《武汉工程大学学报》 2015年11期
15-19
出版日期：2015-12-30
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
汽车加油站储罐区综合安全评价
０ 引 言随着现代化交通的发展，加油站的供需量逐渐增加，伴随而来的加油站的安全性成为人们关注的焦点，特别是市区人口密集度大的地方. 如何避免加油站安全风险，首先需要对加油站进行安全评价，了解潜在的风险，进而采取有效的防范措施，杜绝事故的发生. １ 加油站概况武汉市某汽车加油站占地总面积为１ ５９１．７ ｍ２，该站有：Ｅ９３号、Ｅ９７号乙醇汽油储罐各一具，均是３０ ｍ３双层埋地防腐罐区，还有一具３０ ｍ３双层埋地防腐０号柴油储罐（安全体积为７５ ｍ３，属于三级站）. 主要设备包括：ａ．主要安全设备：阻火器、拉断阀、视频监控系统、静电接地报警仪、电涌保护器等等；ｂ．主要消防设备：４ ｋｇ、８ ｋｇ的手提式干粉灭火器各８具，ＭＦＴ３５的手推式干粉灭火器２具，消防锹２把，消防桶２只，灭火毯５床，消防沙２ ｍ３. 该站建于２０００年，未发生过火灾，有应急预案，有应急演练及培训记录. 该站经２０１５年改建后，主要新增设备有：各管口新设卸油和加油油气回收系统、新增液位监测系统、新建隔油池. ２ 汽车加油站危险和有害因素分析２．１ 危险和有害因素结合该项目生产工艺特点，根据《生产过程危害和有害因素分类与代码》（ＧＢ／Ｔ １３８６１－２００９）和《企业职工伤亡事故分类》（ＧＢ６４４１－１９８６）的规定进行分类［１］. 其危险、有害因素分布情况见表１.表1 危险和有害因素分布情况Table 1 Distributions of dangerous and harmful factors ２．２ 危险化学品重大危险源辨识根据《危险化学品重大危险源辨识》（ＧＢ１８２１８－２００９）标准，辨识如表２. 表2 危险化学品重大危险源辨识Table 2 Major hazard identification on hazardous chemicals２．３ 固有危险和有害程度该加油站中乙醇汽油、柴油发生爆炸危险性较大，其具有爆炸性的化学品质量及相当于梯恩梯（ＴＮＴ）的摩尔量［２－３］，详见表３. 表3 油气爆炸时TNT当量计算Table 3 TNT equivalent calculation of gasoline explosionＴＮＴ当量ＷＴＮＴ的计算过程： ＷＴＮＴ＝αＷｆＱｆ /ＱＴＮＴ （１）式（１）中：ＷＴＮＴ—可燃气体蒸汽云的ＴＮＴ当量，ｋｇ；α—可燃气体蒸气云的ＴＮＴ当量系数（统计平均值为０．０４）；Ｗｆ—蒸气云爆炸燃烧掉的总质量，ｋｇ；Ｑｆ—可燃气体的燃烧热，Ｊ/ｋｇ；ＱＴＮＴ—ＴＮＴ的爆炸热. Ｗ汽＝４２．６６×１０３ ｋｇ；ＱＴＮＴ＝４．５２ ＭＪ/ｋｇ；①已知汽油的燃烧热为：Ｑ汽＝４７．３×１０３ ｋＪ/ｋｇ Ｗ汽TNT=■=17.86×103 kgＷ柴＝２３．７６×１０３ ｋｇ；ＱＴＮＴ＝４．５２ ＭＪ／ｋｇ；②已知柴油的燃烧热为：Ｑ柴＝４４．８×１０３ ｋＪ／ｋｇＷ柴TNT=■=9.42×103 kg 因此，乙醇汽油、柴油燃烧后放出的热量计算见表４. 表4 乙醇汽油燃烧后放出的热量计算Table 4 Heat calculation of ethanol gasoline combustion从表4可看出，２个３０ ｍ３的汽油罐燃烧放出的热量巨大. 若乙醇汽油泄漏发生火灾爆炸时，其释放的能量为２．０１８×１０９ ｋＪ，相当于１７．８６×１０３ ｋｇ ＴＮＴ爆炸时产生的能量，应引起极大关注.３ 基于层次分析法的汽车加油站安全评价安全评价方法是对评价对象的危险性、危害性进行分析的工具. 为了全面、准确地发掘生产系统中的危险因素，必须根据评价对象实际选用合适的系统分析方法. 根据加油站的生产工艺及其危险特征，同时考虑该加油站提供的原始资料，选用层次分析法对汽车加油站重点危险的储罐区域进行综合评价. 层次分析法就是把问题层次化，把所要研究的问题作为一个总目标，为了实现预定总目标往下按照因素间关联分解为若干不同的中间环节，这一环节就称准则层，而某些解决问题的因素（如措施、方案等）与准则层的部分因素有一定联系，这样层次间就又建立了层次，这种最低层就称为所要评判的指标层［４－５］. 建立层次模型后，每一层次间各因素按照判断矩阵的标度都可进行比较判断，形成综合考虑的判断矩阵，最终与一致性指标相比较判断是否符合一致性. 按照这种并引入合适的标度将判断定量化，通过计算就可确定系统综合程度影响因素的权重. ３．１ 单元划分本项目把“加油站的安全性”作为目标层，把Ｕ中各因素作为准则层，Ｕ＝（工艺控制Ａ１，物质隔离Ａ２，消防措施Ａ３，安全管理Ａ４），再由Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，继续逐层分列的因素称为指标层，详见图１，如卸油、加油回收系统为工艺控制的指标层. ３．２ 建立判断矩阵用方根法求所需评价因素各权重向量值，其关系式为：ｗ′ｉ＝（∏■■ａｉｊ）■（ｉ＝１，２，…，ｎ）求得ｗ′１＝ｗ′２＝１．９６７ ９８９ ７，ｗ′３＝０．５７７ ３５０ ３，ｗ′４＝０．４４７ ２１３ ６．然后进行归一化处理求出评价因素权重向量，即由Ｗｉ＝■（ｉ＝１，２，…，ｎ）得Ｗ１＝Ｗ２＝０．３９６ ７２８ ６６，Ｗ３＝０．１１６ ３８９ ４７，Ｗ４＝０．０９０ １５４ １６． 根据?姿ｍａｘ＝■■，进而可得出判断矩阵的最大特征值?姿ｍａｘ＝４．０３２ ７２８ ６． 则一致性指标为：Ｃ·Ｉ＝■＝０．０１０ ９０９ ５３，通过查指标可得４阶矩阵Ｒ·Ｉ＝０．８９，则一致性比率为：Ｃ·Ｒ＝■＝０．０１２ ２５７ ９＜０．１，所以，满足一致性． 同理可求出指标层各因素对准则层的相对重要程度计算结果，见表５．图１ 加油站安全评价层次结构Ｆｉｇ．１ Ｓａｆｅｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ structure ｏｆ ｇａｓ ｓｔａｔｉｏｎ表5 加油站安全各影响因素的权重Table 5 Weight of affecting factors safety of gas station由权重结果显示，各因素的权重大多是不均等的，其中“工艺控制”和“物质隔离”对加油站的安全性起主要作用，而卸油和加油回收系统、液位和渗漏监测系统、各类建筑间距按照国标执行、油罐封盖、罐底覆砂占支配作用. 这与现实情况相符合，证实了层次分析法的实用性与合理性. ３．３ 结合灰色系统综合评价求加油站安全性各指标的关联度灰色系统综合评价应用范围比较广，针对某一状态即预定的所要的目标，通过分析确定各指标集，按一定序列构成矩阵，通过规范化处理后即可得到灰色关联系数，然后结合确定各评价指标的权重，综合计算出结果. 实际上是对各位专家经验判断权重与某一专家的经验判断的最大值进行量化比较，比较彼此间的关联度，关联度越大，说明与专家经验判断趋于一致［６－７］. 据项目概况，以“工艺控制”为例，进行灰色综合关联分析，包括工艺控制因素评估指标和安全性等级指标，结果详见表６. 表6 工艺控制因素评估指标和安全性等级指标Table 6 Indices of process control factor and safety level由表６可以组合成６×５的矩阵，根据无量纲转化公式对该矩阵按列进行纲化处理后得 D=1.108 7 1.054 9 1.108 7 1.054 9 1.108 71.239 1 1.252 7 1.239 1 1.252 7 1.252 71.108 7 0.105 5 0.105 5 0.105 5 0.105 5 0.978 3 0.989 0 0.989 0 0.989 0 0.989 00.847 8 0.857 1 0.857 1 0.857 1 0.857 10.717 4 0.725 3 0.725 3 0.725 3 0.725 2每列依次再按差序列计算，其结果为： D′=0.130 4 0.191 8 0.130 4 0.191 8 0.130 4 0 0.949 4 0 0.949 4 00.130 4 0.065 9 0.130 4 0.065 9 0.130 40.260 9 0.197 8 0.260 9 0.197 8 0.260 90.391 3 0.329 6 0.391 3 0.329 6 0.391 3由此可知：二级最大差为０．９４９ ４，二级最小差为０. 根据最大、小差进而可求出灰色关联系数为： ?着=0.784 5 0.705 9 0.784 5 0.705 9 0.784 5 1 0.333 3 1 0.333 3 10.784 5 0.878 1 0.784 5 0.878 1 0.784 50.645 3 0.705 9 0.645 3 0.705 9 0.645 3 0.548 2 0.590 2 0.548 2 0.590 2 0.548 2根据上面所求的“工艺控制”的指标层权重为： Ｗ１＝［０．３３０ ０，０．３５８ ２，０．０８７ ５，０．１７４ ９，０．０４９ ０］由此我们可求出工艺控制中的安全性因素的关联度为：R1=W?着=［０．８２５ ５，０．５８１ ６，０．８２５ ５，０．５８１ ６，０．８２５ ５］同理，依次可求出： R2＝［０．８０２ ３，０．６４２ ０，０．８０２ ３，０．６４２ ０，０．６４１ ９］ R3＝［０．８４５ ２，０．５３１ ８，０．６８１ ９，０．４６１ ８，０．３４９ ６］ R4＝［０．６４３ ５，０．６７５ ５，０．７３０ ９，０．６７５ ５，０．６７５ ５］综上可得出本站的灰色关联度为：R=（0.396 7,0.396 7,0.116 4,0.090 2） 0.825 5 0.581 6 0.825 5 0.581 6 0.641 90.802 3 0.640 2 0.802 3 0.640 2 0.641 90.845 2 0.531 8 0.681 9 0.461 8 0.349 60.643 5 0.675 5 0.730 9 0.675 5 0.675 5＝（０．８１９ ２，０．６０８ ２，０．７９１ ０，０．６００ １，０．６８３ ７）综上，其最大关联度Ｒｍａｘ＝０．８１９ ２，表明该站的安全等级为ＩＩ级， 该站处于较安全状态. 同时，也说明为进一步提高安全等级，要做好工艺控制方面措施，另外，管理和消防方面也不容忽视. ４ 结 语为确保加油站的安全运行，根据层次分析法与灰色关联度的分析结果，提出以下措施：ａ．加油站采用汽油回收系统可大大降低火灾爆炸的可能性，同时加强对油罐区油品的安全监管，对卸油、加油和检修作业的防火安全管理，以确保加油站经营安全. ｂ．加油站在运行过程中，应按规定选择满足安全要求的管道和设备，使用防火防爆工具. ｃ．结合灰色系统综合评价求解出了加油站安全性各指标的关联度，从结果可以看出，该加油站安全等级处于较安全状态，但该站在随后运营中，要严抓管理，同时要保证消防器材完好无损. 致 谢感谢2015年安全生产重大事故防治关键技术科技项目、湖北省教育厅2014年度高校青年教师深入企业行动计划项目、武汉工程大学2014年研究生教育教学改革研究项目的资助！