液化油氣田儲罐銷爆危險因素分析

由于企業的破產，湖北樊豐一家化工廠需要對三組503m傾斜液化石油氣儲液罐進行銷爆處理。液化石油氣屬于易燃易爆物質,一旦泄漏,極易與周圍空氣混合形成具有爆炸性的混合物,如遇明火就會引起火災或爆炸,其產生的爆炸沖擊波及爆炸火球熱輻射破壞強度和范圍極大,極易導致次生災害。國內外曾發生多起液化石油氣火災或爆炸事故。如1998年3月5日西安市液化石油氣站曾發生過火災事故,造成12人死亡,32人受傷,直接經濟損失達400多萬元。液化石油氣(LPG)主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯,均為易燃易爆氣體。液化石油氣與空氣混合氣的著火能量很低,為0.06～0.26mJ。在常溫常壓下液化石油氣極易揮發,遇空氣后體積迅速擴大250～350倍,氣態液化石油氣微毒,高濃度時有麻痹作用。為了系統分析液化石油氣罐在銷爆處理過程中可能存在的潛在危險因素,建立了以發生火災或爆炸事故為頂上事件的事故樹,筆者運用事故樹分析法對銷爆過程中可能發生的火災或爆炸事故進行安全評價,預先分析和判斷設備和工人操作中可能發生的危險及可能導致燃燒爆炸災害的條件。其目的是采取相應的管理手段和安全防范措施,最大限度地消除危險和限制事故的嚴重程度,把事故可能造成的人身安全和財產的損害減少到最低限度。1事故樹的主要內容事故樹分析程序按其目的和要求的精度不同而不同,一般采用以下分析程序:1)確定分析系統,即確定系統所包括的內容及其邊界范圍;2)熟悉分析系統,熟悉系統的整個情況,包括系統性能、運行情況、操作步驟及各種重要參數;3)調查系統發生事故的可能性,在收集過去事故實例和事故統計的基礎上,估計系統可能發生的事故;4)估計事故的危險等級,確定事故樹的頂上事件;5)調查與頂上事件有關的所有事件,這些原因事件包括:設備的元件故障,原材料、半成品、工具等的缺陷;生產管理,指揮、操作上的失誤和錯誤;以及影響頂上事件發生的環境因素;6)繪制事故樹圖,按照演繹分析的原則,從頂上事件起,逐級分析各自的直接原因事件,根據彼此間的邏輯關系,用邏輯門的連接方法,上一層事件是下一層事件的必然結果,下一層事件是上一層事件的充分條件;7)事故樹的定性分析,主要內容有:計算事故樹的最小割集或最小徑集;計算基本事件的結構重要度;分析各事故類型的危險性,確定防范措施;8)事故樹的定量分析,主要內容有:確定引起事故發生的各基本事件的發生概率;計算事故樹頂上事件的概率;計算基本事件的概率重要度和臨界重要度;9)安全評價,根據頂上事件可能發生的事故概率及系統嚴重度確定系統損失率,評價系統的危險性,找出降低頂上事件事故概率的最佳方式。事故樹評價最突出的優點是可以評價出事故發生的概率和找出事故的直接原因事件,并可以分析出事故的潛在原因事件。由于事故的直接原因事件概率不易統計,所以目前一般不作事故概率計算,但可以進行定性分析,找出事故原因事件,這是十分重要的。選取“火災或爆炸事故”作為頂上事件,認真分析在銷爆過程中可能引起火災或爆炸事故的因素之后,建立了事故樹,目的在于尋找導致頂上事件發生最直接的、必要的和充分的原因。銷爆過程中火災或爆炸事故樹圖見圖1,事故樹中各代碼的含義見表1。2運行樹分析2.1x7+ax3x8+ax3x6+ax3x6+ax3x6+ax3x8+ax3x8+ax3x6+ax9x6+ax9x8+ax9x8+ax9x6+ax9x8+ax9x8+ax9x8+ax9x8+ax9x8+ax9x8+ax9x8+ax9x8Τ=Aba=aX1X5+aX1X6+aX1X7+aX1X8+aX2X5+aX2X6+aX2X7+aX2X8+aX3X5+aX3X6+aX3X7+aX3X8+aX4X5+aX4X6+aX4X7+aX4X8+aX9X5+aX9X6+aX9X7+aX9X8+aX10X11X12X5+aX10X11X12X6+aX10X11X12X7+aX10X11X12X82.2x.6.2通過對事故樹的分析,可以得到24個最小割集:K1={a,X1,X5},K2={a,X1,X6},K3={a,X1,X7},K4={a,X1,X8},K5={a,X2,X5},K6={a,X2,X6},K7={a,X2,X7},K8={a,X2,X8},K9={a,X3,X5},K10={a,X3,X6},K11={a,X3,X7},K12={a,X3,X8},K13={a,X4,X5},K14={a,X4,X6},K15={a,X4,X7},K16={a,X4,X8},K17={a,X9,X5},K18={a,X9,X6},K19={a,X9,X7},K20={a,X9,X8},K21={a,X10,X11,X12,X5},K22={a,X10,X11,X12,X6},K23={a,X10,X11,X12,X7},K24={a,X10,X11,X12,X8}。2.3要度系數及要度系數根據以上結果,運用結構重要度近似判別式Ιφ(i)=1-Πii∈kj(1-12nj-1)可以計算出12個基本事件和1個條件事件的結構重要度系數。計算結果如下Ιφ(a)=0.9976Ιφ(1)=Ιφ(2)=Ιφ(3)=Ιφ(4)=Ιφ(9)=0.6836Ιφ(5)=Ιφ(6)=Ιφ(7)=Ιφ(8)=0.7775Ιφ(10)=Ιφ(11)=Ιφ(12)=0.2275因此Ιφ(a)＞Ιφ(5)=Ιφ(6)=Ιφ(7)=Ιφ(8)＞Ιφ(1)=Ιφ(2)=Ιφ(3)=Ιφ(4)=Ιφ(9)＞Ιφ(10)=Ιφ(11)=Ιφ(12)2.4火災或爆炸事故由計算結果可以看出,LPG達到爆炸極限是銷爆過程中發生火災或爆炸事故的主要因素。條件事件a(達到爆炸極限濃度)結構重要度最大,是燃爆事故發生的最重要條件,因此,在銷爆的過程中必須采取必要的預防措施,避免LPG達到爆炸極限。3增加了火災的危險性通過對LPG火災或爆炸事故的分析與評價,可以看出在液化石油氣儲罐銷爆過程中存在很多危險因素。由于LPG的相對密度較大,不易向上逸散,如果發生泄漏,會像水一樣往低洼處流動,并積存在低洼處不易被風吹散,或沿地面任意飄逸,液化氣的爆炸下限小于2%,在爆炸范圍內火焰傳播速度可達每秒數千米,這就增加了火災危險性和破壞性。為確保銷爆工作安全順利進行,根據事故樹分析提出相應的安全預防措施。1進入現場的人員必須做到對進入現場操作的工人進行培訓,要求持證上崗,確保進入現場的人員都必須做到:懂原理、懂構造、懂性能、懂工藝流程,會操作、會排除故障。銷爆現場必須嚴格執行工房定員、定量制度。2穿釘鞋進銷爆所有現場工作人員必須穿防靜電工作服,禁止穿釘鞋進入銷爆現場;禁止將通訊工具(如手機等)帶入現場。工作過程中要做到輕拿輕放,嚴禁明火作業;嚴禁敲打、錘擊管線、設備。3罐區內采用巖石、空氣和液壓清洗儲罐帶孔用惰性氣體置換儲罐內LPG時,要派2～3名責任心強,有多年工作經驗的工人操作,其余人員撤到警戒線外。置換過程中要經常測量空氣中LPG的濃度,確保LPG濃度小于爆炸極限。用惰性氣體置換后,打開入孔,將儲罐內注滿清水,然后通入水蒸氣加熱清水,浸泡24h。此時就會有一定量的LPG排到空氣中,這時如果遇到引火源,就會發生火災。所以要盡量減少負責其他工作的人員和人員走動。將儲罐中的清水排出,用高壓水清洗儲罐內壁時要限制水流速度,以免形成空間電場,當用洗槍沖洗儲罐內壁時,水流撞擊在內壁鐵板上,水柱變成微小水滴飛散,在這種情況下,水滴是帶靜電的帶電粒子,分散在儲罐內的空間中,出現很強的空間電荷。儲罐內的空間電位,越靠近儲罐越低,而離儲罐最遠的