大型原油储罐定量评价及事故后果分析

摘要

随着我国石油储备战略的推进，我国已进入大型原油储罐建设的高速增长期，且石油储备库的集约化和存储设施的大型化成为石油储备工程发展的主要方向。原油储罐储备库的大型化和集约化发展，为国家原油储备带来便利的同时，也带来了很多灾难性的事故后果，在此背景下，安全定量评价及重大事故后果预测显得尤为重要。
　　通过分析原油的危险特性，并对原油储运场所的危险有害因素进行辨识，绘制了原油储罐发生火灾爆炸事故的故障树，并通过用Fault Tree软件求解了故障树的最小径集合，得出了基本事件的结构重要度，为模糊数学的评价指标确定和权重计算提供参考;通过查阅国内外典型的油罐事故案例资料，统计油罐的事故成因、事故类型，分析原油储罐可能发生的事故后果，为事故后果模拟分析提供案例支持。
　　利用模糊数学评价法和蒙德评价法，构造了原油储罐场所的定量评价体系。模糊数学从整体上给出了原油储罐的安全水平，并采用Matlab编程实现了矩阵特征根及特征向量的求解、一致性检验等问题，克服了多阶矩阵的求解问题，同时大大简化了计算量;采用蒙德法评价方法，对原油储罐单元进行定量评价，给出了评价单元物质的火灾、爆炸指数和毒性指标，对于蒙德法涉及系数繁多，评价指标复杂的情况，采用Visual studio软件利用VB语言编制了蒙德法评价软件，实现了蒙德法评价方法的软件化。故障数分析、层次分析法、模糊数学、蒙德法四种评价方法的结合，避免了由于某种评价方法的缺陷从而导致评价结果的失真。
　　综合分析了原油泄漏、扩散、火灾、爆炸、沸溢、喷溅事故。对于泄漏模型，采用了微积分的方法得到了更加精确的预测公式，并预测了泄漏孔径为20％管径到100％管径，泄漏时间为30min的泄漏量;扩散模型选用了高斯模型，借助Matlab给出了原油泄漏在隔堤内（泄漏量较少）、全部防火堤内（泄漏量较多）两种情况下，不同风速的扩散范围，给出了下风向、侧风向的爆炸危险区域和健康危害区域;对于池火灾事故，采用Mudan柱火焰模型，利用Matlab编程克服了有风条件下视角系数的计算困境，分别计算了原油油罐全面积火灾、隔堤内池火灾、防火堤内池火灾三种情况下，不同风速时，上风向和下风向的死亡半径、二度烧伤半径、一度烧伤半径和财产损失半径;对于原油储罐全面积火灾的沸溢喷溅问题，预测了水垫层为1m时，原油储罐液面不同高度时的喷溅时间，并计算了冷却着火罐和1.5D范围内，以及灭火6小时所需的消防水量、泡沫用量，以A-5Nomex消防战斗服为例，给出了不同风速下，上风向和下风向的消防救援人员的安全救援距离;采用TNT当量法，计算出了空油罐检修时发生爆炸、半油罐发生爆炸引发的二次爆炸、原油泄漏后的扩散爆炸三种情况下的死亡半径、重伤半径、轻伤半径、以及财产损失半径，并利用visual studio实现了爆炸模型的软件化。
　　通过采用Matlab编程或visual studio编制软件，解决了定量评价和事故后果分析中，手工计算难以完成，或者计算工作量太大的问题;通过定量评价了解了原油储罐场所的安全水平，为安全管理工作兼顾全面的同时，做到有侧重点;通过事故后果分析为建立有针对性的事故应急救援体系，实施有效的现场控制与处理提供科学依据和参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 背景介绍

1．2 易燃易爆场所定量评价方法概述

1．2．1 道化学(DOW)公司火灾、爆炸危险指数评价法

1．2．2 蒙德火灾、爆炸、毒性指数评价法

1．2．3 易燃、易爆、有毒重大危险源评价法

1．2．4 新型安全评价方法概述

1．3 重大事故后果分析概述

1．4 本文研究的目的和意义

1．5 本文的研究内容

第2章 原油储罐储运场所危险有害因素分析

2．1 原油的理化特性

2．2 工艺过程危险有害因素分析

2．2．1 原油储罐泄漏事故分析

2．2．2 浮顶油罐火灾爆炸危险性分析

2．2．3 原油罐区其他危险有害因素分析

2．2．4 危险有害因素存在的部位和场所辨识

2．3 原油储罐火灾爆炸故障树分析

2．3．1 故障树分析法概述

2．3．2 故障树分析步骤

2．3．3 原油储罐火灾爆炸故障数绘制

2．3．4 火灾爆炸故障树最小径集合及结构重要度分析

2．4 本章小结

第3章 原油储罐区定量评价体系的构建

3．1 模糊数学评价法

3．1．1 模糊数学评价法简介及评价步骤

3．1．2 评价项目概况

3．1．3 模糊数学评价指标体系的建立

3．1．4 模糊数学指标权重的确定

3．1．5 模糊数学模型的合成及求解

3．1．6 模糊数学评价结果分析

3．2 ICI蒙德法评价法

3．2．1 蒙德法简介

3．2．2 蒙德法和道化学方法的比较

3．2．3 评价单元的选取以及主要参数

3．2．4 蒙德法的评价程序

3．2．5 蒙德法评价过程系数的选择

3．2．6 蒙德法评价补偿系数前的指标计算

3．2．7 蒙德法评价补偿系数后的指标计算

3．2．8 蒙德法的计算机实现

3．2．9 蒙德法评价结果分析

3．3 本章小结

第4章 原油储罐场所重大事故后果分析

4．1 泄漏

4．1．1 泄漏设备及泄漏因素分析

4．1．2 泄漏量计算模型

4．1．3 泄漏参数选择及计算结果

4．2 扩散

4．2．1 原油蒸发量的计算

4．2．2 扩散模型

4．2．3 扩散系数的选择

4．2．4 计算模型的Matlab实现

4．2．5 扩散影响范围计算结果

4．3 池火灾

4．3．1 池火灾模型简介

4．3．2 池火灾Mudan模型计算步骤

4．3．3 Mudan模型的Matlab实现

4．3．4 Matlab计算结果

4．3．5 热辐射破坏准则及危害范围

4．4 沸溢与喷溅

4．4．1 沸溢与喷溅原因分析

4．4．2 喷溅时间预测

4．4．3 沸溢与喷溅的危害

4．4．4 沸溢与喷溅的预防和控制

4．5 蒸气云爆炸

4．5．1 爆炸危险性分析

4．5．2 爆炸危害模型的计算机实现

4．6 事故应急救援

4．7 本章小结

第5章 结论及展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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