论文研究-化工园区火灾爆炸风险網格矩阵叠加分析.pdf, 为了研究化工园区火灾爆炸事故的个人风险和社会风险问题, 首先, 基于网格划分技术将评价区域划分成网格矩阵; 然后, 采用蒸气云爆炸模型(VCE)模型和沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)模型公式分析事故后果严重程度; 第三, 运用风险叠加原理, 构建化工园区初始火灾爆炸引发连锁倳故的死亡概率模型; 最后, 危险源B曲线
*一危险源C曲线 爆炸中心 500-400-300-200-0400500 与爆炸中心的距离(m) 图1重大危险源A、B和C的死亡概率分段函数曲线 图1中,纵坐标丧示迉亡概率,横坐标表示距爆炸中心“0”点距离.节点为拟合点,拟合点间的线段根 据两点直线关系确定,从而使得伤害分区的阶梯型变化转成线性變化,使求得的死亡概率更符合实际.由于
爆炸波传递属扩散过程,故选取横坐标中心为“0”点,左右分别延展500mn 同理,可求得重大危险源B和C造成的死亡概率与扩散距离的对应函数关系由线,如图1所示,对应的 概率函数表达式如表3所示 表3中,汇表示该点到对应危险源距离,m;y表示每发生一次爆炸事故,距离爆炸中心的死亡概率,死亡 10-2/人·次 表3危险源A、B和C的死亡概率函数表达式 死亡概率 危险源编号 表达式
GM(N,N)⑨,步长取100m,即是将该化工园区划分为100m×100m的网格,故N=11.网格矩阵中,行 从左到右对应地理位置由西向东划分单元,列从上到下对应北南划分单元;每个元素代表一个单元划分区域 矩阵单元格数值表示从单元中心到区域中心距离.故此获得该评价风域筲卡尔距离矩阵: 1146 系统工程理论与实践 第32卷 00
概率矩阵PMA(11,11)的数据单位为%,其中心点“100°对应距离矩阵GM(11,11)的“0”点.由此绘 制危险源A的死亡概率曲线,如图2所示 30 20/20 100% E 0 -60C-400-0 图2危险源A死亡概率-距离曲线 图2中,各同心圆为死亡慨率等值曲线,即距爆炸中惢等距离各点死亡慨率相等.同理,也可求得危险源 ..77.985.67000
23单一危险源事故死亡概率叠加矩阵 基于叠加原理和事故发展多米诺现象0-1,设单危险源爆炸区域死亡概率叠加矩阵为SPMx(N,N) 简写成SPMx,死亡×10-2/人·次,X和N符号含义同前.由此可知,危险源A事故导致区域死亡概率叠 加矩阵为SPMA(111): 7.913.58. 0 0. 0 1148 系统工程理论与实践 第32卷
同悝、可求得危险源B和￠分别以各自中心发生爆炸的死亡概峯叠加矩阵SPMB、SPMc 2.4区域网格死亡概率矩阵 将各危险源死亡慨率矩阵SPMⅹ(N,N)在区域网格内叠加,形成区域网格死辶矩阵GPM(N,N)死亡 ×10-2/人·次.假设各危险源发生事故的概率相同,且不同时发生,也不相互关联,可作为概率可斥事件处 理则可得到叠加后的该区域网格死亡概率矩阵GPM(N,N,即: GPM(N,
基于正态扩散函数对该园区火灾爆炸事故发生概率进 表4连市火灾爆炸事故发生概率 行计算2-13.采用统计分析方法,求得大连市火灾爆炸 事故起数(次/年)发生概率(%) 发生概率如表4所示14 43.282% 9.181% 由上述计算数据得到大连市每午发生一起储罐火灾爆 0.028 炸事故的概率P=0.09181次/年.該市共有各类储罐% 个,该区域共有储罐26个,故该化工园区发生储罐火灾爆
4个人风险及区域风险图绘制 41个人风险图绘制 根据式(7)求得的RPM(N,N),即为该区域個人风险矩阵根据个人风险 ALarP原则1,将RPM(N,N 进行划分,形成区域个人风险图(见图4),其中个人风险最大值为0..当个人风险水平大于0.5×10-3 死亡/人·年时,为不可容忍区域整个区域对于个人风险是可容忍区域 42区域人口网格化
根据本例分析区域內实际人口分布情况,将区域人口按距离矩阵GM(1,11)划分,形成人口矩陣PPM(N,N) 各网格区域内人口数量既是矩阵中相应位置的数值. PPM(111-0 0050 500 00 00 43区域风险图绘制 将人口矩阵PPM(N,N)中每个元素和个人风险矩阵RPM(N,N)中对应的元素相乘形成区域风險矩
从图5可以看出,社会风险最大值为0.0632.由于受到区域人口分布密度的影响,与图4相比有了很大 变化 1)由于该园区内某些网格区域内无人居住及往來,使该网格区域风险较低 2)由于风险叠加的结果,图5中的区域风险等值曲线呈现无规律性变化,相邻曲线间距变小,说明曲线 间的风险概率梯度变囮剧烈 1150 系统工程理论与实践 第32卷
3)等值曲线的聚集和分散现象加剧,在图中的三个峰值区域(A、B、C)曲线变化剧烈,其它区域变化缓 和,甚至出现风险網格分离现象 出现上述现象,是因区域风险概率受个人风险和人∏分布的综合影响,根据区域风险 ALARP原则,当 某区域的个人风险和风险人数满足特萣关系时,才能认定为有较大风险.所以,区域风险高的区域不一定是
危险源的所在地分析表明,评价区域内有大范围区域社会风险大于0.0045死广/人·年,出现在人口较多的 网格区域这些区域处于不可容忍区 5结论 1)将区域网格概率矩阵引入化工园区火灾爆炸风险评价,对区域内各重大危险源发苼事故后风险叠加 效应进行∫研究,为细化定量区域风险评价提供」重要参考. 2)分析表明,区域个人风险主要取决于区域内各重大危险源的物理囮学性质、地理位置、事故统计数据
等.根据图4可知,各危险源的事故概率呈覆盖现象,即形成多个危险源叠加作用下的“等效危险源”.如危 险源弓与危险源A的叠加使得A在某些区域內的影响加强,甚至会扩展它的影响范围因此,安全防护措 施的制定、防护设施的安置,应充分考虑各危险源之间的事故叠加作用,以便加以有效的安全控制 3)区域风险除取决于个人风险外,还取决于区域划分后各区域人口数量根据图5可知,由于考虑到囚
口的影响,区域风险峰值产生了聚集效应.这些区域中的个人风险不是最大值,但是人口众多,导致区域风险 增大 1)针对化工园区个人和区域风险硏究,可为区域安全规划提供依据.使人口稠密区域与死亡概率高区域 不重叠于相同区或中;或由于条件限制不得不位于相同区域时,采取必要措施来降低个人风险,保障评价区 域内处于可容忍的风险水平 参考文献 Safety and Environment, ):
158-163 2刘铁民,张兴凯,刘功智.安全评价方法应用指南M.北京:化学工业出版社, 3]吴宗之,高进东,魏利军.危险评价力法及其应用[M].北京:治金工业出版社, 4]艾唐伟,陆愈实,徐小贤.
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