LNG储罐火灾、爆炸事故树分析

LNG储罐火灾与爆炸事故分析根据顶时间确定原则，取“LNG储罐火灾、爆炸”作为顶事件。顶事件确定后，分析引起顶事件发生的最直接的、充分和必要的原因。引起LNG储罐火灾、爆炸有两种原因；一是化学爆炸模式，即罐内LNG泄漏，遇空气、火源发生火灾、爆炸；二是物理模式，即罐内压力急剧升高，罐体泄压系统失灵，压力超过罐体所能承受的压力，发生爆炸事故。然后把引起顶时间发生的各种可能原因又分别看做顶事件，采用类似的方法继续推理往下分析，建立以逻辑门符号表示的LNG储罐火灾、爆炸事故树，如图2所示。该事故树共考虑了25个不同的基本事件，各符号所代表的事件如下表所示。事件类型表符号事件类型符号事件类型T储罐火灾爆炸X5误操作LNG泄漏P爆炸极限X6使用未带阻火器的汽车F1由火源引起爆炸X7罐区内吸烟F2储罐超压爆炸X8罐区内违章动火F3天然气气源存在X9使用电子通信工具F4火源X10未使用防爆电气F5安全阀失效X11防爆电气损坏F6LNG泄漏X12雷击F7明火X13未安装避雷设施F8电火花X14接地电阻超标F9雷击火花X15引下线损坏F10撞击火花X16接地端损坏F11静电火花X17使用铁质工具工作F12避雷器失效X18穿带铁钉的鞋F13储罐静电X19罐体静电聚集F14人体静电X20未设静电接地装置F15避雷器故障X21作业中与导体接触F16接地失效X22未穿防静电服工作X1罐区通风不良X23储罐压力超过限X2阀门密封失效X24安全阀弹簧损坏X3法兰密封失效X25安全阀选型不当X4罐体损坏LNG储罐火灾、爆炸事故树分析3.1定性分析定性分析是从事故树结构出发，分析各底时间的发生对顶时间发生所产生的影响程度。定性分析目的是找出事故树的所有最小割集，发现系统故障或导致顶时间发生的全部可能原因，并定性地识别系统的薄弱环节。最小割集时导致顶事件发生的必要且充分的基本事件的集合。得到事故树的所有最小割集如下：X1X2X6，X1X2X7，X1X2X9，,X1X2X10，,X1X2X11，X1X2X17，X1X2X18，X1X2X21，X1X2X22，,X1X3X6，X1X3X7，X1X3X8，X1X3X9，X1X3X10，X1X3X11，X1X3X17，X1X3X18，X1X3X21，X1X3X22，X1X4X6，X1X4X7，X1X4X8，X1X4X9，X1X4X10，X1X4X11，X1X4X17，,X1X4X18，X1X4X21，X1X4X22，X1X5X6，X1X5X7，X1X5X8，X1X5X9，X1X5X10，X1X5X11，X1X5X17，X1X5X18，X1X5X21，X1X5X22，X1X2X12X13，X1X2X12X14，X1X2X12X15，X1X2X12X16，X1X3X14X19，X1X3X12X15，X1X2X12X16，X1X3X14X19，X1X3X15X19，X1X3X16X19，X1X3X19X20，X1X4X12X13，X1X4X12X15，X1X4X12X16，X1X5X14X19，X1X5X14X19，X1X5X15X19，X1X5X16X19，X1X5X19X20，X23X24，X23X25计算结果表明，LNG储罐火灾、爆炸事故树有2个二阶最小割集；40个三阶最小割集，32个四阶最小割集。由割集理论可知，一般情况下，割集中出现次数最多的因素，其结构重要度就越大，直接影响着系统的安全性、可靠性，为系统的薄弱环节。3.2基本事件结构重要度分析各基本事件或最小割集在顶事件发生的事故树结构上的重要度成为结构重要程度，即各基本事件或最小割集的发生对顶事件发生的贡献程度。由于不需考虑事件的发生概率，通过事故树定性分析后，只计算事故树的结构重要度系数并对系数进行排序，就可知道底事件对顶事件的影响大小的顺序。一次计算公式如下：Iψ（i）——第i个底事件的结构重要度系数；Kj——最小割集总数；Nj——第i个底事件所在的最小割集kj的底事件总数；Xikj——第i个底事件属于第j个最小割集。事故树计算分析系统计算出的该事故树各底事件的结构重要度系数大小为Iψ（x1）=Iψ（x2）=.....Iψ（x5）=3.5Iψ（x6）=.......Iψ（x11)=......Iψ（x14)=......Iψ（x18)=Iψ（x21)=Iψ（x22)=Iψ（x23)=1=Iψ（x19）=2，Iψ（x13）=Iψ（x20）=Iψ（x24）=Iψ（x25）=0.5从上述结果看出，在工程实际中，一次近似计算不能很好地解决影响因素相互交错问题，得出结果精确度不高。因而，基本事件的结构重要度系数计算可用二次近似计算公式：kjxinjxiI1)(2111式中，各符号同上。利用上式求得各结构重要度系数分别为999999859.02112111323402)1(Ix980650174.02112111...83102)5()2(IIxx68359375.02111...44)22()21()18()17()11()6(IIIIIIxxxxxx881932913.02111163)19()12(IIxx413818359.0211143x20)13(IIx）（656391084.02111...83)16()14(IIxx2121111)25()24(IIxx各基本事件的结构重要度系数大小排序为IIIIIIIIIIIIIIIxxxxxxxxxxxxxxxxx)20()13()25()24()16()15()14()22()21()18()17(11x6)23()19()5(2)1(III......＞＞＞＞＞＞＞）（）（）（由分析结果可知，爆炸极限的结构重要度就是X1的重要度系数，Iψ（x1）最大值，（Iψ（x1），...Iψ（x5），（Iψ（x12），Iψ（x19）），Iψ（x23），（Iψ（x6），...Iψ（x11），Iψ（x17），Iψ（x18），Iψ（x21），Iψ（x22）），（Iψ（x14），Iψ（x15），Iψ（x16））在结构重要度的排序中的数值也比较大。4结果分析及安全对策防止LNG储罐发生火灾、爆炸事故，要从防止LNG泄漏和罐区火源两个方面入手，控制各底事件的发生，特别是结构重要度系数大的底事件，如“罐区通风不良”、“阀门密封失效”、“法兰密封失效”、“罐体损坏”、“误操作LNG泄漏”、“使用未带阻火器的汽车”、“罐区内吸烟”、“罐区违章动火”、“储罐压力超过安全极限”等底事件，从而达到预防储罐发生事故。应该采取相关措施如下：1、加强对库区可燃性气体的含量检测，以及加强检测设备和报警设备的维护。2、在罐区上加装喷淋设施和消防水幕，纺织罐体温度过高而引起罐内压力过载。3、正确选择阀门、法兰以及罐体的安全附件的型号，保证设备的本质安全性。4、加强阀门、法兰、储罐安全附件和罐体完整性、安全性检查，纺织因腐蚀等原因造成罐体开裂，预防泄漏。5、加强安全检查，禁止在罐区内吸烟，严格执行LNG罐区的动火规章制度。6、禁止在库内使用电子通信设备，严禁使用非防爆电气，并加强对防爆电气的安全性检查。7、定期检查和检测防雷防静电设施及附件，保证期符合安全规定；严禁使用铁器和用铁器敲打地面、管线和设备。8、严格控制LNG输入域输出的工艺参数，预防储罐超压。9、上岗必须穿戴符合安全规定的防静电工作服和个体劳动防护用品。10、加强人员的安全培训教育，重视事故中人的因素。因为大多数基本事件都与人的不安全行为有着直接或间接的关系。