安全措施在定量风险评价中量化表征的研究

平静的水面
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( 3) 检测隔离系统 检测隔离系统通过检测发生泄漏并及时对危险 物质进行隔离的系统, 检测隔离系统可有效地消减 泄漏规模, 主要是体现在泄漏率或泄漏量的减少上。 另外检测隔离系统也可以缩短危险物质泄漏时间。 特别对于毒气泄漏, 由于其后果与暴露时间有关, 如
果缩短泄漏时间就会减轻事故后果。 美国基于风险的检测技术中对检测隔离系统降
企业在设计阶段或事故隐患整改过程中往往会 采取一些防范和控制事故风险的安全措施, 这些措 施能够降低企业的风险水平。而这些安全措施如何 能够在定量风险评价中有所反映, 如何量化是值得 研究的问题。目前, 安全措施降低风险方面的量化 研究还比较缺乏, 本文将就此方面的问题进行初步 探讨、研究。
2 安全措施的量化表征
设备 普通泵 屏蔽泵
表 2 泵的失效频率
破裂 1 10- 4y - 1 1 10- 5y - 1
10分钟泄漏 5 10- 4y - 1 5 10- 5y - 1
( 3)装卸臂 危险物质装卸是一个非常容易导致泄漏发生的 环节。当危险化学品槽车进行充装时, 经常使用到 装卸软管, 但装卸软管使用时间长容易老化发生破 裂, 而使用金属装卸臂可以大大降低装卸过程中发 生泄漏的频率。如国务院安委办发布的文件 进一 步加强危险化学品安全生产工作的指导意见 !中就 建议在危险化学品槽车充装环节, 推广使用万向充 装管道系统代替充装软管, 禁止使用软管充装液氯、 液氨、液 化石 油 气、液化 天 然气 等 液化 危 险化 学 品 [ 4] 。表 3为装卸软管和装卸臂失效频率的对比。
1 引言
定量风险评价 (简称 QRA ) 也称为概率风险评价 ( PRA ), 是通过对系统或设备失效概率和事故后果的 严重程度进行评价, 从量化的角度说明被评价对象的 风险状况, 能精确描述系统的危险性。该方法最早起 源自 1974年拉姆逊教授 ( Rasm ussen) 评价美国民用 核电站的安全性开始, 起初主要应用于核电、航空等 领域。目前定量风险评价在化工领域中已得到了较
师立晨, 多英全, 曾明荣, 魏利军
(中国安全生产科学研究院, 北京 100029)
摘 要: 良好安全措施可以降低重大危险源的事故 风险, 而在一般 的定量风险评价中 较少考虑到安 全措施对风险结果的影响。本文对一些重要安 全措施如何体现在 定量风险评价的计 算结果中进行
了研究。将安全措施分为降低事故频率安全技术措施、降低事故后果 的安全技术措施、土地利用规
( 2)屏蔽泵 泵是化工生产最常使用的流体传动设备。泵由 于存在动密封、气蚀等原因比一般容器的失效频率 要高。与普通离心泵相比, 屏蔽泵采用全封闭式、无 轴封 (只有静密封而无动密封 )的独特结构。转子 和定子各有一个屏蔽套使电机转子和定子不与物料 接触, 即使屏蔽套破裂, 也不会产生直接外泄漏的危 险, 这样大大降低发生泄漏的频率。对于采用屏蔽 泵失效频率可按降低到普通泵失效频率的 1 / 10来 考虑, 表 2为普通泵和屏蔽泵的失效频率的对比。
2 1 降低事故频率的技术措施 ( 1) 双层壁设计 对于容器 或管道采用双套管或双壁容器的设
计, 在两个夹层中间设置监测仪表 ( 如压力、温度或 气体检测仪 ) , 这样内管或内壁发生泄漏时, 会先泄 漏在外管或外壁内, 监测仪表检测到泄漏从而采取 处理措施, 这样的设计大大降低了管道或容器直接 泄漏到大气的频率。对于双套管或双壁容器失效频 率可按降低到未采用此设计失效频率的 1 /10 来考 虑。如表 1是采用和未采用双层壁的常压储罐失效
等级
A
B C 等级
A
操作人员在 控制 室或 远离 泄漏 点的 其他 合适 位
置启动隔离或停车系统 I
B
人员手动关闭阀门来进行隔离
C
表 6 检测隔离系统对泄漏率或泄漏量的影响
系统等级 检测系统 隔离系统
泄漏消减量
A A A or B B C
A
消减泄漏率或泄漏量 25%
B
消减泄漏率或泄漏量 20%
C
消减泄漏率或泄漏量 10%
第 6卷 第 1期 2010年 2月
中国安全生产科学技术 Journal of Sa fety Science and T echno logy
文章编号: 1673- 193X ( 2010) - 01- 0073- 05
Vo.l 6 N o. 1 Feb. 2010
安全措施在定量风险评价中量化表征的研究
破裂 5 10- 6 y- 1 5 10- 7 y- 1
10分钟泄漏 5 10- 6y - 1 5 10- 7y - 1
图 1 定量风险评价的一般程序
重大危险源定量风险评价的频率分析过程中主 要是根据相关设备失效数据库, 采用同类设备的一 般性失效频率, 而没有考虑所分析设备的具体特点 和安全措施。对事故后果的计算往往不考虑一些安 全措施对危害后果的控制、消减作用。这样计算得 出的风险结果往往更多体现的是重大危险源定量固 有风险程度。
收稿日期: 2009 12 20 作者简介: 师立晨, 男, 高级工程师。
为普遍的应用。
定量风险评价是一种技术复杂的风险评估方法, 不仅要对事故的原因、场景等进行定性分析, 还要对 事故发生的频率和后果进行定量计算, 并将量化的风 险指标与可接受标准进行对比, 提出降低或减缓风险 的措施, 然后再重复计算, 确定采取风险减缓措施后 能否满足风险标准的要求。整个评估过程需按照一 定的程序进行, 才能保证评估结果和决策的准确性, 在风险分析方面更全面。定量风险评价的一般程序
防火堤, 则一般按最大可能的池面积进行计 算 ( 见
式 1) 。这样计算出的最大可能的池面积往往远大 于防火堤的面积, 无防火堤的危害范围往往也是远
大于有防火堤的危害范围, 因此对储罐或容器设置
防火堤可以降低事故后果。
根据泄漏的液体量和地面性质, 按下式可计算 最大可能的池面积。最小物料层与地面性质对应关
小孔 40 B A 或 B 中孔 30
大孔 20
小孔 60
B
C
中孔 30
大孔 20
小孔 60 C A, B, C 中孔 40
大孔 20
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中国安全生产科学技术
第 6卷
( 4) 消防设施 完善消防设施能有效降低易燃易爆事故后果。 美国基于风险的检测技术中针对消防设施对事故后 果的降低作用也进行考虑, 其主要体现在对事故后 果范围的消减作用, 具体可见表 8。
系见表 4。
S = W / (H m in )
( 1)
式中, S 为液池面积 ( m 2 ) , W 为 泄漏液体的质
量 ( kg ), 为液体的密度 ( kg /m3 )H m in为最小液层厚
度 (m)。
表 4 不同性质地面液层厚度表
地面性质 草地
粗糙地面 平整地面 混凝土地面
最小液层厚度 ( m ) 0 020 0 025 0 010 0 005
划安全措施和安全管理措施四个方面来分析降低风险结 果的作用。并以一个液化石 油气罐区为实
例应用进行对比分析, 实例计算结果表明良好的安全措施能有效地降低罐区的个人风险。 关键词: 定量风险评价; 安全措施; 重大危险 源; 风险消减
中图分类号: X 937
文献 标识码: A
S tudy on quan tification of safety m easures in quan titative risk assessm en t
B
消减泄漏率或泄漏量 15%
C
不消减
表 7 检测隔 离系统对泄漏时间的影响
系统等级
检测 隔离 系统 系统
最大泄 漏 持续时 间
( m in)
系统等级
检测 隔离 系统 系统
最大泄漏 持续时间
( m in)
AA AB AC
小孔 20 中孔 10 大孔 5
小孔 30 中孔 20 大孔 10
小孔 40 中孔 30 大孔 20
表 8 消防设施对事故后果区域的影响
消防设施
事故后果范围消减
泄放系统并具有 A 或 B级隔离系统 消减事故后果区域 25%
来自百度文库
水喷淋系统和消防水炮
SH I L i chen, DUO Y ing quan, ZENG M ing rong, WE I L i jun
( Ch ina A cademy of Safety Science and T echno logy, Be ijing 100029, China)
Abstract: W ell safety m easures can reduce the risk of m a jo r hazard insta llations, bu t the safety m easures are se ldom considered in genera l quantitative risk assessm en,t this study is aim to do som e w ork on the problem. four category of safety m easure w ere g iven, includ ing safety m easures of reducing accident frequency, safety m easures o f m itigate acc ident consequence, sa fety m easures of land use plann ing and safety m anagem ent m easures. F inally a case study w as applied in LPG tank farm, and the resu lts o f indiv idual risk calcu lation show ed good safety m easure can reduce the risk of the tank farm effectively. K ey w ord s: quantitative risk assessm en;t safety m easure; m ajor hazard installation; risk reduction
低事故后 果的作用进行了量化 处理 [ 8] 。其 将检测 系统和隔离系统分别按实现功能的自动化程度进行 了分级, 具体分级见表 5。不同级别的检测隔离系 统其对泄漏量和泄漏时间分别有不同的影响, 具体 可见表 6和表 7。
表 5 检测 系统和隔离系统的分级
检测系统
系统中专门设置有通过运 行状况发生 变化 ( 如压 力或流量损失 ) 检测到物质泄漏的仪表 合理设置检测器检测到物质泄漏 通过人员发现或摄像头发现物质泄漏 隔离系统 直接通过工 艺仪 表或 检测 器自 动启 动隔 离或 停 车系统, 不需要人员介入
表 3 装卸设备的失效频率
设备 装卸软管 装卸臂
破裂 3 10- 8 /h 3 10- 7 /h
10% 管径泄漏 4 10- 6 / h 3 10- 5 / h
另外像设备结构采用特殊防护的材质, 提高设 备设计压力的等级, 尽量减少法兰、接头的数量等安 全措施都能够降低事故发生的频率, 有些可以通过 对一般失效频率数据进行调整等方式来体现出安全
当系统中发生泄漏时释放的危险物质会减少, 因此
减轻事故危害的后果。在定量风险评价中该项措施
主要反映在设备泄漏量的确定上, 降低存量, 则计算
中可泄漏物质量会减少。
( 2) 防火堤
防火堤是液态危险品储罐或容器发生泄漏事故
时, 防止液体外流和火灾蔓延的一个重要的安全设
施。在定量风险评价中, 如果储罐或容器没有设置
可见图 1。定量风险评价在风险管理、应急救援、土 地使用安全规划, 以及保险业中都具有重要的实用价 值。目前, 荷兰、英国等一些国家法规规定重大危险 源必须进行定量风险评价 [ 1~ 4 ]。
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频率的对比。
表 1 常压储罐失效频率
设备 单层常压罐 有保护壳层的常压罐
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措施的作用; 有些缺乏一般失效频率数据的, 则可以
考虑通过事故树定量分析等方法确定出这些特殊安
全措施对泄漏频率的降低作用。
2 2 降低事故后果的技术措施
( 1) 降低物质存量 危险物质存量的最小化是本质安全的一条重要
原理 [ 6~ 7] 。通过减少系统中危险物质的数量, 这样