关键词：石油化工装置;;火灾性能化评估;;火灾数值模拟;;事故后果评估;;事故风险评估
摘 要：性能化是一种较先进的消防理念,将性能化应用于石油化工装置的火灾评估,对增强石油化工生产的火灾预防能力,适应石化新兴技术和设备有积极意义。目前国内建立的火灾性能化评估体系主要适用于建筑,并没有形成适合石油化工装置的火灾性能化评估技术体系。本文参考建筑行业性能化设计与评估流程,并结合石油化工装置火灾特点,旨在形成针对石油化工装置火灾的安全评估技术体系。论文的主要研究工作如下:首先分析了石油化工装置的火灾特点。本文结合石油化工装置特点、石油化工装置火灾危险源类型、石油化工装置火灾事故统计和石油化工装置火灾爆炸事故案例分析的结果,归纳了石油化工装置火灾特点;其次,提出了进行石油化工装置性能化评估的程序。参照适用于建筑的消防性能化标准,明确了标准对建筑进行性能化防火设计和评估的流程,结合石油化工装置火灾特点,构建出了石油化工装置火灾性能化评估技术体系。然后,论文结合事故后果评估方法和QRA定量风险评估技术,建立了适用于石油化工装置性能化评估的技术流程。基于使用性能化评估判据和评估方法的不同,建立了两种性能化评估方法:对于基于事故后果判据的性能化评估,讨论了事故判据的设立,分析了进行后果评估的方法优劣性,选择了基于后果模拟软件的事故后果评估方法,并对火灾事故后果模拟软件FDS和SAFETI的特点进行了分析和比较,给出了软件在不同石化装置的适用性;对于基于概率性判据的风险评估技术,制定出了适用于我国石油化工装置的个人和社会风险可接受标准,提出基于经验性方法的设备失效概率和点火概率取值方法,多危险源条件下石化装置区域风险叠加方法。最后对石油化工装置火灾性能化评估技术进行了实例上的应用研究:(1)使用结合QRA风险评估的性能化评估技术,对某石化企业制氢装置进行了火灾性能化评估。应用SAFETI软件对制氢装置中低温变换工艺单元火灾场景进行了事故后果和事故风险的模拟计算,基于事故后果判据的评估结果认为,在该工艺单元可能导致的热辐射和超压伤害引起相邻反应器严重破坏的最远距离为46.81m,大于反应器间距,需要对事故后果进行控制;通过综合事故后果和事故发生概率的风险评估,认为装置工艺单元风险水平在可接受范围。通过两种基于不同判据的评估方法在制氢装置的性能化评估结果比较,说明在能够对火灾爆炸事故发生概率进行有效计算时,基于风险判据的石油化工装置火灾性能化评估技术相较于仅基于事故后果判据的性能化评估更能准确地评价装置安全性能。(2)对室内石化中央控制装置使用了基于FDS模拟的性能化评估方法来评估其火灾后人员疏散安全性。通过模拟烟气扩散和动态升温过程分析装置的烟气扩散和升温规律,对比分析不同疏散路线上温度、烟气层高度和能见度的数据变化规律,评估选择不同疏散路线人员是否安全疏散。评估结果表明:在无火灾报警设备的情况下,装置内有隔断的设施会延迟人员获得火灾信息的时间,需要安装火灾报警装置;同等高度下靠墙区域受高温烟气影响较中央开阔区域更大,疏散时选择合理的疏散路线可以将安全疏散时间。通过火灾性能化评估技术在石化装置上的实际应用,验证了本文建立的火灾性能化评估方法能对石油化工装置提供准确安全评估,提出针对安全目标的改进措施,为保障石化装置安全运行提供理论支撑。
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