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液化石油氣儲配站爆炸事故樹分析

文檔作者：趙承建文檔來源：山東省青島市公安消防支隊		點擊數：	更新時間： 2021年09月17日
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液化石油氣儲配站爆炸事故樹分析
趙承建(山東省青島市公安消防支隊，山東青島266071)
摘要：針對引起液化石油氣儲配站爆炸的原因，確定“爆炸
事件”為頂端事件，用事故樹方法對其進行定性分析和定量分
析，確定了液化石油氣儲配站的主要安全隱患，為加強安全管
理提供了科學依據。
關鍵詞：事故樹；最小割集；最小徑集；液化石油氣儲罐
液化石油氣儲配站是儲存和分配液化石油氣的設施。它
的主要功能是接收、儲存液化石油氣，并將將液化石油氣灌裝
到鋼瓶、分配槽車和其他移動式容器。儲配站由生產區(qū)和輔助
區(qū)兩部分組成，影響其消防安全的因素眾多。針對液化石油氣
的火災危險性，本文利用事故樹分析方法進行分析評價，采取
有針對性的預防措施，從而提高消防安全管理的科學性，達到
防止和減少事故發(fā)生的目的。
1事故樹
造成事故的原因是多方面的，往往是多因素綜合作用的結
果。事故樹分析法是從頂上事件(要分析的特定事故或故障)
開始，對引發(fā)頂上事件的有關因素層層分析，并利用已知數據
或者實驗的結果，分析和預測事故發(fā)生的可能性，管理者也可
據此采取針對性措施預防事故的發(fā)生。
2確定分析對象
分析對象可以是一套生產工藝過程、一個區(qū)域、整個系統(tǒng)、
一個生產裝置區(qū)。本文以儲存區(qū)儲罐為研究對象，將某個液化
石油氣儲罐發(fā)生爆炸事故作為頂上事件。
3制作事故樹圖
對可能導致頂上事件發(fā)生的主要因素分析后，制作事故樹
圖：
液化石油氣儲配站爆炸事故樹
臼臼甲中O∞口
或門與門頂上事件中間事件基本事件條件與門正常事件
4對項上事件進行事故樹分析
4．1定性分析
4．1．1最小割集分析
導致頂上事件發(fā)生最少基本原因事件的組合是最小割
集。事故樹中，最小割集越多，系統(tǒng)的安全性越差。本案例中，
如果xtxt碳to這四個因素同時具備，即可造成頂上事件的發(fā)
生。因此，對系統(tǒng)中有多少個最小割集進行分析十分重要。可
采用布爾代數化簡法計算最小割集，由圖中邏輯門符號可得：
T=[X5+X6+X7+X8+X9+Xlo+X7X8+(X13+X14+X15+X16)(X17+X18+
X，，)】()(：+X，)x4 X·
根據“加乘法”判別得該事故樹的38個最小割集
38個事件組合中的任何一個都能使該儲罐發(fā)生爆炸事故，
要有針對性地加強對這些事件組合的管理才能保障安全，。
4．1．2制作防火對策圖
成功樹表示某一系統(tǒng)的安全性，制作與原事故樹對偶的成
功樹圖方法是：(1)把事故樹頂上事件改成成功頂上事件，本例
中，原事故樹中為“儲罐火災爆炸”，在成功樹中則為“不發(fā)生儲
罐火災爆炸”；(2)事故樹中的中間事件和基本原因事件均是原
事故樹中各相應事件的補事件(或逆事件)，在實際應用時還可
簡要寫出防故障或防差錯的具體措施；(3)事故樹中的或門和
與門分別改成與門和或門。
4．1．3最小徑集分析
不能導致頂上事件發(fā)生最少基本原因事件的組合稱為最
小徑集，它表示該系統(tǒng)某些故障或差錯不發(fā)生時，項上事件就
不會發(fā)生。事故樹中最小徑集越多，系統(tǒng)越安全。本例中，根
據原事故樹制作出成功樹后，求得7組最小割集為：
Pl=(x·)
P2=()(：，x，)
P3=(x4)
P4=()(5，X6，X7，X9，X?X¨'X12'X13，X?X∞X16)
P5=()(5，X6，X7，X9，X?X¨'X12，XmXlB，X19)，
P6=(X5，X6，X8，X9，Xlo，Xll，X12，X13，X14，X15，X16)
P7=()【5，X6，X8，X9，X10'X?X12’XhXl8，X19)
每個最小徑集中的各基本事件同時不發(fā)生，則“儲罐火災
爆炸”這一原事故樹的頂上事件就不會發(fā)生，或者說預防措施
有效。
萬方數據 2015年9月化，彳群I 249
4．2定量分析
4．2．1對頂上事件發(fā)生概率進行分析
既定時間內發(fā)生火災或爆炸事故的可能性大小是頂上事
件發(fā)生概率。如果基本原因事件發(fā)生概率全部明確，頂上事件
發(fā)生概率可能通過計算得出。頂上事件發(fā)生概率可利用直接
分步法進行計算，對與門連接的上下級事件，按獨立隨機事件
概率積公式：
P㈣=兀qi=ql’q2?qn 其中
P(T)為頂上事件發(fā)生概率，上層事件的發(fā)生概率為P(Gi)；
Ⅱ一求概率積符號；
n一基本事件的個數；
qi一第i個基本事件的發(fā)生概率；
q-，qz?q。分別表示基本事件的發(fā)生概率；
對于或門連接的上層事件和基本事件，按獨立隨機事件的
概率和公式進行計算：
P(CO=1一兀(1一q0=1一(1一q1)(1一q2)?(1一gn)本例中，事
故樹共含有19個基本事件x。一x。。，其中是條件與門上的一個條
件，可作為一個基本事件對待。19個基本事件的發(fā)生概率依次
表示為q·一q協它們的經驗估計值為別為ql一0．31／年，qz≈0．12／年，
q3—0．22／年，q·一0．1 3／年，qs≈0．14／年，qs≈0．1 6／年，q，≈0．351年，qs一
0．21／年，q，銣．14／年，q10~0．5／年，q·l~0．32／年，q12—0．12／年，q-3—
0．21／年，q·一卸．14／年，q-s銣．25／年，q-s銣．32／年，q·，≈0．21／年，q-s一
0．25／年，q19—0．1 1／年。
P(T)=0．01 1 1=1次／9．01年
即如果基本事件發(fā)生概率準確并保持穩(wěn)定情況下，此儲罐
相當于9年多發(fā)生一次爆炸事故。
4．2．2對基本原因事件進行概率重要系數分析
概率重要系數是指基本原因事件發(fā)生概率的增減變化對
頂上事件發(fā)生概率增減變化的影響程度。根據其大小，可找出
對頂上事件發(fā)生概率產生較大影響的一個或幾個基本原因事
件，在編制檢查表時，概率重要系數是確定進行有重點檢查的
重要依據。
I；()(t)=0．0359
I；(Xz)=0．03 1 2
Ig(X3)=0．0277
I。(XO=O．0856
I。(Xs)=0．0017
I,(XO=O．0018
I；()(，)=0．0003
I。(Xs)=0．0006
I,(XO=O．0017
I。(Xto)=0．003
I。(xl 1)=0．002
I。(Xtz)=O．0017
I。(x一，)=0．0004
I。(x-·)=0．0004
I。(X·s)=O．0004
I。(X16)=O．0005
I。(X一，)=O．0009
I。(X-s)=O．001
I。fXl9)=0．0008
可見各基本原因事件發(fā)生概率增減對頂上事件發(fā)生概率
增減變化的影響大小順序為：
I。(XO>I。(xt)>I。(x，)=I。(xz)>I。(Xlo)>I。(x一-)>I。(xs)>I。(xs)=I。(x，)>I。
(X,2)>I。(x，s)>I。(Xt，)>I。(X19)>I。(xs)=I。(x-6)>I。(X15)>I。(x，，)>I。(x·。)>I。
(X，)
4．2．3對基本原因事件進行危險重要度分析
危險重要系數是頂上事件發(fā)生概率的變化率(APdPT)與基
本原因事件發(fā)生概率的變化率(Aq．／qt)的比值，危險重要系數從
兩個方面反映x．對頂上事件發(fā)生概率影響程度：一是基本原因
事件發(fā)生概率的增減變化對頂上事件發(fā)生概率增減變化的影
響程度；二是反映基本原因事件發(fā)生概率大小對頂上事件發(fā)生
概率大小的影響程度，與結構重要系數和概率重要系數相比，
危險重要系數能更為準確地反映基本原因事件對頂上事件的
影響程度。
由公式培(期=器得
I,w(X-)=0．9999
I。w(X2)=O．2984
I．w()(，)=0．6173
I；。(X。)=0．9999
I,wfXs)=0．02199
I。w(XO=O．0257
I,w(XT)=O．0107
Igw(XO=O．0107
lgw(X9)=0．0219
I,w(X-01=0．1351
I一(X“)=0．0635
IgW(X-：)=0．0184
I。w(X13)=0．0085
IsW(X··)=0．0052
I。w(X-s)=0．0106
I。w(Xts)=0．0150
IsW(Xt，)=0．0179
I。w(Xls)=0．0224
Igw(X19)=0．0083
可見各基本原因事件的危險重要系數大小依次為：
I,w(X-)>IgW(x。)>I一(x，)>I。w(xz)>I。w(Xlo)>I。w(x--)=Igw(X6)>IgW
(Xt8)>I。w(X5)>I。w(X9)>I。w(x·：)>I。w()【-，)>I。w(X,d>I。w(x，)>I。w(X8)>I一
(X-s)>IgW(Xt，)>I一(Xt9)>I。w(X-4)
5結語
5．1用事故樹法分析了引起液化石油氣爆炸的各種因素，
共有基本事件19個，最小割集38個，最小徑集7個。最小徑集、
最小割集分析為預防火災爆炸事故的發(fā)生提供了依據。通過
對基本事件概率重要系數、結構重要度、危險重要度等內容的
分析，可以得知影響事故樹頂上事件發(fā)生的主要因素，對采取
相應的預防措施提供了科學依據。
5．2事故樹分析法直觀簡潔，能科學地分析導致事故的基
本事件組合，便于查明系統(tǒng)內固有的或潛在的危險因素，對基
本事件的邏輯關系做出全面、簡潔和形象的分析，解決系統(tǒng)的
安全問題，為設計、施工和管理提供科學依據。
(下轉第252頁)
250 I萬化方工數哲據砰2015年-9,EJ
環(huán)境的光氣量，見表2。
表2采取特定安全措施前后的光氣泄漏模型
泄漏平均泄漏總泄漏泄漏至外部
泄漏場景時間速率量
失效概
環(huán)境中的光
率
液態(tài)(s) (kg／s) (kg) 氣量·(kg)
光氣
初始設置600 0．4649 278．9
1×|0-
260．2
小孔5／a
泄漏采取安全措
600 0．4593 275．6
5 X 10
31．4
施后7／a
液態(tài)
初始設置120 64．04 3500}·
1．5×
659．0
光氣10—6／a
管道采取安全措
120 64．04 3500}十
5 X10—
79．4
破裂施后7／a
在距離光氣裝置50m處、100m處和500m處各設置一個風
險評估點，分別記作風險評估點1、風險評估點2、風險評估點
3，用以計算光氣泄漏事故給該點帶來的個人風險值。
采用上表中采取安全措施前后的概率與泄漏量數據，分別
計算采取安全措施前后各評估點的風險值，見表3。
表3采取特定措撬前后的光氣風險對比
初始個人死采取特定安全措施后的風險下降
風險評估點
亡風險(／a) 個人死亡風險(／a) 百分比
風險評估點1(50m處) 5．63×lO_6 1．88 X 10_7 96．7％
風險評估點2(100m處) 4．77 X 10“ 7．80X 10—8 98．4％
風險評估點3(500m處) 3．80 X 10。2．82 X 10-9 99．3％
可見，采取有針對性的對策措施后，光氣泄漏事故帶來的
風險有顯著下降，50m處的風險評估點風險下降96．7％，100m
處的風險下降98．4％，500m處的風險下降99．3％。
3結語
定量風險評估作為衡量實際風險的一種有效工具，可以為
化工裝置的安全設計、安全管理提供依據。本文使用SAFETI
軟件進行定量風險計算，對光氣泄漏事故進行了模擬，結果顯
示生產裝置采取的有針對性的光氣安全措施可以顯著降低光
氣泄漏事故帶來的風險，對生產裝置的安全程度有切實的提升
作用，因此在實際運行中必須確保此類安全設施有效和可靠。
參考文獻：
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北京：化學工業(yè)出版社，1997
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[J】．廣州化工，2012，40(8)：217-218
作者簡介：余辛(1981-)男．工程師，從事安全評價、標準化、安
全咨詢相關工作。
(上接第110頁)
功了，那么就代表著樣品的表征，基本上不會出現太大的問題。
，h t。，
lINe中PVP與^sNO。的質量比分為1．5：I·2．2：I和4：1
圖2：不同質量比下樣品的TEM圖
結合以往的工作經驗和當下的工作標準，聚乙烯吡咯烷酮
還原法的樣品表征處理，集中在以下幾個方面：在還原反應的
過程中每15min取樣液1次，稀釋后用紫外一可見光分光光度
計測試。將少許所制樣液添加一定量無水乙醇超聲分散后，用
鑷子夾取有碳支持膜的銅網在稀釋的溶液中撈取2次，干燥后
用透射電子顯微鏡(加速電壓loo kV)觀察納米銀的形貌與分
散情況。將所制樣液真空干燥，研磨后用x射線衍射測試納米
銀晶相結構，Cu靶，管電壓40kV，管電流40mA。
3結語
本文對聚乙烯吡咯烷酮還原法制備納米銀顆粒展開討論，
從現有的工作來看，納米銀的制備經過聚乙烯吡咯烷酮還原
法，達到了較高的水準，納米銀的性質、數量均為出現下降，同
時能夠達到產量的提升，對于我國的化工行業(yè)而言，是一個極
大的進步。日后，我們應該對聚乙烯吡咯烷酮還原法進行深入
的研究，加入更多的措施和方法，多元化的制備納米銀。
參考文獻：
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備微納米銀粉叨．粉末冶金材料科學與工程，2015，02：200-206．
基金項目：湖南省教育廳科學研究項目(13C250)：衡陽市科學
技術發(fā)展計劃項目(2011KG49)；衡陽市科學技術發(fā)展計劃項目
(2013KJ39)．
作者簡介：陳科(1981一)，男，湖南祁東人，南華大學化學化工學
院，在職研究生，研究方向：有機化學、分析化學、化學工程。
(上接第250頁)
參考文獻： 29(4)·
【l】景國勛，賈智偉，段振偉．最小割集在系統(tǒng)安全分析方法作者簡介：趙承建，男，碩士，高級工程師，研究方向：建筑防火
中的應用．[期刊論文】一中國安全科學學報，2004(05)．工址企業(yè)防火
[21事故樹分析法的應用研究．西南石油大學學報．一2007，
252 I萬化方，數彳據鱈2015年--9 N

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