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LNG加气站槽车泄漏事故树分析

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狄月峰

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摘要以一起LNG加气站槽车泄漏事故分析案例,采用安全系统工程原理,采用事故树分析法,明确系统,确定顶部事件,绘制事故树,布尔代数法简化事故树,利用近似公式定性分析基本事件的结构重要性,分析基本事件对事故的影响,提出可行的预防措施,引发泄漏事故应急措施。

随着环境污染的日益严重,国家大力倡导清洁能源的使用,LNG在能源战略调整的背景下,加气站发展迅速,这类加气站发生安全事故的可能性也相应增加。泄漏事故是最常见的事故,也是火灾、爆炸、窒息等事故的前提。近年来,采用事故树分析方法进行危害分析,找出事故的主要原因和对策,避免类似事故再次发生。

1事故树(FAT)

事故树,也被称为故障树,只是从事故结果开始,通过逻辑推理,找出事故的原因,简而言之,从结果到原因。事故树的逻辑推理主要包括:逻辑和门只同时发生几个事件,导致结果;逻辑或门是几个事件中的一个,导致结果;条件和门必须满足一定条件;条件或门是几个事件中的一个。

在事故树的应用过程中,首先要明确要分析的系统,找出要分析的事故(称为顶部事件)作为分析的起点;其次,根据逻辑推理找出顶部事件的原因(称为中间事件);最后,继续用逻辑推理找出中间事件的原因,直到不可分割的事件(称为基本事件)。在这个分析过程中,画出事故树,简化事故树的结构,找出所有能导致事故的基本事件的集合(称为最小集合)和不能导致事故的基本事件的集合(称为最小径集),然后考虑基本事件对事故的影响(称为结构重要性)。综上所述,事故树分析的主要步骤包括:明确系统,确定顶部事件,绘制事故树,定性分析,制定预防措施。

2FAT在事故分析中的应用

2.1 事故概况

2015年9月,19吨LNG槽车驶入大型国有企业加气站接卸LNG液体时,当气动阀不能正常使用时,槽车司机没有连接软管并手动打开阀门(紧急切断阀),但司机从LNG工厂灌装完LNG之后忘记关闭手动截止阀(司机事后回忆),所以大量的LNG液化天然气迅速向外扩散,现场弥漫着白烟。消防队员穿上防冻服,在水枪的掩护下,经过近一个小时的处理,紧急切断阀成功关闭,有效防止火灾爆炸事故。

2.2 事故树基本事件分析

这次事故显然需要分析的系统是LNG加气站槽车卸气过程中,顶部事件为LNG槽车发生泄漏,通过对事故后续原因分析,明确了该事件的中间事件和基本事件,建立事故树基本事件分析(见表1)。

事故树模型建立如图1所示。

图1 LNG槽车泄漏事故树

2.3 求最小割集

切割是顶部事件发生的基本事件的集合,最小切割是顶部事件发生的最低数量的基本事件的集合。每个最小的切割是顶部事件的可能性,有几个最小的切割有几种可能性,最小的切割越多,系统越危险,最小的基本事件是顶部事件的最薄弱环节,所以最小的切割可以直观地排序事件的风险,然后防止高风险的事件,忽略低风险的事件。在寻求最小切割时,使用布尔代数操作法来简化事故树。

逻辑运算符号常用于事故树分析(·)、加( )连接各种事件,称为布尔代数表达式。操作规则主要包括:

2.4 求最小径集

径集是顶部事件不发生的基本事件的集合,最小径集是顶部事件不发生的最低基本事件的集合。最小径集指出了不同时发生的基本事件的安全模式。

最小径集的方法是用不代替事故树顶上的事件,即用和门代替或门,用或门代替和门,可以找到原事故树对偶的成功树,所以成功树的最小切割是事故树的最小径集。

2.5 结构重要性分析(定性分析)

LNG加气站槽车泄漏事故树分析

不考虑基本事件的概率,只分析事故树结构对顶部事件影响的重要性,称为结构重要性分析。分析结构的重要性主要是在制定安全预防措施时实现经济、有效、安全的目的。结构重要性的近似判断如下[2]:

其中,I?为第i基本事件的结构重要性;kj为第j最小割集;nj为第Kj最小割集的基本事件数。

由此可得出各基本事件的结构重要度系数分别为:

2.6 结果分析

定性分析图1事故树,LNG最小切割12棵槽车泄漏事故树,最小径集2棵,即造成槽车泄漏事故的可能性有12种,但只要采用两个径集中的任一棵,LNG可以避免槽车泄漏事故。

第一方案中{X0X1}是最好的方案。只要气动阀完好有效,阀门就可以及时关闭,避免事故进一步扩大。基本事件也通过结构重要性得到验证X0、X1是泄漏事故的主要原因。第二个计划{X2X3X4X5X6X7}是控制泄漏事故的管理措施。这个方案有很多基本事件,不容易一一控制。所以这个方案在某种意义上并不理想。

3防范措施

从以上分析可以看出,在LNG在卸载过程中,只有当设备出现故障和管理问题时,LNG发生泄漏事故,因此预防此类事故的措施从以下几个方面入手:

责令承运人对安全附件(如安全阀、压力表、液位计、增压器、应急切断阀、连接接头、管道阀、导静电装置等)进行日常检查和维护,及时排除故障,确保性能完好;

加强承运人管理,提高承运人的准入门槛,除符合国家相关资质外,还应取得业主的准入资格证书。在日常监督中建立承运人黑名单制度,曝光违法行为;

明确承运人在卸液过程中的安全职责,完善卸液操作规程,监督承运人是否严格执行;

强操作现场安全监控,承运人和业主在卸液全过程中实施双确认、双监控。卸液的每一步都需要双方签字确认,并由双方人员监控;

加强对操作人员的岗位培训,提高员工的技能水平、安全意识和责任感,降低因操作失误发生事故的概率;

加强应急预案演练,加强协调能力,配备空气呼吸器、防冻服、防爆工具等应急材料,掌握使用方法,提高应急处置能力。

4应急措施

LNG槽车一旦发生泄漏事故,如果处置措施不当,很可能造成燃烧甚至爆炸,对现场消防救援人员构成威胁。因此,在处置过程中采取科学的处置措施,可以保证现场救援人员的生命安全。泄漏的处理方法和措施是什么?

如果罐体外装卸气相和液相管道泄漏紧急止漏,最直接、最快的方法是关闭阀门和切断材料。槽车紧急切断阀的设计为紧急使用。阀门有手动和自动控制两种方法,以确保控制方法有效;

如果储罐本体泄漏,可采用塞楔堵漏阀、冷冻堵漏法和塞楔堵漏法-冷冻联合封堵法在封堵过程中应使用防爆封堵工具处理泄漏LNG气体可通过喷雾水驱散稀释;

如果堵漏措施无效或无法堵漏,槽车不能在短时间内转移,槽车可以倒罐LNG进入加气站LNG类似于储罐内的卸液过程;

如果阀门关闭、堵塞、倒罐三项措施不能实施,只能空,现场警告,严格控制静电等火源,救援人员做好低温、窒息个人保护,使用喷枪稀释驱散,气体检测,确保环境安全。

当LNG槽车一旦发生火灾和燃烧,应在冷却事故罐的基础上,做好预警、疏散等准备,及时使用大量高泡沫隔离空气,窒息灭火。

在这起事故中,消防队员通过关阀断料成功处理了泄漏事故。

5结语

国内天然气事业增长势头强劲,采用槽车运输LNG越来越多的人需要加强对承运人的管理,监督承运人履行安全职责,加强承运人的安全意识,自觉执行各项操作程序,在重大作业现场实施双确认、双监控制度,加强应急演练,提高应急处置能力。同时,罐车储罐作为特种设备,政府和企业从设计、制造、安全、使用、检验、维修、改造七个环节实现闭环管理,防止液体天然气现场泄漏,确保液体天然气站的安全。

参考资料:[1]徐志胜.安全系统工程[M].北京:2015年机械工业出版社.[2]杨帆.液化天然气泄漏事故树分析[J].2011、29(17)科技导报-47.[3]宋峰彬.液化天然气接收站槽车区LNG泄漏事故树分析[J].2011年(11)化工程及设备:188-189.[4]孙兰会.分析事故树结构的重要性[J].2015年31(4)科技通报-250.

来源:中国石化销售有限公司


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