CN102509003A - 利用计算机进行化工装置爆炸风险评估的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估的方法，其包括：第一步，利用现场气象资料及所述化工装置的周边环境获得的数据计算不同场景情况下所述化工装置发生爆炸时的极限压力；第二步，利用生产中的实际数据计算获得所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率；第三步，利用第一步获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和第二步获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。该化工装置爆炸风险评估方法及系统系统的考虑了爆炸事故发生发展的过程，并结合事故发生概率等因素的影响，能够全面的考虑化工装置的爆炸风险，结果更加合理准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种风险评估方法及系统，特别涉及一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估方法及系统。
背景技术
随着化工技术的日渐成熟，化工产业逐渐向规模化、大型化、复杂化发展，安全生产条件越来越苛刻，安全问题也日益突出。化工装置由于其特殊性，生产极具燃爆性的工艺气，易发生燃爆事故，不仅会造成人员伤亡和重大财产损失，也会导致严重的社会问题。合理界定化工装置爆炸风险对认识企业的安全水平、采取有效措施减少和预防事故发生具有重要意义。因此，需要对化工装置进行爆炸风险评估。
较常用的传统的爆炸后果评估方法包括TNT当量法以及Multi-Energy方法等。这些传统的爆炸风险评估方法只是基于简单的经验公式进行爆炸后果评估，不能进行爆炸近场预测以及三维空间预测，显然对于管道密集、装置繁多的化工厂区来说其适用性存在很大的局限，且直观性准确性都存在质疑。
近年来随着全尺寸爆炸实验的增多，以及计算流体力学分析技术的日益成熟，三维数值模拟工具在爆炸工程的应用已越来越得到工业界和学术界的广泛重视。目前，利用基于三维数值模拟技术的方法在海上石油化工装置爆炸后果等领域已经有了相关的评估应用。比如，Windhorst采用AutoReaGas软件来进行气体爆炸的模拟以探讨石化裂解炉与控制室的安全距离，何大成等人，采用FLACS软件进行氢气储存区的爆炸后果模拟，并进行了罐区的风险分析研究，但是这些研究没有形成系统的爆炸风险评估方法，只是实现了个案的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估方法及系统，该方法及系统是基于三维数值模拟技术、事故统计技术、失效概率分析技术为基础的，采用该化工装置爆炸风险评估方法及系统可以解决传统方法(如TNT当量法以及Multi-Energy方法等)存在的局限性、不直观、准确度及表现力不足、不能进行爆炸近场预测以及三维空间预测的问题，该化工装置爆炸风险评估方法及系统系统的考虑了爆炸事故发生发展的过程，并结合事故发生概率等因素的影响，能够全面的考虑化工装置的爆炸风险，结果更加合理准确。更加适用于管道密集、装置繁多的化工厂区爆炸风险评估以及爆炸风险性的确定。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估的方法，其包括：
第一步，利用现场气象资料及所述化工装置的周边环境获得的数据计算不同场景情况下所述化工装置发生爆炸时的极限压力；
第二步，利用生产中的实际数据计算获得所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率；
第三步，利用第一步获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和第二步获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
其中，所述第一步进一步包括如下步骤：
三维模型的建立步骤，运用三维模拟技术构建所述化工装置的三维模型；
化工装置内风场分析以及通风换气分析步骤，根据所述化工装置周边环境以及现场气象资料，在计算机上实现所述化工装置内风场分析以及通风换气分析；
泄漏扩散后果评估步骤，通过对所述风场分析以及通风换气分析步骤获得的风场及通风换气数据进行归类，再使其结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏方向、泄漏时间、泄漏物质等，利用三维数值模拟技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的工艺气泄漏场景、影响区域、气云尺寸等；
爆炸后果评估步骤，在所述泄漏扩散后果评估步骤获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，建立三维爆炸事故场景，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力。
其中，所述第二步进一步包括如下步骤：
风向频率获得步骤，综合分析当地风向风速数据，按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，每30°风向进行各个风向频率统计计算，利用统计数据给出各种风速风向频率分布；
泄漏概率获得步骤，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，按照失效概率求和的方式得到所述化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得步骤，利用点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得步骤，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率，
爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率。
其中，所述第三步进一步包括，利用第一步获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和第二步获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，根据设定好的风险可接受准则以及风险矩阵最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
本发明还提供了一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估的方法，其包括：
三维模型的建立步骤，运用三维模拟技术构建所述化工装置的三维模型；
化工装置内风场分析以及通风换气分析步骤，根据所述化工装置周边环境以及现场气象资料，在计算机上实现所述化工装置内风场分析以及通风换气分析；
泄漏扩散后果评估步骤，通过对所述风场分析以及通风换气分析步骤获得的风场及通风换气数据进行归类，再使其结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏方向、泄漏时间、泄漏物质等，利用三维数值模拟技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的工艺气泄漏场景、影响区域、气云尺寸等；
爆炸后果评估步骤，在所述泄漏扩散后果评估步骤获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，建立三维爆炸事故场景，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力；
风向频率获得步骤，综合分析当地风向风速数据，按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，每30°风向进行各个风向频率统计计算，利用统计数据给出各种风速风向频率分布；
泄漏概率获得步骤，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，按照失效概率求和的方式得到所述化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得步骤，利用点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得步骤，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率，爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率；
利用所获得的极限压力和所获得的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，根据设定好的风险可接受准则以及风险矩阵最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
本发明还提供了一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估的系统，其包括：
极限压力获得模块，利用现场气象资料及所述化工装置的周边环境获得的数据计算不同场景情况下所述化工装置发生爆炸时的极限压力；
爆炸概率获得模块，利用生产中的实际数据计算获得所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率；
风险性评估模块，利用极限压力获得模块获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和爆炸概率获得模块获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
其中，所述极限压力获得模块进一步包括：
三维模型的建立模块，运用三维模拟技术构建所述化工装置的三维模型；
化工装置内风场分析以及通风换气分析模块，根据所述化工装置周边环境以及现场气象资料，在计算机上实现所述化工装置内风场分析以及通风换气分析；
泄漏扩散后果评估模块，通过对所述风场分析以及通风换气分析步骤获得的风场及通风换气数据进行归类，再使其结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏方向、泄漏时间、泄漏物质等，利用三维数值模拟技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的工艺气泄漏场景、影响区域、气云尺寸等；
爆炸后果评估模块，在所述泄漏扩散后果评估步骤获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，建立三维爆炸事故场景，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力。
其中，所述爆炸概率获得模块进一步包括：
风向频率获得模块，综合分析当地风向风速数据，按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，每30°风向进行各个风向频率统计计算，利用统计数据给出各种风速风向频率分布；
泄漏概率获得模块，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，按照失效概率求和的方式得到所述化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得模块，利用点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得模块，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率，
爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率。
其中，所述风险性评估模块是利用极限压力获得模块获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和爆炸概率获得模块获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，根据设定好的风险可接受准则以及风险矩阵最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
本发明还提供给了上述的化工装置爆炸风险评估方法或上述的化工装置爆炸风险评估系统在化工生产过程中的应用。
本发明有益的技术效果在于：
本发明根据化工装置的特点以及现场实际情况，在易发生泄漏的部位选取合适的气体或液体的实际扩散模型，结合现场气象条件，利用三维数值模拟技术将泄漏或扩散过程及形成的可燃气云大小计算与展现出来。利用所得气云尺寸大小设置不同汽运位置及点火位置计算爆炸事故后果，在计算机上模拟该事故情况发生后，遇到火源发生爆炸的过程，并得到爆炸的影响范围及破坏程度。最终根据这些事故后果数据综合得出该类装置的爆炸风险性。
采用该化工装置爆炸风险评估方法及系统可以解决传统方法(如TNT当量法以及Multi-Energy方法等)存在的局限性、不直观、准确度及表现力不足、不能进行爆炸近场预测以及三维空间预测的问题，该化工装置爆炸风险评估方法及系统系统的考虑了爆炸事故发生发展的过程，并结合事故发生概率等因素的影响，能够全面的考虑化工装置的爆炸风险，结果更加合理准确。更加适用于管道密集、装置繁多的化工厂区爆炸风险评估以及爆炸风险性的确定。
附图说明
图1为本发明所述化工装置爆炸风险评估方法的总体框架结构；
图2为本发明实施例所述化工装置爆炸风险评估方法中得到的风场图；
图3为本发明实施例所述化工装置爆炸风险的评估结果。
具体实施方式
本发明提供了一种化工装置爆炸风险评估方法，包括：
第一步，利用现场气象资料及所述化工装置的周边环境获得的数据计算不同场景情况下所述化工装置发生爆炸时的极限压力；
第二步，利用生产中的实际数据计算获得所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率；
第三步，利用第一步获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和第二步获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线(即QRA风险评估中使用的f-N曲线)，最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
其中，所述第一步中的数据包括所述化工装置区域现场风速、风向、温度、大气稳定度等气象资料及所述化工装置的周边装置、地形、地貌、植被等环境结合泄漏量、泄漏方向、气云尺寸、点火位置等。
其中，所述第二步中的生产中的实际数据包括利用所述化工装置实际设备、管线、阀门等设备的设备失效频率、结合装置区域风向风速频率、设备泄漏频率、气云点火概率等。
其中，所述第一步进一步包括如下步骤：
三维模型的建立步骤，运用三维模拟技术构建所述化工装置的三维模型；
化工装置内风场分析以及通风换气分析步骤，根据所述化工装置周边环境以及现场气象资料，在计算机上实现所述化工装置内风场分析以及通风换气分析；
泄漏扩散后果评估步骤，通过对所述风场分析以及通风换气分析步骤获得的风场及通风换气数据进行归类，再使其结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏方向、泄漏时间、泄漏物质等，利用三维数值模拟技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的工艺气泄漏场景、影响区域、气云尺寸等；
爆炸后果评估步骤，在所述泄漏扩散后果评估步骤获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，建立三维爆炸事故场景，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力。
其中，所述三维模拟技术可以是运用三维激光扫描仪或者三维建模软件MICROSTATION、PDMS、CASD、3DMAX等中的一种或几种结合构建所述化工装置的三维模型。
其中，所述化工装置内风场分析以及通风换气分析步骤优选通过利用FLACS软件在计算机上得到所述化工装置周边区域的风场变化及体积流量变化，根据体积流量与所述化工装置的总体积量采用如下公式可以实现所述化工装置内风场分析以及通风换气分析，
换气频率(次/小时)＝体积流量/总体积*3600。
其中，所述扩散泄漏后果评估步骤中的风场及通风换气数据的归类优选按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，分别选择计算风速。
其中，所述泄漏扩散后果评估步骤中使用的三维数值模拟技术优选为FLACS三维数值模拟软件。
其中，所述第二步进一步包括如下步骤：
风向频率获得步骤，综合分析当地风向风速数据，按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，每30°风向(即按照360°方位划分，每30°一个风向)进行各个风向频率统计计算，利用统计数据给出各种风速风向频率分布；
泄漏概率获得步骤，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，按照失效概率求和的方式(即把计算区域内的每个装置、设备、阀门等的失效概率加到一起)得到所述化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得步骤，利用点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得步骤，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率，
爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率。
其中，所述设备失效频率数据库优选DNV leak数据库，该数据库包括装置、设备、管线、阀门等设备的失效频率。
其中，所述点火概率模型优选为UKOOA、TDIM点火概率模型。
所述第三步进一步包括，利用第一步获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和第二步获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线(即QRA风险评估中使用的f-N曲线)，根据设定好的风险可接受准则以及风险矩阵最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
其中，所述风险可接受准则根据不同厂、不同类型的产品由厂家自行规定。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估的方法，其包括：
三维模型的建立步骤，运用三维模拟技术构建所述化工装置的三维模型；
化工装置内风场分析以及通风换气分析步骤，根据所述化工装置周边环境以及现场气象资料，在计算机上实现所述化工装置内风场分析以及通风换气分析；
泄漏扩散后果评估步骤，通过对所述风场分析以及通风换气分析步骤获得的风场及通风换气数据进行归类，再使其结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏方向、泄漏时间、泄漏物质等，利用三维数值模拟技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的工艺气泄漏场景、影响区域、气云尺寸等；
爆炸后果评估步骤，在所述泄漏扩散后果评估步骤获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，建立三维爆炸事故场景，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力；
风向频率获得步骤，综合分析当地风向风速数据，按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，每30°风向进行各个风向频率统计计算，利用统计数据给出各种风速风向频率分布；
泄漏概率获得步骤，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，按照失效概率求和的方式得到所述化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得步骤，利用点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得步骤，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率，爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率；
利用所获得的极限压力和所获得的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，根据设定好的风险可接受准则以及风险矩阵最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种化工装置爆炸风险评估系统，其包括：
极限压力获得模块，其利用现场气象资料及所述化工装置的周边环境获得的数据计算不同场景情况下所述化工装置发生爆炸时的极限压力；
爆炸概率获得模块，其利用生产中的实际数据计算获得所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率；
风险性评估模块，其利用所述极限压力获得模块获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和所述爆炸概率获得模块获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线(即QRA风险评估中使用的f-N曲线)，最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
其中，所述极限压力获得模块进一步包括如下模块：
三维模型的建立模块，运用三维建模技术构建所述化工装置的三维模型；
化工装置内风场分析以及通风换气分析模块，根据所述化工装置周边环境以及现场气象资料，在计算机上实现装置内风场分析以及通风换气分析；
泄漏扩散后果评估模块，通过对所述风场分析以及通风换气分析步骤获得的风场及通风换气数据进行归类，再使其结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏时间、泄漏物质等，利用三维数值模拟技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的工艺气泄漏场景以及影响区域；
爆炸后果评估模块，在所述泄漏扩散后果评估步骤获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，建立三维爆炸事故场景，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力。
其中，所述爆炸概率获得模块进一步包括如下模块：
风向频率获得模块，综合分析当地风向风速数据，按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，每30°风向进行各个风向频率统计计算，利用统计数据给出各种风速风向频率分布；
泄漏概率获得模块，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，按照失效概率求和的方式(即把计算区域内的每个装置、设备、阀门等的失效概率加到一起)得到所述化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得模块，利用点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得模块，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率，
爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率。
其中，所述风险性评估模块是利用极限压力获得模块获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和爆炸概率获得模块获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，根据设定好的风险可接受准则以及风险矩阵最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
其中，所述极限压力获得模块的所述化工装置周边环境以及现场气象资料的数据包括所述化工装置区域现场风速、风向、温度、大气稳定度等气象资料及所述化工装置的周边装置、地形、地貌、植被等环境结合泄漏量、泄漏方向、气云尺寸、点火位置等。
其中，所述爆炸概率获得模块的生产中的实际数据包括利用所述化工装置实际设备、管线、阀门等设备的设备失效频率、结合所述化工装置区域风向风速频率、设备泄漏频率、气云点火概率等。
其中，所述三维模型的建立模块中的三维模拟技术可以是运用三维激光扫描仪或者三维建模软件MICROSTATION、PDMS、CASD、3DMAX等中的一种或几种结合构建所述化工装置的三维模型。
其中，所述化工装置内风场分析以及通风换气分析模块中优选通过利用FLACS软件在计算机上得到所述化工装置周边区域的风场变化及体积流量变化，根据体积流量与所述化工装置的总体积量采用如下公式可以实现所述化工装置内风场分析以及通风换气分析，
换气频率(次/小时)＝体积流量/总体积*3600。
其中，所述扩散泄漏后果评估模块中的风场及通风换气数据的归类优选按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，分别选择计算风速。
其中，所述泄漏扩散后果评估模块中使用的三维数值模拟技术优选为FLACS三维数值模拟软件。
其中，所述设备失效频率数据库优选DNV leak数据库，该数据库包括装置、设备、管线、阀门等设备的失效频率。
其中，所述点火概率模型优选为UKOOA、TDIM点火概率模型。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估的系统，其包括：
三维模型的建立模块，运用三维模拟技术构建所述化工装置的三维模型；
化工装置内风场分析以及通风换气分析模块，根据所述化工装置周边环境以及现场气象资料，在计算机上实现所述化工装置内风场分析以及通风换气分析；
泄漏扩散后果评估模块，通过对所述风场分析以及通风换气分析步骤获得的风场及通风换气数据进行归类，再使其结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏方向、泄漏时间、泄漏物质等，利用三维数值模拟技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的工艺气泄漏场景、影响区域、气云尺寸等；
爆炸后果评估模块，在所述泄漏扩散后果评估步骤获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，建立三维爆炸事故场景，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力；
风向频率获得模块，综合分析当地风向风速数据，按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，每30°风向进行各个风向频率统计计算，利用统计数据给出各种风速风向频率分布；
泄漏概率获得模块，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，按照失效概率求和的方式得到所述化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得模块，利用点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得模块，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率，爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率；利用所获得的极限压力和所获得的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线(即QRA风险评估中使用的f-N曲线)，根据设定好的风险可接受准则以及风险矩阵最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
本发明还提供了上述的化工装置爆炸评估方法和评估系统在化工生产过程中的应用。
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例1
以某煤气化装置评估为例说明
第一步
运用三维激光扫描仪结合三维建模软件MICROSTATION构建所述化工装置的三维模型；根据气象条件得到的当地风速风向概率以及主导风向，如表1所示。
表1
表1续
根据表1绘制风场图2，得到主导风向。
根据主导风向为轴，对上述风速风向频率进行重新分类，如表2所示。
表2
通过对所述风场分析的风场数据进行归类，按照不同风场级别，分别选择计算风速结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏方向、泄漏时间、泄漏物质等，计算场景及工况表3所示。
表3
利用三维数值模拟FLACS技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的可燃气云尺寸，如表4所示。
表4
对上述气云尺寸按照频率值进行重新分类，如表5所示。
表5
在获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力，计算场景及工况如表6所示。
表6
利用三维数值模拟FLACS技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的各个关键区域的爆炸极限压力，如表7所示。
表7
| (m3) | ||||||||
| 点火位置 | ||||||||
| 气化炉 | P1 | P2 | - | - | - | - | - | Pn |
| 碳洗塔 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 磨煤 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 闪蒸单元 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 其他 | P15 | P25 | - | - | - | - | - | P2n |
第二步
风向频率获得步骤见第一步，利用统计数据给出各种风速风向频率分布。
泄漏概率获得步骤，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，如DNV leak数据库，不同泄漏率及泄漏区域化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得步骤，利用UKOOA、TDIM点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得步骤，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率。
爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率
第三步
所述第三步进一步包括，利用第一步获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和第二步获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成极限压力-爆炸评估曲线。
按照该装置设定好的风险可接受准则(小于0.2MPa/万年)认为该装置爆炸风险不可接受，需增加爆炸防护墙等减缓爆炸风险的设施。对增加保护措施后的爆炸风险重复进行第一、第二步、第三步分析，结果认为增加爆炸防护墙后装置的爆炸风险低于风险可接受准则，装置爆炸风险明显减小，最终实现对所述化工装置的评估，如图3所示。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估的方法，其特征在于，包括：
第一步，利用现场气象资料及所述化工装置的周边环境获得的数据计算不同场景情况下所述化工装置发生爆炸时的极限压力；
第二步，利用生产中的实际数据计算获得所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率；
第三步，利用第一步获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和第二步获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
2.如权利要求1所述的化工装置爆炸风险评估的方法，其特征在于：所述第一步进一步包括如下步骤：
三维模型的建立步骤，运用三维模拟技术构建所述化工装置的三维模型；
化工装置内风场分析以及通风换气分析步骤，根据所述化工装置周边环境以及现场气象资料，在计算机上实现装置内风场分析以及通风换气分析；
泄漏扩散后果评估步骤，通过对所述风场分析以及通风换气分析步骤获得的风场及通风换气数据进行归类，再使其结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏方向、泄漏时间、泄漏物质等，利用三维数值模拟技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的工艺气泄漏场景、影响区域、气云尺寸等；
爆炸后果评估步骤，在所述泄漏扩散后果评估步骤获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，建立三维爆炸事故场景，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力。
3.如权利要求1或2所述的化工装置爆炸风险评估的方法，其特征在于：所述第二步进一步包括如下步骤：
风向频率获得步骤，综合分析当地风向风速数据，按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，每30°风向进行各个风向频率统计计算，利用统计数据给出各种风速风向频率分布；
泄漏概率获得步骤，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，按照失效概率求和的方式得到所述化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得步骤，利用点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得步骤，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率，
爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率。
4.如权利要求1至3所述的化工装置爆炸风险评估的方法，其特征在于：所述第三步进一步包括，利用第一步获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和第二步获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，根据设定好的风险可接受准则以及风险矩阵最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
5.一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估的方法，其特征在于，包括：
三维模型的建立步骤，运用三维模拟技术构建所述化工装置的三维模型；
化工装置内风场分析以及通风换气分析步骤，根据所述化工装置周边环境以及现场气象资料，在计算机上实现所述化工装置内风场分析以及通风换气分析；
泄漏扩散后果评估步骤，通过对所述风场分析以及通风换气分析步骤获得的风场及通风换气数据进行归类，再使其结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏方向、泄漏时间、泄漏物质等，利用三维数值模拟技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的工艺气泄漏场景、影响区域、气云尺寸等；
爆炸后果评估步骤，在所述泄漏扩散后果评估步骤获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，建立三维爆炸事故场景，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力；
风向频率获得步骤，综合分析当地风向风速数据，按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，每30°风向进行各个风向频率统计计算，利用统计数据给出各种风速风向频率分布；
泄漏概率获得步骤，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，按照失效概率求和的方式得到所述化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得步骤，利用点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得步骤，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率，爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率；
利用所获得的极限压力和所获得的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，根据设定好的风险可接受准则以及风险矩阵最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
6.一种利用计算机进行化工装置爆炸风险评估的系统，其特征在于，包括：
极限压力获得模块，利用现场气象资料及所述化工装置的周边环境获得的数据计算不同场景情况下所述化工装置发生爆炸时的极限压力；
爆炸概率获得模块，利用生产中的实际数据计算获得所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率；
风险性评估模块，利用极限压力获得模块获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和爆炸概率获得模块获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
7.如权利要求6所述的化工装置爆炸风险评估的系统，其特征在于：所述极限压力获得模块进一步包括：
三维模型的建立模块，运用三维模拟技术构建所述化工装置的三维模型；
化工装置内风场分析以及通风换气分析模块，根据所述化工装置周边环境以及现场气象资料，在计算机上实现所述化工装置内风场分析以及通风换气分析；
泄漏扩散后果评估模块，通过对所述风场分析以及通风换气分析步骤获得的风场及通风换气数据进行归类，再使其结合化工装置特点选择不同的泄漏点、泄漏量、泄漏方向、泄漏时间、泄漏物质等，利用三维数值模拟技术实现泄漏场景模拟分析与计算，得出其最坏情况下的工艺气泄漏场景、影响区域、气云尺寸等；
爆炸后果评估模块，在所述泄漏扩散后果评估步骤获得的气云尺寸上，设定不同的点火源及点火位置，建立三维爆炸事故场景，得出所述化工装置在不同位置处的爆炸极限压力。
8.如权利要求6或7所述的化工装置爆炸风险评估的系统，其特征在于：所述爆炸概率获得模块进一步包括：
风向频率获得模块，综合分析当地风向风速数据，按照0～1m/s、1～2m/s、2～3m/s、3～5m/s、5～7m/s、7～10m/s，＞10m/s等级别，每30°风向进行各个风向频率统计计算，利用统计数据给出各种风速风向频率分布；
泄漏概率获得模块，利用事故统计数据库结合设备失效频率数据库，按照失效概率求和的方式得到所述化工装置发生泄漏的概率；
点火概率获得模块，利用点火概率模型获得装置点火概率；
事故概率获得模块，综合考虑风向频率、泄漏概率、点火概率，利用三者概率乘积计算出所述化工装置相应的每次爆炸事故场景发生概率，
爆炸事故概率＝风向频率*泄漏概率*点火概率。
9.如权利要求6至8所述的化工装置爆炸风险评估的系统，其特征在于：所述风险性评估模块是利用极限压力获得模块获得的所述化工装置发生爆炸时的极限压力和爆炸概率获得模块获得的所述化工装置发生爆炸事故的爆炸概率形成累积概率-爆炸后果评估曲线，根据设定好的风险可接受准则以及风险矩阵最终对所述化工装置的爆炸风险性进行评估。
10.权利要求1至5所述的化工装置爆炸风险评估方法或权利要求6至9所述的化工装置爆炸风险评估系统在化工生产过程中的应用。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120620 |