以免事故升级。
管线尽量使用焊接和阀门，少使用法兰连接。
5.1.2电气设备
参考《化工企业供电设计技术规定》，LPG球罐区电力负荷属一级负荷，需要两个独立电源供电，且还需增设专用应急使用的可靠电源，例如UPS。
参考《石油化工企业设计防火规范》，对罐区电气设备作如下设计：
（1）罐区电缆应采用阻燃型，并宜架空敷设。
（2）罐区防爆型电气设备采用隔爆型电气设备。
（3）罐区应设置防雷接地。
（4）罐区应采取静电接地措施，且静电接地部位为：
A.进出装置或设施处；
B.爆炸危险场所的边界；
C.管道泵及泵入口永久过滤器、缓冲器等。
5.1.3自动化安全仪表设备
液化气密度为空气密度的1.5一2.0倍，泄漏后液化气向下逸散，在管道和球罐的下部应安装固定式可燃气体检测仪，信号引至操作室，保证球罐区内可嫩气体浓度在安全范围内。
同时，在设计时应考虑在罐区外围均匀布置火灾报警设施,方便液化石油气泄漏时的及时报警和信息传递，在液化气泄漏初期就能采取有效措施，防止事态进一步扩大。
球罐上除采用智能液位计进行液位远传检测报警外，还需要设置独立的接触式高液位、高高液位报警和低液位报警，高高液位报警和罐根阀门联锁，液位一旦超高，自动联锁切断进料。
操作室内的液位报警采用高分贝的声光报警器。
在球罐上还需要设置气相和液相压力的检测并实现报警。
5.1.4安全泄压设备
为防止球罐的使用压力超过设计压力而发生物理性爆炸，液化石油气球罐必须设置安全阀。
为保证1年一次的安全阀校验期间，或者单个安全阀本身发生故障时，球罐仍能正常运行，球罐应设两个安全阀，且每个都能满足事故状态下最大泄放量的要求。
安全阀的设计计算按《压力容器安全技术监察规程》中的公式进行。
安全阀的定压值略小于球罐的设计压力。
安全阀应与低压瓦斯管网或火炬系统相连。
泄压时实行密闭排放，确保安全阀起跳时，球罐区内无液化气泄漏。
5.1.5事故注水设备
在液化气泵的入口应设水线，球罐发生泄漏时，利用液化气泵向球罐注水，注水后液化石油气和水分层，水在下部，液化石油气因为水的注入而液面升高,泄漏点被置于水面以下,可以减少或终止液化石油气的泄漏，为堵漏创造条件。
平时泵入口水线与液化石油气系统加双阀并用8字盲板隔离，罐区发生泄漏时可迅速启用水线进行顶水作业。
5.1.6消防设备
在罐区周围应设置环行消防道，布置独立的高、低压消防管网，消防用水与生产用水分开。
在球罐上设置喷淋设施，同时起喷淋降温和消防的作用，喷淋水采用生产用水。
罐区内还应配备足够的消防灭火器材。
消防灭火器材的选用：
移动式干粉或泡沫灭火器
罐区灭火器最大保护距离不宜超过9m，且每个配置点的灭火器数量不应小于两个。
5.2自动化控制设计
5.2.1高危储运设施辨识
根据文献【6】，对高危储罐有如下规定:
改造范围：
涉及剧毒、易燃易爆化学品储罐区、库区；
构成重大危险源的液化气体、剧毒液体等重点储罐。
故LPG球罐属高危储罐。
5.2.2自动化控制要求
涉及改造范围内的生产装置和储存设施的化工企业要根据工艺特点、装置规模、储存形式和可控程度等，设置相应的安全联锁，温度、压力、液位的超限报警，可燃、有毒气体浓度检测信号的声光报警，自动泄压、紧急切断、紧急联锁停车等自动控制方式，或采用智能自动化仪表、可编程序控制器（PLC）、集散控制系统（DCS）、紧急停车系统（ESD）、安全仪表系统（SIS）等自动控制系统，尽可能减少现场人工操作，提高企业的安全自动控制水平。
5.2.3温度、压力、液位的超限报警装置
在罐区装置温度、压力、液位的超限报警装置。
对报警装置的报警值确定有如下规定：
（1）温度报警至少分为两级，第一级报警阀值为当地历史最高温度，当最高温度高于储存物质闪点时，取报警值为物质闪点。
第二级为第一级报警阀值的1.5-2倍。
（2）液位报警高低位各至少设置一级，报警阀值分别为高位限和低位限，
（3）压力报警高位至少设置两级，第一级报警阀值为正常工作压力的上限，第二级为容器设计压力的80%。
低位至少设置一级，报警阀值为正常工作
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