２０１１年第３７卷第９期 工业安全与环保 Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１１ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ・ 一７ ・ 石油化工储存装置定量风险评价方法研究＊ 张晶晶 张礼敬 陶刚 （江苏省城市与工业安全重点实验室，南京工业大学城市建设与安全工程学院南京２１０００９） 摘要提出通过基础失效概率数据库、事故树分析、事件树分析３种方式来确定重大事故的发生概率。阐述了外界 气象条件和人员分布情况对风险的影响和确定方法，给出了利用区域网格方式计算装置在乎面某点的个人风险叠加模型和 社会风险计算方法。最后，研制开发了石油化工储存装置定量风险评价软件，利用该软件计算了某化工厂４个储存装置所 产生的个人风险在厂区的分布，计算结果较好地反映了厂区的风险状况。 关键词定量风险评价储存装置事故概率石油化工风险评价软件 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｒｉｓｋ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇｉｉ．ｇ ＺＨＡＮＧＩＺｊｉｎｇ ＴＡＯＧａｎｇ （Ｊｉａｎｇｓｕ ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｄ，Ｕｒｂａｎ ａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｓｃ＇ａｙ，Ｓｃｈｏｏｌ矿Ｕｒｂａｎ Ｃｏｎｓｔｎ￣ｉｏｎ ａｎｄ ＆ｇａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉ￣ｉｔｙ ｏｆＴｅｄｍｏｌｏｇｙ ｌＷｎｊｉ￣２１０００９） Ａ】ｂｓ灯ａｃｔ Ｆｉｒｓｌｔｙ，ｔｈｒｅｅ ｗａｙｓ，ｂａｓｉｃｆａｉｌｕｒｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｙｔ ｄａｔａｂａｓｅ，ｆａｕｌｔ ｔｒｅｅ ａｎａｌｙｓｉｓ（ｒｒＡ）ａｎｄ ｅｖｅｎｔ ｔｒｅｅ ａｎａｌｙｓｉｓ（ＥｒＡ）ａｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄｔｏ ｄｅｔｃｎｒ，ｌｎｅ Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｙｔ ｏｆｍａｊｏｒ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ；ｓｏｃａｎｄｌｙ，ｉｔｉｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄ ｐｏｕｐｌａｔｉｏｎ ｄｅｎｓｉｙｔ Ｏｉｌ ｈｔｅ ｒｉｓｋａｎｄｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄ ａｌｓｏｍｅｔｈｏｄ ｏｆｕｓｉｎｇ ｇｏｎｅ一 ｄｍｏｄｅｌｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｒｉｓｋａｎｄ ｓｏｃｉｌａｒｉｓｋｉｓ＃ｖａｎ；ｆｉｎａｌｌｙ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｒｉｋｓ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ。ｗｈｉｃｈｉｓ ａｐｐｌｉｄｅｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ０ｆｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｒｉｋｓ ｐｒｏｄｃｕｅｄｉｎｆｏｕｒ ｓｔｏｒａｇｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ｏｆ ａ ｅｈｅｍｉｃｕｌｆａｃｔｏｒｙａｎｄｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｂｅｔｔｅｒ ｅｘｐｒｅｓｓｔｈｅ ｒｉｓｋ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅｆａｃｔｏｒｙ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｒｉｓｋ￣ｍｅｎｔ ｓｔｏｒａｇｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｙｔ ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｉｋｓ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｏ 引言 数据源有两个，一个是荷兰的研究小组于１９８２年在ＣＯＶＯ 石油化工行业属于高风险行业，例如，１９９８年，西安市煤 研究报告中公布的统计数据＿３Ｉ４ ；还有一个是挪威船级社 气公司液化气管理所储罐区发生了一起因液化气泄漏而引 （ＤＮＶ）在２００５年公布的统计数据【５ｌ。 发的恶性火灾爆炸事故，事故造成ｌ１人死亡、１人失踪、３３ 对于管线泄漏，国外一些研究者给出了更详细的统计结 人受伤。炸毁４００ ｎｄ球罐２个，１００ ｍ３卧式储罐４个，烧毁 果［６Ｉ。 气罐车１０余辆，经济损失惨重…１。对这类装置进行定量风 将以上多个基础数据库进行有机的结合，就可以得到石 险评价，分析重大事故发生的概率和事故后果影响程度，得 油化工领域中储存装置及其附属设备的泄漏失效概率。 到装置所导致风险的大小以及风险的分布区域，对预知事故 在对储存装置的定量风险评价过程中，主要是利用事故 的存在形式和减少事故发生后的人员伤亡、社会影响，可以 树的定量分析来确定导致装置失效泄漏的初始事件或导致 起到非常重要的作用。 事故发生的初始事件的发生概率，这些事件被确定为顶上事 １储存装置事故类型及概率确定 件。基本事件（即底事件）的发生概率，一般由统计方法得出 １．１储存装置事故类型 的基础失效数据库得到，然后由事故树图并通过一定的数学 石油化工企业中常见的储存装置有储罐、槽车、气瓶等。 计算方法，最后求出顶上事件的发生概率。 一般来说，可以认为所有的事故都是因为储存装置失效导致 使用事件树分析，可以实现对重大事故发生概率的计 内部物料泄漏引发的，这些事故包括中毒事故、池火灾、喷射 算。在事件树分析过程中，由初始事件向右展开，每一个分 火灾、蒸气云爆炸等。 支将会导致２种不同的事故发展态势。如果知道初始事件 １．２事故发生概率确定方法 的发生频率和每种分支情况发生的条件概率，则应将其标注 对于石油化工领域的储存装置而言，装置自身失效导致 在相应的分支上。将导致某一结果的各个事件发生的频率 危险物质的泄漏是引发相关重大危险源发生火灾、爆炸、中 和条件概率相乘，便能求出该结果的发生概率。 毒气体扩散等事故的根源，装置泄漏概率［２】的确定是分析重 ２气象条件信息 大事故发生概率的前提条件，是进行定量风险评价的基础。 由于复杂的气象条件会对风险计算产生不同的影响，因 泄漏的部件主要包括容器、管道、泵体、压缩机、阀门等。由 此，在进行储存装置的定量风险评价时，确定评价对象所处 于我国在这方面的基础统计数据较少，研究过程中通常采用 的气象条件是非常重要的。在描述气象条件信息时，要同时 国外的数据。在定量风险评价（ＱＲＡ）研究领域广泛应用的 兼顾到风向、风速、风频、大气稳定度、气温这５组参数。 ＊基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）（编号：２００７ＡＡ０６Ａ４０２）。 ・ ８・ ３风险计算方法 个人风险是指区域内的不同危险装置在某固定位置的 图与风险分布在一张图上显示）。 表１储存装置信息 人员的个体死亡概率。个人风险体现为区域内地理图上的 风险等值线。社会风险为能够引起大于等于』、ｒ人死亡的所 有不同危险装置的事故累计频率Ｆ。一般用社会风险曲线 （Ｆ一Ⅳ曲线）表示。 石油化工储存装置所处区域内的任一危险装置，其在区 域内某一坐标为（ ，＿ｙ）处产生的个人风险可由下式计算［’】： Ｒ（ ，Ｙ）＝ （ ，Ｙ） 对厂区的风险值进行计算，得到厂区的个人风险分布等 值线图见图３（风险等值线指标，１ ：１×１０一 ；２ ：１×１０一 ； ３ ：１×１０一 ；单位：ａ－１）。从风险分布图上可以看出，计算结 果较好地反映了整个厂区由于４个危险品储存装置所导致 的风险状况。 式中，Ｒ（ ，Ｙ）为该危险装置在位置（ ，Ｙ）处产生的个人风 险； 为该装置第ｉ个事故发生的概率； （ ，Ｙ）为由第ｉ个 重大事故在位置（ ，＇，）处引起个体死亡的概率； 为重大事 故的个数。区域内所有危险装置在点（ ，Ｙ）处叠加产生的 个人风险通过划分网格的方法得到，如图１所示。 ｛Ｉ ｊ ；～ ： ！ Ｉ Ｉ一ｔ Ｊ…ｒ ｒ一（ ・ｘ，ｒ ｝川～｝ Ｉ 『【 一 晟｝ Ｉ图３厂区个人风险分布等值线 图１ 个人风险计算网格叠加示意 首先，将评价对象区域划分为等间隔的网格区，每一个 网格均有唯一的坐标（ ，Ｙ），同时所有的装置在区域内的坐 ５结论 标点也是固定的。然后，计算区域内每一个装置对每一个网 格中心产生的个人风险，叠加后得到每一个网格中心总的个 人风险。将所有网格点计算的风险值与设定的风险标准值 进行判断比较，同时根据比较的结果在区域内用不同的颜色 进行标注，便得到区域内不同等级的个人风险的分布图。 ４储存装置定量风险评价软件 （１）国外定量风险评价中常用的部分基础泄漏概率数 据，解决了因国内该类数据缺乏而导致研究过程受阻的困 境。但国外数据在国内应用的适用性还待进一步验证。 （２）个人风险的计算应考虑当地的气象条件。采用对区域 划分网格的方式计算多装置、多事故在某一点产生的个人风险 的叠加。这种方式不仅能得到储存装置厂区内个人风险分布 图、等值线图，而且也能计算社会风险，得到Ｆ一Ⅳ曲线。 （３）在应用实例中，通过编制的计算机程序对某化工厂 内４个装置进行了风险计算，共考虑了３种事故类型，计算 了７次事故后果，得到了厂区的个人风险分布图。该分布图 较好地反映了由于储存装置导致的风险状况。 参考文献 ４．１软件系统简介 为了更好地计算石油化工企业内危险化学品储存装置 所构成的个人风险大小及个人风险分布，在前文研究方法的 基础上，研制开发了储存装置定量风险评价软件。软件的设 计原理见图２。 ［１］陆朝荣，张永国．西安市液化气爆炸事故的过程及分析［Ｊ］．油气 储运，１９９９，１８（１Ｏ）：４７—４９． ［２］于立见，多英全．定量风险评价中泄漏概率的确定方法探讨［Ｊ］． 载 入 中国安全生产科学技术，２Ｏ０７，３（６）：２７—３０． 个 人 风 电 子 地 图 【３ＪＲｉｊｎｍｅｎｄ Ｐｕｂｌｉｃ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ．Ｒｉｓｋ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｉｘ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ ｌ１ａｚａＩｄｍ瑁ｉｎ－ ｄｕｓｔｒｉｌａ ｏｂｊｅｃｔｓｉｎｔｈｅ ｒｕｊ，ｎａｎｄ ａ８ｌ∞［Ｒ］．Ｈｏｌｌａｎｄ：Ｒｅｉｄｅｌ。１９８２． ［４］Ｃｒｏｓｓｔｈｗａｉｔｅ Ｐ Ｊ，Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ Ｒ Ｄ，Ｈｕｒｓｔ．Ｒｉｓｋ ａｓ８ｅｓ Ｉｌｅｌｌｔ ｆｏｒ ｈｔｅ ｓｉｔｉｎｇ ｆｏ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｎｔ￣ｌｌ＂ｌｉｑｕｅｉｆｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓ［Ａ］．Ｉｃｈｅｍ Ｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｓｅｒｉｅｓ［Ｃ］，Ｎｏ １１０，１９８８． 险 分 重大事故发 布 厂区平 面地图 生概率确定 ［５］ＤＮＶ ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ．Ｎｅｗ ｇｅｎｅｉｒｃｌｅａｋｆｒｅｑｕｅｎｃｉｓｆｅｏｒｐｒｏｃｅｓｓ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ［Ｒ］． Ｗｉｌｅｙ ＩｎｔｅｒＳｅｉｅｎｅｅ，２００５． 气象信息确定 图２软件设计原理 ［６］ＦＡＧｉｆｏ￣１．Ｔｍｂｕｌｅｎｔ ｄｉｆｕｓｉｏｎ—ｔｙｐｉｎｇ ｓｃｌｌｅⅡＩｅｓ［Ｊ］．ＡＲｅｖｉｅｗ ０ｆＮｕｃｌｅ－ ８ｒ Ｓａｆｅｔｙ，１９７６，１７（１）：２１４—２１６． ４．２工程应用实例 某市化工园区内规划新建一化工厂，厂区的尺寸为１９０ ｍ×２５１．４ ｍ，储罐区的储存装置信息如表１。厂区年主导风 向为正西风，年平均风速为３．４ ｍ／ｓ，年平均气温为ｌ６．１℃。 厂区预配备职工１５０人，其中办公楼５Ｏ人，宿舍区约３Ｏ人， 其余约７Ｏ人分布于厂区其他各个位置（限于篇幅，厂区平面 ［７］吴宗之，多英全，魏利军，等．区域定量风险评价方法及其在城市 重大危险源安全规划中的应用［Ｊ］．中国工程科学，２００６，８（４）：４６ —４９． 作者简介张晶晶，女，１９８５年生，硕士研究生，２００８年毕业于南京 （收稿日期：２０１０—０９—１３） 工业大学。主要研究方向为城市公共安全。
