[发明专利]一种化工危险源动态量化评估方法

摘要

本发明涉及一种化工危险源动态量化评估方法。本发明正是在常用的危险源的危险值计算和分级基础上，采用优化后的层次分析法，提出新的化工危险源动态量化评估模型，模型中针对多米洛效应、操作人员、工艺设备、建筑环境、安全管理这五个影响因素进行详细综合分析和计算，采用两两比较法确定各因子的权重，最终使用综合系数来对危险源的危险值进行校正，使得校正后危险源的危险值更合理。化工园区管理者可以使用本模型全面评估和比较企业在危险源管理上各方面的明显差异，针对危险值逐步上升或危险值为一级的企业进行重点监控，必要时立即停止生产，降低危险事故的发生可能。

主权项

1.一种化工危险源动态量化评估方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1:危险源的危险值动态定量计算；依据国家安全生产监督管理总局(第40号)，自2011年12月1日起施行的《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》的要求，对重大危险源进行分级；(1)分级指标采用单元内各种危险化学品实际存在量与其在《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218)中规定的临界量比值，经校正系数校正后的比值之和和R作为分级指标；(2)R值的计算方法其中：R：危险源危险值q1,q2,…,qn：每种危险化学品实际存在量，单位：吨；Q1,Q2,…,Qn：各危险化学品相对应的临界量，单位：吨；β1，β2…,βn：各危险化学品相对应的校正系数；α：该危险源厂区外暴露人员的校正系数R值实际上是代表了危险源的固有危险性，是由事故的易发性与事故后果严重程度耦合而得；表1危险化学品重大危险源级别和R值的对应关系步骤2：优化动态定量评估的参数分析；1危险源增加加工线体管道中危险定量值储罐储存的危险源是化工园区各企业的主要危险源，这部分是危险值的主要组成部分，但需要考虑现场储存的所有同类危险源的总和，因此还要补充生产管道中的危险值；R3＝R1+R2其中：R3：优化之后的R值；R1：生产过程中的危险源；R2：加工完成存储罐中的危险源；q1＇,q2＇,…,qn＇——每种危险化学品加工线体管道中的量，单位：吨；Q1＇,Q2＇,…,Qn＇——各危险化学品相对应的临界量，单位：吨；2多米洛效应多米洛效应系数的计算涉及两个参数，冲击波多米诺效应概率Pblast和热辐射多米诺效应概率Pheat；2.1冲击波根据化工园区危险品的特点，选取冲击波超压模型；冲击波超压用下面的公式计算：E＝1.8α'W1QC其中：Δp：冲击波超压，Pa；p0：环境大气压，101325Pa；Z：无量纲距离；L：目标到爆炸源的水平距离，m；E：爆源总能量，J；α＇：蒸气云当量系数，一般取0.04；W1：蒸气云中对爆炸冲击波有实际贡献的燃料质量，Kg；QC：燃料的燃烧热，J/Kg；2.2蒸汽爆炸根据化工园区危险品的特点，选取蒸汽爆炸模型；该模型的热辐射通量计算式如下：R0＝2.9W21/3t＝0.45W21/3其中：q(r)——目标所受的辐射通量，W/m2；q0——火球表面的辐射通量，柱形罐取270kW/m2，球形罐取200kW/m2；R0——火球半径，m；r——目标到火球中心的水平距离，m；W2——火球中消耗的可燃物质量，kg；t——火球持续时间，s；2.3事故多米诺效应阈值要判断重大事故发生后是否会引发多米诺效应，一般选取表征破坏效应的相关物理参数的阈值进行判定，若相关物理参数的计算结果超过该阈值，则认为会引发多米诺效应；a.冲击波多米诺效应的阈值设定常压容器、压力容器、长型设备和小型设备的破坏阈值分别22kPa、16kPa、31kPa和37kPa；b.热辐射多米诺效应的阈值设定常压容器10分钟以上热辐射下的阈值是15kW/m2，压力容器10分钟以上热辐射下的阈值是50kW/m2；2.4多米诺效应概率多米诺效应概率采用基于经验数据上的概率函数法对设备损坏概率进行计算；其中：P：多米诺效应概率；Y：多米诺效应概率单位；常用设备破坏概率模型如下表所示：表2常用设备破坏概率模型表其中：t＇：无故障时间；I：对目标物的辐射强度，KW/m2；V：设备容积m3；2.5多米诺效应系数多米诺系数γ的取值考虑三个方面：1)多米诺效应的形式，包括热辐射和冲击波超压；2)发生多米诺效应的概率；3)受到米诺效应影响发生二次事故的单位的数量；多米诺效应的概率通过对重大危险源进行事故后果模拟预测得到；预测过程最大危险原则和概率求和原则；于是，得出γ的计算方法，用下式表示：其中：Pblast：冲击波多米诺效应概率；Pheat：热辐射多米诺效应概率；γ：多米诺系数；i'：表示重大危险源发生事故引起相邻第i'个厂发生二次事故；k'：表示重大危险源发生事故引起相邻第k'个厂发生二次事故；3人员素质基于对系统中人的行为特征的分析，从操作人员的合格性、熟练性、稳定性及工作负荷量四个方面对工业设施危险岗位操作人员的群体素质进行评估；3.1人员的合格性化学品危险岗位必须持证上岗，持证：H1＝1，未持证：H1＝NA其中：H1：人员的合格性值3.2人员的熟练性其中：H2：人员的熟练性值；t2：人员在一个岗位的工作时间；K2：熟练性比例系数；3.3人员的操作稳定性其中：T2：达到某一熟练程度所需要的时间；H3：人员的稳定性值；t3：在该岗位上的工作时间；3.4操作人员的负荷因子如果一个岗位上应有M0个人工作，而实际上只有N0人，且M0＞N0时，则工作时间应进行折算；其中：H4：人员的工作负荷量值；t4：人员在一个岗位上从上班到下班所工作的时间；K4：工作负荷量比例系数；T4：一个岗位正常工作一个班的工作时间，一般取为8小时；M0：岗位应有的工作人数；N0：岗位实际的工作人数，且N0＜M0；3.5单个人员的可靠性H5＝H1H2H3H4其中：H5：单个人员的可靠性值；3.6指定岗位人员素质的可靠性在一个岗位上工作由数人构成的一个群体，在同一个部位操作的人有N个，由于这N个人之间的关系即非“串联”也非“并联”，因此指定岗位人员可靠性取平均值，因此指定岗位人员素质的可靠性为：其中：Hs：指定岗位人员素质的可靠性；k：第k个人；N：同一个位置，不同时间段，共有的操作人员总数；3.7单岗位人员素质的可靠性其中：Hp：单岗位人员素质的可靠性；k：第k个人；n：一个岗位上操作的人数；3.8单元人员素质的可靠性其中Hu：单元人员素质的可靠性；r：第r岗位；m：一个单元内的岗位数；4工艺设备评分表根据易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法,得工艺设备评分表格；表3化工危险源工艺设备评分表其中：Di：工艺设备每项基本评分；Xi：工艺设备判别结果，是为1，否为0；5建筑环境评分表根据易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法,得建筑环境评分表格；表4化工危险源建筑环境评分表其中：Ei：环境建筑每项基本评分；Yi：环境建筑判别结果，是为1，否为0；6安全管理评价表根据易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法,得安全管理评分表格；表5化工危险源安全管理评分表其中：Fi：安全管理每项基本评分；Zi：安全管理判别结果，是为1，否为0；步骤3：构建化工危险源动态定量评估体系；根据影响化工危险源的重要因素是多米洛效应、操作人员、工艺设备、建筑环境和安全管理等，构建化工危险源动态定量评估体系；步骤4：层次分析模型上各指标值计算；化工危险源动态定量评估模型中，六个权重因子，分别是危险源的危险值因子、多米洛因子、操作人员因子、工艺设备因子、建筑环境因子和安全管理因子；整体选择i个监控点组建矩阵，来计算整体的动态定量数据；①计算危险源危险值指标a,令a＝R3定义化工危险源存储区的存储量变量q和生产场所的生产管道中变量q＇两个矩阵公式如下：和化工危险源存储区和生产管道中化学品物质明确后，其化工品对应的校正系数和临界值均可查表，确认为固定值，校正系数β，储存区临界值量为Q,生产场所临界值为Q＇，得相对比值矩阵为：和根据以上公式得出危险源的危险值指标a为：ai＝α*(A*qi+A'*qi')因此，输出：a＝＝[a1 a2 … am]②计算多米洛效应指标b，令b＝γ超压爆炸模型和蒸汽爆炸模型公式分别是：和t_ji＝0.45*(q_ji+q'_ji)^1/3其中：j：第j种化学品根据阈值和对应多米诺效应概率单位指标公式，得到多米诺效应概率Y值；再根据Y值，计算多米诺效应概率；令Y＝b3；和考虑一次多米洛效应，依据公式可得多米洛效应系数为：b4i＝(1+b3i)(1+b'3i)因此，输出：b＝＝[b41 b42 … b4m]③计算操作人员指标c操作人员指标系数计算中涉及重要信息是岗位、持证、岗位工龄、无事故时间及工作时间5个条目，描述如下：[姓名]＝＝[岗位g 持证t1 岗位工龄t2 无事故时间t3 工作时间t4]由公式可得：集合{g1，g2,…,gn}的元素u，得u个Hp，因此人员风险为：从计算过程可以看，Hu最大值接近1；考虑到人因影响相对有限，指定0.8分时，系数c为1，指标越差，系数c越大，Hu最高值1，取最低值0.6，低于0.6分，使用0.6计算；c值范围：0.8～1.33；当Hui≤0.6时，Hui＝0.6，定义c计算公式为：因此输出：c＝＝[c1 c2 … cm]④计算工艺设备指标d依据表格列出个项目的分数矩阵：D＝[8 6 24 11 13 15 10 12 12 7 7 7 12 11 11 15 11 11 10 13 10 11 13 13 14 11]输入数据Xi:Xi＝[X11 X12 X21 X22 X31 X32 X41 X42 X5 X6 X7 X8 X9 XA XB1 XB2 XC1 XC2 XC3 XC4 XC5 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5]T约束条件：(1)原始输入数据只有0,或1，即X11,X12,…,XD5∈{0,1}(2)X11+X12≤1(3)X31+X32≤1(4)X41+X42≤1(5)X5＝X51+X52≤1(6)X6＝X61+X62+X63+X64+X65+X66+X67+X68+X69≤1(7)X7＝X71+X72+X73+X74+X75≤1(8)X8＝X81+X82+X83+X84+X85(9)X9＝X91+X92+X93(10)XA＝XA1+XA2+XA3≤1(11)XB1+XB2≤1依据上面的分数矩阵、输入数据和约束条件，可得：x＝D*Xi当x_i≥186时，定义d值计算公式为：当xi＜186时，定义d值为：di＝1.33因此，输出：d＝＝[d1 d2 … dm]⑤计算建筑环境评价指标e依据表格可列出个项目的分数矩阵：E＝[6 8 8 8 10 12 18 5 5 5 5 5 5 5]输入数据Yi:Yi＝[Y11 Y21 Y22 Y23 Y31 Y32 Y33 Y41 Y42 Y43 Y44 Y45 Y51 Y52]T约束条件：(1)输入数据只有0,或1，即Y11,Y21,…,Y52∈{0,1}(2)Y21+Y22+Y23≤1依据上面的分数矩阵、输入数据和约束条件，可得：yi＝E*Yi当y_i≥53时，定义e值计算公式为：当yi＜53时，定义e值为：ei＝1.33因此，输出：e＝＝[e1 e2 … em]⑥计算安全管理指标f依据表格可列出个项目的分数矩阵：F＝[1.1 1.25 2.50 1.43 0.77 2.00 3.30 2.50 1.11 1.00]输入数据Zi:Zi＝[Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 ZA]T约束条件：(1)原始输入数据只有0,或1，即Z11,Z12,…,ZAA∈{0,1}(2)Z1＝Z11+Z12+Z13+Z14+Z15+Z16+Z17+Z18+Z19(3)Z2＝Z21+Z22+Z23+Z24+Z25+Z26+Z27+Z28(4)Z3＝Z31+Z32+Z33+Z34(5)Z4＝Z41+Z42+Z43+Z44+Z45+Z46+Z47(6)Z5＝Z51+Z52+Z53+Z54+Z55+Z56+Z57+Z58+Z59+Z5A+Z5B+Z5C+Z5D(7)Z6＝Z61+Z62+Z63+Z64+Z65(8)Z7＝Z71+Z72+Z73(9)Z8＝Z81+Z82+Z83+Z84+Z85+Z86+Z87+Z88+Z89(10)Z9＝Z91+Z92+Z93+Z94+Z95+Z96+Z97+Z98+Z99(11)ZA＝ZA1+ZA2+ZA3+ZA4+ZA5+ZA6+ZA7+ZA8+ZA9+ZAA依据上面的分数矩阵、输入数据和约束条件，可得：zi＝F*Zi当z_i≥60时，定义f值计算公式为：当zi＜60时，定义f值为：fi＝1.33因此，输出：f＝＝[f1 f2 … fm]⑦综合评价结果其中：Ki(j')是i个监控点的五个因子指标函数；根据表6得到ωj’；表6两两比较法确定权重