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石油化工建筑物抗爆安全评估

​爆炸安全评估目的和范围

      建筑物抗爆设计的目的是保护人员安全和设备安全。所谓人员安全,是指在爆炸场景下建筑物本身不会出现坍塌和碎片等飞溅物威胁到人身安全;所谓设备安全,是指在爆炸场景下,建筑物内的设备能够保持功能完好,以实现有序的安全停车,避免事故后果进一步扩大。爆炸安全评估可以实现以下目标:

     1.判断建筑物是否需要抗爆设计;

     2.为需要抗爆设计的建筑物提供抗爆设计相关输入;

     3.审查已有抗爆建筑物的抗爆设计是否满足标准要求等。

哪些建筑物需要进行评估?

      新实施的标准只是把抗爆设计的范围由石油化工控制室修改为石油化工建筑物,并没有明确是所有的建筑物还是部分建筑物。石油化工厂区常见建筑物包括控制室、行政楼、变电室、仪表间、维修厂房、实验室、库房等,理论上来讲,厂区内所有建筑物都应纳入分析范围,但在实际执行爆炸安全评估时,可以从建筑物抗爆设计的目的出发,评估对象确定为有人建筑物和重要设施所在的建筑物。

石油化工技改项目,也需要进行爆炸安全评估,评估的范围仅仅是技改项目吗?

      技改项目评估的目标对象是现有建筑物,按照建筑物抗爆的目的,对于现有建筑物,应该开展一次全厂爆炸安全评估,以确定现有建筑物能否满足标准的要求。若是在技改项目开展之前,工厂已经开展了建筑物抗爆安全评估,可以只针对技改项目单元,在已有安全评估的基础上进行更新。若是工厂没有开展过全厂建筑物抗爆安全评估,如果只考虑技改范围,则可能低估了爆炸风险。举个例子,比如中控室,原本技改生产单元由于距离、危险源特征和装置布局等因素,该单元对中控室的爆炸风险贡献本来就很小,但是中控室附近还有一些爆炸风险贡献较大的其他单元,若只考虑技改范围,得出的结果是中控室不需要进行抗爆设计,但综合考虑所有生产单元,中控室还是需要进行抗爆设计的。

爆炸安全评估-基于后果还是基于风险

      关于爆炸安全评估方法,有条文说明(“建筑物是否需要抗爆需要根据事故发生的概率、潜在后果的风险评估及可接受的风险标准来确定,包括人员伤害和经济损失风险”)。从这一解释出发,可知爆炸安全评估所采用的方法应该是基于风险的评估方法,由此更确切地说,标准中的“爆炸安全评估”,改为“爆炸风险评估”更贴合标准本意。

      以下给出基于后果评价方法和基于风险评价方法的基本认知:

      基于后果的方法:该方法的本质特征是单值判定,落实到爆炸安全评估里,就是选取一个/多个爆炸场景,采用某种爆炸模型或经验公式,给出爆炸超压值影响范围,然后定出建筑物承受的爆炸超压值。

      基于风险的方法:该方法的典型应用是定量风险评估(QRA),是综合考量事故发生频率和后果并对风险进行量化,最后根据风险可接受标准来评估风险水平。

      在标准《GB/T 37243:2019 危险化学品生产装置和储存设施外部安全距确定方法》中有规定涉及爆炸物的需要采用事故后果法来进行确定。该标准中推荐的事故后果法用于对爆炸安全评估,单说爆炸物,是指TNT等类型物质,石油化工企业涉及的比如硝酸铵等,爆炸物和爆炸是不同的概念。一般石油化工企业涉及的爆炸是由于可燃物质泄漏后形成的可燃蒸气云引发,为蒸气云爆炸。

      总之,还是建议爆炸安全评估尊重标准的本意,采用基于风险的评估方法。

基于风险的爆炸安全评估方法

     基于风险的爆炸安全评估方法在执行过程中,可以参考《GB/T 37243-2019 危险化学品生产装置和储存设施外部安全距确定方法》和《AQT 3046-2013 化工企业定量风险评价导则》中定量风险评估的方法,主要流程如下:

     爆炸危害识别:参考相关资料,识别出可能发生爆炸事故的基础事件,如可燃物质泄漏、可燃蒸气云的形成、爆炸环境、危害控制因素等。

     泄漏分析:此步骤同定量风险评估,对于识别出的所有装置,进行泄漏单元划分,在此基础上确定每个泄漏单元的关键参数如温度、压力、流量等,并进行泄漏量的估算和每个单元泄漏频率的估算。

     爆炸环境条件:此部分内容包括可燃物质蒸气云、点火源和阻塞空间。可燃物质蒸气云计算也就是泄漏后果的计算,可以采用三维CFD计算工具开展计算,优点是可以综合考虑装置立面布局和障碍物的影响等,得到的云团尺寸更为精确,当然其计算速度和成本也相对较高;也可以采用二维软件进行计算。点火源的设置,可以通过点火可能性进一步得到爆炸发生的可能性。空间的阻塞程度最终会影响到爆炸超压的传播和超压值大小。

      结果分析与评估:根据所使用的软件工具建模计算完成后,有针对性地输出爆炸相关结果数据,包括爆炸超压曲线、峰值曲线、超压持续时间等数据。在爆炸分析结果的基础上,结合可接受爆炸风险准则,来评估新建或已建建筑物抗爆水平。

参考文献:

GB/T 50779-2022 石油化工建筑物抗爆设计标准

GB/T 37243-2019 危险化学品生产装置和储存设施外部安全距确定方法

AQT 3046-2013 化工企业定量风险评价导则

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