LNG液化天然气项目选用的安全评价方法简介.doc

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1、LNG液化天然气项目选用的安全评价方法简介 1.1 安全检查表安全检查表（Safety Check List，缩写SCL）是系统安全工程的一种最基本、最简便而广泛应用的系统危险性评价方法，它主要依据积累的经验、教训，通过邀请熟悉工艺过程与生产设备并具有丰富安全管理经验的人员充分分析评价对象，列出需检查的单元、部位、项目、要求等，进而根据相关法律、法规、规程、规范编制成安全检查表，然后按检查表所列项目，逐一对安全技术和管理进行检查。 1.1.1 评价内容工程建设方案安全初始评价是根据本项目的可行性研究报告，从安全卫生防护要求、自然灾害的威胁程度及抗御的可能性、外部环境影响等角度对厂址选择、总平面

2、布置等方面进行评价，并提出相的完善和防护措施，以达到工程的本质安全化要求。 1.1.2 评价方法将可行性研究报告的内容与国家相关的法规、标准、规范和规定的要求和相关的安全经验进行对比，以定性分析方法论证设计方案是否符合有关安全卫生的要求。 1.1.3 安全检查表的编制及评价分析安全检查表编制依据有：（1）国家、行业相关标准和规定；（2）国类企业有关安全管理经验；（3）以往事故案例。 1.2 预先危险性分析（PHA）预先危险性分析又称初步危险分析，主要用于对危险物质和装置的主要工艺区域等进行分析。常用于项目装置在开发初期阶段分析物料、装置、工艺工程以及能量失控时可能出现的危险性类别、条件及可能造

3、成的成果，作宏观的概略分析，其目的是辨识系统中存在的潜在危险，确定其危险等级，防止这些危险发展成事故。1.2.1预先危险性分析的功能主要有：（1）大体识别与系统有关的主要危险；（2）鉴别产生危险的原因；（3）估计事故出现对人体及系统产生的影响；（4）判定已识别的危险性等级，并提出消除或控制危险性的措施。 1.2. 2步骤（1）对系统的生产的目的、工艺过程及操作条件和周围环境进行调查了解；（2）收集以往的经验和同类生产中发生过的事故情况，查找能够造成系统故障、物质损失和人员伤害的危险性；（3）根据经验、技术诊断等方法确定危险源；（4）识别危险转化条件，研究危险因素转变成事故的触发条件；（5）进行

4、危险性分级、确定其危险程度，找出应重点控制的危险源；（6）制定危险防范措施。 1.2.3危险性等级危险程度可划分为四个等级，见附表3-1。附表3-2 危险性等级划分级别危险程度可能导致的后果I安全的（可忽视的）不会造成人员伤亡和系统损坏。II临界的处于事故的边缘状态，暂不至于造成人员伤亡、系统损坏或降低系统性能，但应予以排除，可采取控制措施。III危险的会造成人员伤亡和系统损坏，要立即采取防范措施。IV灾难性的造成人员重大伤亡及系统严重破坏的灾难性事故，必须予以果断排除并进行重点防范。 1.2.4评价内容对各单元生产/储存过程存在的各种因素（类别、分布）、出现的条件和事故能造成的后果进行宏观、

5、概略的系统分析。1.3 危险度分析评价5.1.1 评价内容和评价方法5.1.1.1 评价内容借鉴日本劳动省化工企业安全评价六阶段法，对本项目的各生产单元的危险度进行评价。5.1.1.2评价方法借鉴日本劳动省化工企业安全评价六阶段法的定量评价表，结合我国的石油化工企业设计防火规范（GB50160-92，1999年版）等规范，将此定量评价表的取值内容做了部分修改，编制一个适合我国标准的“危险度评价取值表”。同样规定单元危险度由物质、容量、温度、压力和操作五个项目共同确定，其危险度分别按A=10分、B=5分、C=2分、D=0分赋值计分，由分数之和确定各单元的危险等级。危险程度分级标准见表5-4。表5

6、-4 危险程度分级标准单元赋值累计等级危险程度16分以上高度危险1115分中度危险10分以上低度危险16分以上是具有高度危险（级）的单元、1115分为具有中度危险（级）的单元，10分以下为低度危险（级）单元。以其中单元最大危险度作为本装置的危险度。1.4 事故树分析（FTA） 1.1.1事故树分析方法介绍事故树分析（Fault Tree Analysis,缩写FTA）又称故障树分析，是一种演绎和系统安全分析方法。它是从要分析的特定事故或故障开始，层层分析其发生原因，一直分析到不能再分解为止；将特定的事故和各层原因（危险因素一）之间用逻辑门符号连接起来，得到形象、简洁地表达其逻辑关系（因果关系）

7、的逻辑树图形，即事故树。通过对事故树简化、计算达到分析、评价的目的。 1.1.2事故树分析基本步骤（1）确定分析对象系统和要分析的各对象事件（顶上事件）。通过经验分析、事故树分析和故障类型和影响分析确定顶上事件（何时、何地、何类）；明确对象系统的边界、分析深度、初始条件、前提条件和不考虑条件，熟悉系统、收集相关资料（工艺、设备、操作、事故等方面的情况和资料）。（2）确定系统事故发生概率、事故损失的安全目标值。（3）调查原因事件调查与事故有关的所有直接原因和各种因素（设备故障、人员失误和环境不良因素）。（4）编制事故树从顶上事件起，一级一级往下找出所有原因直到最基本的原因事件为止，按其逻辑关系画

8、出事故树。每个顶上事件相应一株事故树。（5）定性分析按事故树结构进行简化，求出最小割集和最小径集，确定各基本事件的结构重要度。（6）定量分析找出各基本事件的发生概率，计算出顶上事件的发生概率，求出概率重要度和临界重要度。（7）结论当事故发生概率超过预定目标值时，从最小割集着手研究降低事故发生概率的所有可能方案，利用最小径集找出消除事故的最佳方案；通过重要度（重要系数）分析确定采取对策措施的重点和先后顺序；从而得出分析、评价的结论。具体分析时，要根据分析的目的、人力物力的条件、分析人员的能力选择上述步骤的全部或部分内容实施分析、评价。1.5 道化学火灾、爆炸指数分析评价1.5.1 道化学（DOW

9、）评价方法简介道化学公司（DOW）火灾、爆炸危险指数评价法（第7版）根据以往的事故统计资料、物质的潜在能量和现行的安全措施情况，利用系统工艺过程中的物质、设备、物量等数据，通过逐步推算的公式，对系统工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸危险、反应性危险进行评价的方法。评价方法如下：根据单元物质系统MF、工艺条件（一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险F2），通过一系列计算（单元火灾爆炸指数F&E、影响区域、破坏系数DF计算）确定单元火灾爆炸危险程度（最大可能财产损失及采取安全后的最大可能财产损失MPPD、最大可能损失日MPDO和停产损失BI），并与安全指标比较，判断事故损失能否被接受的评价方法。1

10、.5.2评价程序（见下图）确定工艺单元危险系数F3=F1F2确定火灾、爆炸指数F&E1=F3物质系数确定暴露面积确定暴露区域内财产更换价值确定基本MPPD确定实际MPPD确定MPPD确定BI计算安全措施补偿系数C1=C2C3确定危害系数选取工艺单元确定物质系数计算一般工艺危险系数F1计算特殊工艺危险系数F2图3-1（DOW）火灾、爆炸危险指数评价法（第七版）评价程序序1.5.3评价过程确定评价单元。包括评价单元的确定和评价设备的选择。求取单元内重要物质的物质系数MF。重要物质是指单元中以较多数量（5%以上）存在的危险性潜能较大的物质。物质系数（MF）是表述物质由燃烧或其它化学反应引起的火灾、爆

11、炸过程中释放能量大小的内在特性，它由物质可燃性Nf和化学活泼性（不稳定性）Nr求得。根据单元的工艺条件，采用适当的危险系数，求得单元一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2。一般工艺危险系数F1是确定事故损害大小的主要因素。特殊工艺危险系数F2是影响事故发生概率的主要因素。求工艺单元危险系数F3。F3=F1F2。求火灾、爆炸指数F&EI。F&E1=F3MF它可被用来估计生产过程中事故可能造成的破坏。用火灾、爆炸指数值查出单元的暴露区域半径R（m），并计算暴露面积A。A=R2（m2）确定安全措施补偿系数C。安全措施补偿系数C为工艺控制补偿系数C(1)物质隔离补偿系统数C2、防火措施补偿系数C3

12、三者的乘积，即C=C1C2C3。计算安全措施补偿后的火灾、爆炸指数F&E1。1.6 事故后果模拟分析评价1.6.1 蒸汽云爆炸(VCE)后果模拟蒸汽云爆炸是指当泄漏到空气中的易燃易爆物质与空气混合，形成的云状混合物的浓度处于爆炸极限范围内时，遇到点火源发生的爆炸，其主要危害形式是冲击波。单罐液化天然气泄漏后引发蒸汽云爆炸，其后果可以采用TNT当量法和超压准则来预测。1.6.1.1 蒸汽云爆炸的TNT当量蒸汽云爆炸的TNT当量WTNT计算式如下： WTNT aWfQf /QTNT式中：WTNT蒸汽云的TNT当量（kg）；a蒸汽云的TNT当量系数；Wf蒸汽云爆炸中燃烧掉的总质量（kg）；Qf燃料的

13、燃烧热；QTNTTNT的爆热（MJ/kg）。如果储罐内的液化天然气全部泄漏，则： Wf kV式中：k单罐充装系数；泄漏前储罐内液化天然气的密度；V储罐的容积； 1.6.1.2 蒸汽云爆炸的伤害分区利用超压准则模拟预测单个LNG储罐泄漏后发生蒸汽云爆炸得后果，为了估算爆炸所造成的人员伤亡情况，将危险源周围依次划分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。死亡区：该区内的人员如缺少保护，则被认为无例外地蒙受严重伤害或死亡，其内径为零，外经为R1（m），该圆周处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为50%，计算式为： R1 11.6（WTNT/1000）0.37重伤区：该区内的人员如缺少保护，则被认为将去

14、例外地蒙受严重伤害，极少数人可能死亡或受轻伤。其内径为R1，外经为R2（m），计算式为：Ps 0.137Z-3 + 0.119Z-2 + 0.269Z-10.019ZR2/(E/P0)1/3E WTNTQTNT 53038.74.50 238674.15 MJ式中：Ps引起人员重伤冲击波峰值； E爆源总能量（MJ）； P0为环境压力； QTNTTNT的爆热（MJ/kg）。轻伤区：该区内的人员如缺少保护，绝大多数人将遭受轻微伤害，少数人将受到重伤或平安无事，其内径为R2，外经为R3（m），计算式为： Ps=0.137Z-3+0.119Z-2+0.269Z-1-0.019Z=R3/(E/P0)1/

15、3E=WTNTQTNT 式中：Ps引起人员重伤冲击波峰值，为17000Pa； E爆源总能量（J）； P0为环境压力（近似为101325Pa）； QTNTTNT的爆热（MJ/kg）。安全区：该区的人员不会受到伤害，死亡的概率几乎为零。该区内径为R3，外经为无穷大。1.6.1.3 蒸汽云爆炸对建筑物的破坏蒸汽云爆炸会对爆源周围的建筑物等设施造成不同程度的破坏，导致直接的经济损失，根据蒸汽云爆炸对周围建筑物破坏的不同程度，按照下表确定其破坏等级，然后计算财产损失半径R财，计算公式为： R财 KUWTNT1/3/（1+（3175/WTNT）2）1/6 式中：R财财产损失半径；KU破坏系数；WTNT爆源

16、的TNT当量(kg)。1.6.2 沸腾液体扩展蒸汽爆炸(BLEVE)事故后果模拟分析1.6.2.1 火球当量半径R和持续时间火球当量半径：R 2.9 Wf1/3火球持续时间：t 0.45 Wf1/3式中：R火球当量半径，m；t火球持续时间，s；Wf火球中消耗得可燃物质量，kg；多罐储存时按多罐总容量的90计，单罐充装系数取90%。1.6.2.2 死亡、重伤、轻伤和财产损失热通量当伤害几率5时，不同伤害程度热通量的计算公式如下：死亡热通量量：Pr 37.23 + 2.56 ln(tq14/3)重伤热通量：Pr 41.14 + 1.0188 ln(tq24/3)轻伤热通量：Pr 39.83 + 1.0186 ln(tq34/3)财产损失的热通量 q 6730 t +25400按上述不同伤害所需的热辐射通量，计算伤害，破坏半径。热辐射通量公式为：qr q0 R2 r(10.058 Inr)/(R 2+ r2)3/2式中：qr热辐射通量，k W/m2；q0火球表面辐射通量；R火球当量半径，m；r到火球中心的距离，m。