高炉煤气柜重大危险源定量评估技术实例解析

摘要：通过实例对某30万m3高炉煤气柜进行了危险化学品重大危险源辨识，运用危险度分析、火灾爆炸模拟分析两种安全评价技术方法定量描述煤气泄漏、火灾爆炸事故发生的可能性及其危害程度，同时分析确定社会可接受风险值，从而实现了危险化学品重大危险源定量风险评估的目标。

关键词： 高炉煤气柜;重大危险源;火灾爆炸

高炉煤气柜稳定性强，储量大，工艺成熟，广泛用于钢铁冶金行业。高炉煤气柜储存物质为有毒易燃易爆危险化学品，危险性大且发生事故后果严重，因此，选用恰当的方法分析事故发生的可能性及危害程度，显得尤为重要。

由于煤气柜重大危险源定量风险评估技术复杂，评价方法多样，为提高定量风险评估技术的可操作性，本文以某钢铁企业30万m3高炉煤气柜危险化学品重大危险源评估为例，研究确定了危险源分级、危险度分析、蒸汽云爆炸事故模拟分析等多种定量评价方法和实施途径，建立了实用性较强的危险化学品重大危险源定量风险评估技术方案[1]。

各风险评估技术方法比较见表1。

安全检查表法 安全检查表法是一种最通用的定性安全评价方法。 各类系统的设计、验收、运行、管理阶段以及事故调查过程 分析人员需对评价系统具有系统化、完整化的知识和实践经验 易操作、适用范围广;受分析人员主观影响较大。

事故树分析（故障树分析法）FTA 从要分析的特定事故或故障（顶上事件）开始，层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因（底事件）为止。一种半定量的分析方法。 特定事故或故障 针对设备故障、机械故障、操作者的失误、管理和指挥错误、环境因素等，尽量详细查清原因和影响 描述事故的因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性强;要求分析人员熟知事故樹的作图和分析方法。

危险度

分析法 按规定对物质、容量、温度、压力和操作赋分，计量后评定危险性等级。 建设工程或

装置各单元

和设备 了解物质、容量、温度、压力和操作等5个项目参数 可进行定量评价，计算过程简单，计算结果较准确，对评价人员的能力要求不高。

蒸汽云爆炸事故模拟分析 借助数学模式计算，定量对有毒物质泄漏爆炸事故进行定量分析。 潜在中毒、火灾、爆炸生产作业条件。 熟悉有毒物质储存设备或容器的各项参数，了解所分析有毒物质的物理化学性质。 可进行定量评价，计算过程简单，计算结果较准确，对评价人员的能力要求不高。

1 高炉煤气柜概况

某钢铁企业30万m3高炉煤气柜为圆简稀油密封型煤气柜。其柜体与密封结构的主要特点为圆简型的筒体，桁架式锥形柜顶，桁架式平面活塞，采用可靠的稀油密封，密封部件为补强丁睛橡胶，配重压紧。

在煤气柜中央底板上铺30mm厚的煤焦油，在底部油沟和油泵站设有密封油蒸汽加热管。

高炉煤气柜DN3200进口管从主管接入，经进口管电动蝶阀与V形水封后进入煤气柜，煤气在柜内混匀热值和稳定压力后，再经DN3200出口管V形水封与电动蝶阀后送出柜区。

DN1200柜体煤气放散管从DN3200进口管V形水封后接出，经V形水封与电动蝶阀后引至柜体安全放散管，柜位达到高位时放散柜内高炉煤气。

高炉煤气柜主要设计参数见表2。

危险化学品重大危险源是指长期或临时地生产、储存、使用和经营危险化学品，且危险化学品的数量等于或超过临界量的单元[2]。

高炉煤气柜高炉煤气最大储量为30万m3，柜内温度60℃，气体压力10kPa，当地大气压力约为85KPa，根据理想气体状态方程，折算出标准状态下柜内气体容积为23.1万Nm3，气体密度约为1.25kg/Nm3，折算后最大储量约为288.75t远大于其20t的临界量，构成重大危险源。

高炉煤气柜周边500m范围内常住人口1-29人，故α取值为1.0。高炉煤气主要成分为一氧化碳，校正系数β的取值为：β=2。高炉煤气实际存在量为：q=288.75t。高炉煤气临界量为：Q=20t。

3 重大危险源定量风险评估技术

重大危险源定量风险评估技术方法较多，目前国内普遍采用的有危险度评价法、Dow化学火灾、ICI/Mond火灾爆炸毒性指标评价法、爆炸危险指数评价法和蒸汽云爆炸事故模拟分析法等。本文在上述实例分析的基础上，着重讨论和运用危险度评价、蒸汽云爆炸事故模拟分析等两种评价分析方法进行定量风险评估。

3.1 危险度分析

高炉煤气主要成分一氧化碳，爆炸下限（V%）：12.5（爆炸下限>10%的气体，为乙类可燃气体）

温度：≤60℃

压力：10kPa

贮存物质状态：气态

贮罐数量：1个

容量： V=30万m3

操作：系统进入空气或不纯物质，可能发生的危险、操作。

3.2 煤气柜火灾爆炸模拟分析

假设30万m3 高炉煤气储柜发生火灾爆炸事故，采用南京安元科技有限公司的安全评价与风险分析系统软件[3]对煤气柜泄漏后扩散引起的中毒和爆炸危害区域进行模拟计算。

针对煤气管道泄漏出现爆炸、火灾、中毒事故造成人员伤亡的范围进行评估。假定在煤气管道泄漏10min后，切断煤气的输送。煤气在不同风速（只考虑煤气在静风（取1m/s）和平均风速（1.6m/s）条件下的扩散影响）、不同大气稳定度（A、B、D）和不同泄漏速度（管径的5%、15%和30%）条件下，出现爆炸、火灾、中毒事故造成人员伤亡的范围见表5。

通过对高炉煤气管道泄漏事故后果模拟计算结果进行汇总，模拟计算可能出现的最大危害范围结果见表6。

4 社会可接受风险值

本次评估采用《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险标准和社会可接受风险标准（试行）》（国家安全生产监督管理总局[2014]第13号）[4]（以下简称《可接受风险标准》）计算高炉煤气柜外部安全防护距离，具体计算过程及计算结果如下：

4.1 危险化学品的危险等级标准

参照《可接受风险标准》中的表1危险化学品的危险等级标准表，确定高炉煤气为易燃气体。危险货物分类2.1;危险种类：火灾爆炸;危险等级：高。

4.2 危险化学品基准量

参照《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险标准和社会可接受风险标准（试行）》（安监总局2014第13号）中的表2危险化学品基准量，确定高炉煤气基准量为Q=10t。

4.3 校正因子β

危险化学品为高炉煤气，FF1=0.1;高炉煤气柜距厂区边界的距离大于30m，FF2=3;高炉煤气柜为地面储存装置，FF3=1。

β高炉煤气=FF1×FF2×FF3=0.1×3×1=0.3

4.4 危险指数F

高炉煤气实际存在量为q=288.75t。

高炉煤气柜危险指数F=q/β×Q=288.75/0.3×10=9625

根据《可接受风险标准》中的表3危险指数与外部安全防护距离对照表，高炉煤气柜危险指数F>1000，危险程度非常大，标识为Ⅳ，外部安全防护距离为80m。

5 结语

5.1 本文采用危险度分析、煤气柜火灾爆炸模拟分析对构成危险化学品重大危险源的高炉煤气柜进行定量分析、评价，计算方法简便、计算结果准确，在安全评价定量评价计算过程中可广泛应用。

5.2 高炉煤气储柜蒸汽云爆炸事故后果严重，一旦發生将导致多数人员死亡或重伤，应严格按照重大危险源要求进行管理和监控。

参考文献：

[1]赵勇.焦炉煤气柜重大危险源评估技术方法及实例分析[ J].四川环境，2017年01期.

[2] GB 18218-2018，危险化学品重大危险源辨识[S].

[3] 南京安元科技有限公司.安全评价与风险分析系统软件技术说明文档.2004年5月.

[4]《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险标准和社会可接受风险标准（试行）》（国家安全生产监督管理总局[2014]第13号）.

作者简介：李霜，女，1990年4月19日出生，初级职称。2012年7月毕业于西南科技大学安全工程专业，研究方向为安全评价、安全管理和环保管理等。