LNG储罐火灾爆炸事故树分析及工程建设中的防控措施

1 引言

近年来，“气荒”的现象几乎在每年冬春交叠之际都会大面积的暴发，由此很多城市都建设了LNG应急储气调峰中心。全国LNG的使用量迅速增长，LNG储气站的建设使用也越来越普遍，然而LNG 储罐存在着的泄漏、火灾和爆炸的风险，一旦发生，易造成人员伤亡、财产损失和环境破坏，所以本文针对在建LNG储罐项目进行了风险分析。

在本文中，依据LNG的特有属性以及LNG储罐可能发生的火灾爆炸事故，通过查阅相关资料，创建了LNG储罐火灾爆炸的事故树系统，逐层讨论LNG储罐发生火灾爆炸事故的所有原因事件和基本事件的结构重要度，从而采取一定的安全措施，为项目建设人员的合理决策提供一定的帮助。

2 LNG储罐火灾爆炸事故树

以宁波镇海在建LNG应急气源站为例，该LNG应急气源站设6只150m³地上立式LNG储罐，储存规模为900m³。针对LNG储罐火灾爆炸的危险性，选用事故树分析法进行定性定量分析，将LNG储罐火灾爆炸作为顶事件，逐层向下分析，建立LNG储罐火灾爆炸事故树，见图1，其中代号T为顶事件，F1～F28为中间事件，X1～X49为基本事件，详细见表1。

图1 LNG储罐火灾爆炸事故树

表1 事故类型表

3 LNG储罐火灾爆炸事故树分析

3.1 定性分析

通过找出事故树的所有最小割集，发现导致顶事件发生的全部可能原因，并定性地识别系统的薄弱环节^[1]。

本文建立以“LNG储罐火灾爆炸”为顶事件的事故树，该事故树共9层，基本事件49个。采用布尔代数化简得到本文LNG储罐火灾爆炸事故树共有1个二阶最小割集，330个三阶最小割集，657个四阶最小割集，324个五阶最小割集。从割集理论可知，割集的阶数与发生的可能性成反比。所以，该事故树中的1个二阶最小割集（X1X2）直接影响系统的安全性，是整个系统的薄弱环节^［2］。

3.2 定量分析

结构重要度系数是从事故树的结构下手，分析各个基本事件在顶事件发生的事故树上的重要程度，从而计算事故树的结构重要度系数，并排列出各基本事件的结构重要度顺序^［3］，知道基本事件对顶事件的影响大小，便于侧重落实安全防护措施。

本文采用下列近似公式^[4]来计算该事故树中基本事件的结构重要度：

式中：

——第i个基本事件的结构重要度系数；

——最小割集总数；

——第i个基本事件所在的最小割集的基本事件总数；

——第i个基本事件属于第j个最小割集。

利用上式，并结合上述所有最小割集，可得出各基本事件的结构重要度系数分别为：

各基本事件的结构重要度系数排序为：

从上面的计算结果可知，值最大，在结构重要度排序中的数值也大。

4 主要影响因素及预防措施

从上述结构重要度排序的分析结果可以看出，要防止LNG储罐发生火灾爆炸事故，必须从防止LNG泄漏和罐区着火源两个方面下手，控制各基本事件的发生，特别要注意结构重要度系数大的基本事件，如“雷击”、“排风设备损坏”、“罐区常年无风”、“无排风设备”、“罐体静电积聚”、“液位高高开关失效”、“罐内液体翻滚”、“出口阀门失效关闭”等基础事件，从而达到预防储罐发生火灾爆炸事故目的。为实现本质化安全，在工程建设中的相关措施建议如下：

(1)罐区应建设在开阔地带，常年有流风吹过，同时要对天气情况进行监控；

(2)建设时要正确选择阀门、排风扇的型号，保证设备的完整性、安全性，防止设备失效；  

(3)建设及验收过程中，要严格检测接地电阻值，且为避免整个场站仅一张地网，建设中建议将避雷塔与地下管网分为两个系统。

5 总结

本文采用事故树分析方法，系统地分析了能导致顶事件发生的49个不同的基本事件，定性定量分析了LNG储罐火灾爆炸事故的原因，得出了最小割集，确定了二阶割集是LNG储罐的薄弱环节，并计算分析了结构重要度系数，提出了几点在工程建设时的针对性措施，为建设LNG场站时的风险控制提供了一定的帮助。

6 参考文献

[1] 中石化集团公司安全环保局编.石油化工安全技术—高级本[M].北京:中国石化出版社,2005.

[2] El-Sayed G O. Removal pf methylene blue and crystal violet from aqueous solutions by palm kernel fiber[J]. Desalination, 2011,272(1):225-232.

[3] 杨帆,陈保东,姜文全.液化天然气泄漏的事故树分析[J].科学导报,2011,29(17):45-47.

[4] 汪元辉.安全系统工程[M].天津:天津大学出版社,1999.