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1、 加油站重大危险源分级管理 与风险控制评价初探 唐开永 欢迎交流和切磋！ 唐开永，男，45岁，大学文化。四川省 职业安全健康专家。注册安全工程师、 安全评价师。 通讯地址：四川省内江市交通路55号； 邮 编：641000； E-mail： Tanrky7009 ； 联系电话：15828707009 摘要 本文根据加油站安全评价实践，运用重大危险 源快速评价理论和岩土中爆炸的研究成果，对 我国现行标准汽车加油站重大危险源分级管理 与风险控制进行了应用性研究，得出了我国现 行加油站重大危险源属于四级重大危险源，并 提出了加油站风险控制指标体系和控制程度判 定意见。 关键词：风险评价；重大危险源；加
2、油站 1.加油站重大危险源概述 危险物质特性及临界量 重大危险源类别 周围环境影响 1.1危险物质特性及临界量 加油站储存的90#、93#、97#等车用汽油属 于重大危险源辨识（GB182182000 ）中规定的第2类（易燃物质）中的低闪点易 燃物质（闪点闭口为-24）的第11种，储存 场所临界量为20T；而车用0#等柴油属于高 闪点易燃液体（闪点闭口为55），未列入 重大危险源辨识（GB182182000） 危险物质中，但在加油站重大危险源风险评价 时也应给予相应的关注。 1.2重大危险源类别 原国家安全生产监督管理局、国家煤矿 安全监察局关于开展重大危险源监督 管理工作的指导意见（安监管协
3、调字 200456号）将重大危险源分为7大类 。加油站属于第1类易燃、易爆、有毒物 质的储罐区（储罐）中的可燃液体储罐 区（储罐）重大危险源。按照国家现有 技术标准规定，加油站油品储罐应为直 接埋地方式。 1.3周围环境影响 加油站一般选在交通便利的地方，宜靠 近城市道路，但不宜选在城市干道的交 叉路口附近。一级加油站不应建在城市 建成区内。离居民住宅、生产单位、机 关团体、公共场所、交通要道或其他重 要公共建筑等应按照国家技术标准要求 保持安全防火间距或采取安全防护措施 。 2.加油站重大事故的发生原因和概率 发生原因 概率 加油站重大事故发生原因 加油站埋地油罐如果发生爆炸，主要是因罐内油
4、品蒸气达到爆炸 极限，形成爆炸性混合气体，遇静电火花、明火、高温、雷电等 引起的。埋地油罐爆炸事故，只要严格按照汽车加油加气站设 计与施工规范的规定，在防雷电、防静电、防电火花、防明火 、防高温、防泄漏漫溢等方面安全技术措施到位后，其发生概率 很小。同时，埋地油罐因为在土壤中爆炸，周围的土壤要吸收一 部分爆炸能量，爆炸波在地下衰减的较快，对地面影响范围小。 爆炸后，罐体上部所覆盖的砂土和四周充填的砂土均可起到灭火 和消减爆炸性混合气体形成的作用，使其难以形成液池火灾，而 发生二次或伴生火灾，有效的降低了事故后果。所以埋地油罐即 使因明火或高温等火源发生爆炸，其后果的严重性也远远小于地 上油罐。
5、 因此，加油站应严格按照国家标准规定，采用油罐直接埋地，严禁设在 室内或地下室内。 加油站重大事故发生概率 加油站因工艺管线泄漏或加油作业操作不当， 形成油蒸气遇明火或高温，引发火灾，由于其 燃烧物质质量有限，其后果比较而言较轻。加 油站油罐内油品是重大危险源所在，一旦失控 ，可能酿成重大事故。 加油站油罐埋地设置后有效地预防甚至杜绝了 地上油罐可能因泄漏、油蒸气等引发火灾事故 的可能性。从有关统计资料分析，近年来汽车 加油站埋地油罐几乎未发生过因泄漏、油蒸气 等引发的火灾事故。 3.加油站重大危险源快速评价方法介绍 重大危险源快速评价方法主要依据重大 危险源可能导致的事故后果进行评价， 以预
6、测事故发生的死亡半径为主要评价 指标，以死亡半径的大小进行重大危险 源的分级。 评价原则与假设条件 重大危险源快速评价方法遵循最大危险原则和概率求 和原则。即如果危险源具有多种危险物质或多种事故 形态，按后果最严重的危险物质或事故形态考虑；如 果一种危险物质具有多种事故形态，且它们的事故后 果相差悬殊，则按后果最严重的事故形态考虑。如果 一种危险物质具有多种事故形态，且它们的事故后果 相差不太悬殊，则按统计平均原理估计总的事故后果 考虑。在估算事故后果时，假设事故的伤害效用是各 向同性，且无障碍物；伤害区域以单元的中心为圆心 、以伤害半径为半径的圆形区域。 事故后果计算模型的确定 加油站可能发
7、生的事故中以埋地油罐爆 炸后果为最严重。其原因是油罐内油品 气化形成混合性爆炸气体并达到爆炸极 限，遇明火或高温造成的。因此，不适 用蒸气云爆炸的伤害模型。可采用范登 伯格（Van den Berg）和兰诺伊（ Lannoy）估计蒸气云爆炸的TNT当量 WTNT的公式。 事故后果计算模型的确定 加油站埋地油罐普遍埋设在砂质土壤中，发生爆炸应 属于在砂质亚粘土中的爆炸，其对周围人员和建筑物 的伤害主要决定于埋地油罐爆炸冲击波和爆炸振动速 度。由于埋地油罐爆炸和地上油罐爆炸的爆炸能量及 危害后果是不同的，当埋地油罐爆炸时，周围的土壤 要吸收一部分能量，爆炸的影响范围比较小。就爆炸 后果来看，储罐设
8、置在地下要比在地上安全。根据有 关研究资料，埋地储罐爆炸其死亡半径、重伤半径、 轻伤半径、安全距离分别相当于地上储罐的74.5%、 57.6% 、46.9% 、40.7%；随着伤害程度的减轻， 埋地储罐在砂质土壤中爆炸与地上储罐在空气中爆炸 之比成递减规律。 事故后果计算模型的确定 因此，如果仍运用现有的地上油罐重大事故后果的评 价方法如易燃、易爆、有毒重大危险源评价法、重大 事故后果分析方法、火灾爆炸指数法等对埋地油罐罐 内油蒸气爆炸后果进行估算，误差将会很大。因此， 应从能量释放的角度出发，以岩土中的爆炸理论为基 础，利用爆破技术中已经得出的结论，来研究埋地油 罐爆炸事故的爆炸能量及危害后
9、果。目前可以应用 G.M莱克霍夫关于在砂质亚粘土中爆炸试验得到的爆 炸冲击波与距离的关系式进行估算，能较近似的模拟 出埋地油罐爆炸事故伤害结果。为政府和企业编制事 故应急预案，进行汽车加油站储油罐重大危险源管理 提供较为科学的依据。 4.加油站重大危险源伤害结果 模拟 埋地油罐爆炸能量 爆炸冲击波对人员伤害和建筑物破坏范 围 加油站重大危险源分级管理意见 4.1埋地油罐爆炸能量 计算公式 WTNT=Qf/QTNTWf 式中：WTNT蒸气云的TNT当量，； 蒸气云的当量系数，通常取4%； Qf燃料的燃烧热，MJ/；查美国DOW公司火灾爆 炸指数法附录物质系数和特性表并换算，汽油为 43.7 MJ
10、/，柴油为43.5 MJ/； QTNTTNT的爆炸热，4.52 MJ/； Wf蒸气云爆炸中燃烧掉的总质量，。 4.1埋地油罐爆炸能量 埋地储油罐爆炸能量计算 车用汽油爆炸极限，根据有关资料爆炸 下限为1%，上限为8%；柴油爆炸下限 为0.6%，上限为6.5%。埋地储罐爆炸 一般是罐内油品蒸气形成爆炸性混合气 体，遇到明火或高温等火源发生爆炸。 因此应以油罐容积为限，计算其达到爆 炸极限时油品蒸气的爆炸能量。 4.1埋地油罐爆炸能量 埋地储油罐爆炸能量计算 已知汽油相对标准状态下干空气的密度为3.5。标准状态下干空 气密度为1.293/m。（柴油爆炸能量为汽油的50%，按照最 大危险原则考虑，可
11、按50%比例折合成汽油计算。） 设油罐容积为X，且假设整个储罐为一个点爆炸源。设1m达到 爆炸极限的汽油蒸气质量为，则有： 下=3.51.2931%=0.045255， 上=3.51.2938%=0.36204 代入上式，则 Wf=X。 根据已知条件，可对现国家规定的一、二、三级汽车加油站地下 储油罐可能的爆炸能量计算如下： 表1 汽车加油站埋地罐爆炸能量计算 加油站等级 三级 二级 一级 油罐最大总容积 （m） 60120180 爆炸能量（ WTNT，） 1.058.402.1016.83.1625.20 表2 汽车加油站常用埋地罐单罐爆炸能量计算 油罐最大 容积m） 10 20 30 40
12、 50 爆炸能量 （WTNT ，） 0.181.40.352.80.534.20.75.60.887 4.2爆炸冲击波对人员伤害和 建筑物破坏范围 计算公式 Pm=8R/(WTNT)1/3-3 式中：Pm爆炸冲击波超压，f/cm； R爆心到所研究点的距离，m； WTNT蒸气云的TNT当量，。 根据上式， R=8 WTNT /Pm1/3 埋地储油罐爆炸冲击波对人员伤害范围计算 根据爆炸事故后果模拟评价方法中的超 压准则，冲击波对人体的伤害和建筑物 破坏作用如下表： 表3 人员伤害超压准则 序号伤害程度 超压P105（Pa ） 伤害情况 1轻微0.20.3轻微挫伤 2中等0.30.5 听觉、气管损
13、伤、中等 挫伤、骨折 3严重0.51 内脏严重挫伤，可能造 成死亡 4极严重1大部分人死亡 表4 建筑物破坏的超压准则 超压P10（Pa ） 破坏作用 超压P10（Pa ） 破坏作用 0.050.06门窗玻璃部分破碎 0.60.7 木建筑厂房房柱折 断,房架松动 0.060.1 受压面的门窗玻璃 大部分破碎 0.71砖墙倒塌 0.150.2窗框损坏 12 防震钢筋混凝土破 坏,小房屋倒塌 0.20.3墙裂缝 23大型钢架结构破坏 0.40.5墙大裂缝,房瓦掉下 4.2爆炸冲击波对人员伤害和建筑物破坏范围 设P=Pm，将爆炸能量计算结果代入 上式，可对现国家规定的一、二、三级 汽车加油站埋地储油
14、罐爆炸冲击波对人 员伤害和建筑物破坏最大范围（WTNT取 上限值）计算如下： 表5 汽车加油站埋地罐爆炸冲击波对人员最大伤害计算 加油站等级 三级 二级 一级 油罐最大总容积（m ） 60120180 最大爆炸能量（） 8.4016.825.20 人员死亡半径（m） 4.15.15.9 人员死亡伤害区域（ ） 5382109 人员重伤半径（m） 5.16.57.4 人员重伤伤害区域（ ） 82133172 人员轻伤半径（m） 7.08.810.0 人员轻伤伤害区域（ ） 154243314 安全距离（m） 8.811.012.6 表6 汽车加油站埋地罐爆炸冲击波对建筑物损坏计算 加油站等级 三
15、级 二级 一级 油罐最大总容积（m ） 60120180 最大爆炸能量（） 8.4016.825.20 严重损坏半径（m） 4.15.15.9 严重损坏区域（） 5382109 中等损坏半径（m） 7.08.810.0 中等损坏区域（） 154243314 轻微损坏半径（m） 1113.915.9 轻微损坏区域（） 380607794 安全距离 11.915.017.1 表7 汽车加油站埋地罐单罐爆炸冲击波对人员最大伤害计算 油罐最大容积（m） 1020304050 爆炸能量（WTNT，） 1.42.84.25.67 人员死亡半径（m） 2.22.83.23.63.8 人员死亡伤害区域（） 1525324145 人员重伤半径（m） 2.83.64.14.54.8 人员重伤伤害区域（） 2541536472 人员轻伤半径（m） 3.84.85.56.16.5 人员轻伤伤害区域（） 457295117133 安全距离 4.86.17.07.78.2 表8 汽车加油站埋地罐单罐爆炸冲击波对建筑物损坏计算 油罐最大容积（m） 1020304050 爆炸能量（WTNT，） 1.42.84.25.67 严重损坏半径（m） 2.22.83.23.63.8 严重损坏区域（） 1525324145 中等损坏半径（m）
