可燃气体火灾成灾机制与危险性控制技术研究

论文摘要

石油化工行业的可燃气体火灾,是各类火灾中危害较严重的一种,同时也是消防领域的世界性的难题之一,这类火灾经常造成重大的人员和财产损失,因而针对这类可燃气体的火灾、爆炸事故发生机理进行研究,对发展灾害预防控制技术,预防和控制此类火灾、爆炸事故的发生,减少伤亡事故,具有重大意义。本论文据此选择液化石油气作为重点研究对象。具体研究结论为:(1)从液化石油气火灾爆炸事故机制分析与研究入手,构建了可燃气体火灾成灾机制与危险性控制研究的模式,给出了相应的模式结构图、应用步骤、方法学基础和安全性研究的方式;针对应用实例的具体情况,依据所构建的研究模式,提出了某液化石油气储配站的储罐区的火灾成灾机制与危险性控制研究模式,在熟悉储罐区情况后首先进行火灾成灾机制研究,内容包括辨识三类危险源、事故树分析、UVCE和BLEVE事故后果分析、ICI Mond火灾、爆炸、毒性指数法(以下简称ICI Mond法)安全评价,其次进行危险性控制研究,接下来进行安全性研究,最后给出研究结论。(2)依据建立的液化石油气火灾成灾机制研究模式所给出的研究方法,开展了:①基于三类危险源理论,对应用实例储罐区的危险源进行了辨识,结果为:第一类危险源是液化石油气,第二类危险源是液化石油气达到可燃浓度和存在点火源,第三类危险源是管理缺陷。②利用事故树分析法,以“LPG储罐爆炸”为顶上事件建立了事故树,求出了LPG储罐爆炸的事故模式以及控制事故不发生的途径,并且通过分析基本事件的结构重要度,进一步确定了各基本事件对顶上事件的影响程度。③开展了液化石油气储罐区火灾、爆炸事故后果严重程度的定性、定量评价研究:对LPG储罐区发生自由蒸气云爆炸(UVCE)和沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE)进行了事故后果分析。结果显示,LPG储罐发生UVCE、BLEVE事故,可以在相当大的范围内造成人员伤亡和财产损失,尤其是BLEVE的后果是最严重的,要特别注意防范;采用ICIMond法对液化石油气储罐区发生火灾、爆炸事故的危险性进行了定量安全评价,对储罐区采取安全措施前后的火灾、爆炸、中毒等危险进行了预测。(3)将液化石油气储罐区发生火灾、爆炸事故的危险源辨识结果与事故模式及控制事故不发生的途径相结合,基于本质安全化的理论,提出了控制液化石油气火灾爆炸事故的措施和建议:①从防止人失误发生、使人失误无害化和控制后果三方面提出控制人失误的措施;②储罐及设备设施控制措施主要是采用本质安全设计、选用符合规定和使用要求的优质原材料及设备、保证储罐及设备设施运行状态良好、控制点火源(明火、电火花、静电火花、撞击火花、高温热体、雷电火花和射频电);③环境控制措施主要是改善和创造安全、舒适的工作环境,达到减少人失误的目的;④管理控制措施主要是建立健全安全制度、狠抓安全教育与培训、抓好安全检查工作等。同时,针对储罐区极易发生的泄漏和火灾事故,提出了防止事故扩大或引起二次事故的相应的应急技术措施,力争把事故的损失限制在尽可能小的范围内。(4)安全性研究:利用设计的危险性控制措施有效性检查表检验了控制措施,检查的结果是危险性控制措施是有针对性并且有效的。从采取危险性控制措施前后安全评价的结果对比来看,采取危险性控制措施后,火灾负荷、爆炸指标、气体爆炸指标、综合危险性指数等均比之前下降了很多,也进一步证明了采取危险性控制措施是有效的。结论是该储罐区危险性控制措施可以达到预期效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 可燃气体的主要危险性分析与事故统计
• 1.2.1 可燃气体分类、主要成分与存储方式
• 1.2.2 可燃气体主要危险性分析
• 1.2.3 可燃气体事故统计与分析
• 1.3 可燃气体火灾成灾机制研究进展
• 1.3.1 可燃气体火灾爆炸性分析与火灾分类
• 1.3.2 可燃气体火灾成灾机制研究进展
• 1.3.3 目前国内外可燃气体火灾成灾机制研究存在的问题
• 1.4 可燃气体火灾爆炸危险性控制研究进展
• 1.5 本文研究的目的和意义
• 1.6 本文的研究内容
• 1.7 本文拟解决的关键问题
• 第二章 液化石油气火灾爆炸事故机制分析与研究
• 2.1 液化石油气蒸气爆炸事故机理研究进展
• 2.1.1 蒸气爆炸机理
• 2.1.2 研究现状
• 2.1.3 目前研究存在的问题
• 2.2 液化石油气火灾爆炸事故机制
• 2.2.1 泄漏型火灾爆炸事故机制
• 2.2.2 破坏平衡型爆炸事故机制
• 2.2.3 热传递型蒸气爆炸事故机制
• 2.2.4 复合型火灾爆炸事故机制
• 2.2.5 火灾爆炸事故多米诺效应机制
• 2.3 小结
• 第三章 液化石油气火灾成灾机制与危险性控制研究的模式
• 3.1 液化石油气火灾成灾机制研究模式的建立
• 3.1.1 模式结构图
• 3.1.2 应用步骤
• 3.2 方法学基础
• 3.3 应用实例的研究模式
• 3.4 小结
• 第四章 液化石油气储罐区火灾爆炸事故危险源辨识
• 4.1 第一类危险性辨识
• 4.2 第二类危险性辨识
• 4.3 第三类危险源辨识
• 4.4 小结
• 第五章 液化石油气储罐区火灾爆炸事故树分析
• 5.1 事故树分析方法
• 5.2 LPG储罐爆炸事故树的建立
• 5.3 LPG储罐爆炸事故树分析
• 5.3.1 最小割集与基本事件结构重要度
• 5.3.2 最小径集与基本事件结构重要度
• 5.4 小结
• 第六章 液化石油气储罐区火灾爆炸事故后果分析
• 6.1 液化石油气火灾爆炸事故过程
• 6.2 LPG储罐可能发生的事故模型
• 6.3 LPG储罐可能发生的事故的后果分析模式
• 6.3.1 LPG储罐发生自由蒸气云爆炸事故后果分析模式
• 6.3.2 LPG储罐发生沸腾液体膨胀蒸气爆炸的事故后果分析模式
• 6.4 本液化石油气储罐区分析
• 6.4.1 LPG储罐自由蒸气云爆炸后果定量计算
• 6.4.2 LPG储罐发生沸腾液体膨胀蒸气爆炸后果定量计算
• 6.4.3 LPG储配站储罐事故后果汇总
• 6.5 小结
• 第七章 液化石油气储罐区火灾爆炸事故危险性评价
• 7.1 ICI Mond火灾、爆炸、毒性指数评价法基本内容
• 7.2 液化石油气储罐区定量评价
• 7.2.1 物质系数和火灾、爆炸、毒性指标计算
• 7.2.2 安全措施补偿系数的确定
• 7.2.3 最终补偿系数计算
• 7.3 小结
• 第八章 液化石油气储罐区火灾爆炸危险性控制与安全性研究
• 8.1 基于本质安全化的危险性控制
• 8.1.1 控制人失误
• 8.1.2 储罐及设备设施控制
• 8.1.3 环境的控制
• 8.1.4 管理控制
• 8.2 应急技术
• 8.2.1 液化石油气泄漏事故应急处理措施
• 8.2.2 液化石油气火灾事故应急处理措施
• 8.3 安全性研究
• 8.4 小结
• 第九章 结论与展望
• 9.1 结论
• 9.2 研究特色及创新点
• 9.3 不足之处
• 9.4 展望
• 附图1
• 附图2
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢