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收稿日期:
2009-11-17道氏火灾爆炸危险指数法
在天然气输气管线风险评价中的应用
马玉林
(青海省环境科学研究设计院,青海 西宁 810007)
摘 要:为了确定天然气输气管线的火灾爆炸危险性,运用美国道(D O W)化学公司火灾、爆炸危险指数
法(第七版)对某天然气输气管线进行评价,得出了其安全措施补偿前后的火灾、爆炸指数(F ＆E I )、危险等级、暴露半径等指数。
关键词:风险评价;火灾爆炸危险指数法;天然气;输气管线
中图分类号:X 928.9 文献标识码:A 文章编号:1007-2454(2010)01-042-02
在天然气输气管线运行过程中,存在着因设计缺陷、设备质量不过关、误操作、管道腐蚀、外力因素以及自然灾害等各种风险因素引发事故的可能性。由于管道输送的介质为易燃易爆物品,且输气管线较长、输送压力较高,因此可能发生管线破裂引起大量天然气泄漏,并进一步引发火灾、爆炸等风险事故。对火灾、爆炸的危险度预先评价,及时采取针对性的预防措施,已经成为减少火灾
发生的重要手段,有关的评价方法很多,其中以美国的“道化法”和英国“蒙德法”应用最为广泛
〔1〕
。
本文针对某天然气输气管线工程可能存在的风险
因素,采用美国道化学公司火灾爆炸指数评价法(第七版)〔2〕
进行定性分析、预测和评估风险事故条件下的危险距离,并提出相应的事故防范措施和应急方案。
1 道化法(第七版)评价程序
“道化法”是由美国道化学公司最早提出的火灾、爆炸危险指数评价法,该评价法是以能代表重要物质在标准状态下的火灾、爆炸或放出能量的危险潜在能量的物质系数为基础,分别计算特殊物质的危险值、一般工艺危险值和特殊工艺危险值,再通过一定的运算得出“火灾爆炸危险指数”,并根据指数的大小对化工装置的危险性程
度进行分级。同时,根据不同的等级提出相应的安全预防措施和建议。“道化法”至今已发表了7个修订版本,通过修订,评价程序将更加简明,评价结果直观明了,提出的措施更具有实用价值。同时给出了美国消防协会(N F P A )的最新物质系数。
该法(第七版)的评价程序如图1
。
2 某天然气输气管线工程的评价
2.1 预评价单元。该天燃气输气管道位于海西州柴达木盆地,总长为180k m ,在此选择输气管线作为评价单元。
2.2 物质系数(M F )的确定。物质系数(M F )是表述物质由燃烧或其它化学反应引起的火灾、爆炸过程中释放能量大小的内在特性,代表正常环
青海环境 第20卷第1期(总第75期) 2010年3月
境温度和压力下物质的危险性,它取决于物质的可燃性N f和化学活泼性N r。物质系数的选取,原则上取混合单元内最大的物质系数为混合物的系数〔3〕。评价单元的输送物质为天然气,天然气主要成份为甲烷(C H4),占99.2%以上,查道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法第七版的附录A,甲烷物质系数为21,所以选取输送管道装置的M F=21。C H4为无色、无嗅、无味气体,相对密度为0.554(℃气体),0.415(-164℃,液体)。自燃点537℃,爆炸极限5.3%～15%(V%)。2.3 工艺单元危险系数(F3)的确定。将单元的工艺条件按照“一般工艺危险系数(F1)”和“特殊工艺危险系数(F2)”逐项打分,求得相应的系数F1和F2,那么,该单元的工艺危险系数(F3)为:F3 =F1×F2一般工艺危险系数(F1)是确定事故损害大小的主要因素,它包括放热反应、吸热反应、物料处理与输送、封闭或室内单元、通道、排放和泄漏控制等6项内容,以上6项并不是每项都选,而是根据实际情况选取,在输气管线评价中考虑物料储存和泄漏,在系数0.25～1.05中,选取0.6。F1是基本系数1.00和评价单元有关内容所选取系数的代数和,所以F1=1.00+0.6= 1.6。
特殊工艺危险系数(F2)是影响事故发生概率的主要因素,它包括毒性物质、负压操作、爆炸极限范围内或其附近的操作、粉尘爆炸、压力释放、低温、易燃物质和不稳定物质的数量、腐蚀、泄漏、明火设备的使用、热油交换系统、转动设备等12项内容。F2是基本系数1.00和评价单元有关内容所选取系数的代数和。在本评价中考虑选取毒性物质系数(0.20～0.80)取0.2,压力释放系数取0.60,易燃物质的数量系数取1.65,已采取防腐蚀措施系数取0.20,所以F2=1.00+0.2+ 0.6+1.65+0.2=3.65。
该单元的工艺危险系数(F3)为:F3=F1×F2 =1.6×3.65=5.84。工艺单元危险系数(F3)的正常值范围为1.00～8.00,如果F3的值大于8.00,则以最大值8.00作为最后的工艺单元危险系数。
2.4 火灾爆炸指数及固有危险度确定。火灾、爆炸危险指数(F＆E I)被用来估计生产过程中的事故可能造成的破坏,其值根据下式计算:F＆E I= M F×F3=21×5.84=122.6,对照道化学评价危险度等级标准(见表1),得出输气管线固有危险度等级为“中等”危险级。
表1道化学评价法危险等级标准
火灾、爆炸
指数(F＆E I)
1～6061～9697～127128～158﹥159危险等级ⅠⅡⅢⅣⅤ
危险程度最轻较轻中等很大非常大2.5 安全措施补偿系数(C)确定。道化学评价将安全措施分成三大类,即工艺控制(C1)、物质隔离(C2)、防火措施(C3)。每类安全措施又包括若干项,根据每项安全措施所起作用的大小给予适当的补偿系数。同一类中各项安全措施补偿系数之积为该类安全措施补偿系数。三类安全措施补偿系数之积为该评价单元的安全措施补偿系数
(C)。即:C=C1×C2×C3
2.5.1 工艺控制安全补偿系数(C1)。紧急截断装置:本单元有紧急截断装置,补偿系数为0.98;计算机控制:本单元采用计算机控制,补偿系数为0.99;操作规程/程序:本单元制定操作程序,补偿系数为0.96;其它工艺危险分析补偿系数为0.96;以上各值相乘得:C1=0.89
2.5.2 物质隔离安全补偿系数(C2)。远距离遥控阀:本单元具有遥控切断阀,补偿系数0.97;卸料排空装置:本单元具备天然气排空装置,补偿系数0.97;联锁装置:本单元装有锁装置,补偿系数0.98;以上各值相乘得C2=0.92。
2.5.3 防火设施安全补偿系统(C3)。钢质结构:本单元管道采用钢制结构,补偿系数0.96;电缆防护:本单元电缆采取防护措施,补偿系数0.96;以上各值相乘得C3=0.92。
所以安全措施补偿系数C=C1×C2×C3= 0.75。
2.6 采取安全措施后各评价单元危险等级。采取安全措施后各评价单元的火灾、爆炸危险指数值为F＆E I×C=122.6×0.75=91.95,经安全措施系数(C)补偿,管线的危险度降为“较轻”。
2.7 暴露半径和暴露区域。影响区域半径指评价单元发生火灾、爆炸事故时可能影响的区域半径,(下转第49页)
道氏火灾爆炸危险指数法在天然气输气管线风险评价中的应用 马玉林
