CN102841952A - 一种石化企业平面布局安全的设计方法 - Google Patents

Abstract

一种基于性能化思想的平面布局安全设计新方法，它主要是针对方法中的过程危险识别过程，对多种典型事故模式进行关键特征提取，并建立了一种基于危险分析调查表和事故模式-字符串映射表的问卷式危险辨识体系；针对各层次布局安全设计，以事故场景配合目标可接受受损程度的方式提出适合的性能化目标选择集；对涉及的经验计算模型进行统计及分析比较，筛选或组合形成了适合平面布局安全设计的事故后果模拟计算体系。

Description

一种石化企业平面布局安全的设计方法

所属领域

本发明涉及一种石化企业平面布局安全设计的理念及方法，它是对现有平面布局安全设计方法不足的补充，该设计方法主要是通过评估化工设施之间的相互事故危害效应，分析当前平面布局的安全性能能否达到预期目标，从而达到指导平面布局安全设计工作。

背景技术

石化企业平面布局的安全设计是避免火灾爆炸事故扩大(domino效应)和减小事故损失严重程度的重要措施之一。目前国内外主要的设计方法是依据各种指令性的设计规范，这类规范条款明确、操作简便，为石化企业的安全运行作出了巨大的贡献。但在长期使用过程中，也暴露了一些弱点：①规范条款中具体数值(如安全间距)是根据工程实践或参考国外经验以及火灾爆炸事故的资料制定而成，数据来源繁杂，各数值的制定依据存在较大差异甚至缺乏明确的制定依据，导致“安全性能”不统一甚至不明确；②规范条款中的数值往往是强制执行的，不考虑或很少考虑各种安全防护设施对“安全性能”的“补偿”功能，在地形受限的地区或改扩建项目应用中显得尤为不便；③在装置规模考虑上存在不足，现有规范的制定大多是建立在一定规模装置基础上的，近年来超大型炼油装置的盛行以及中试炼油试验装置的广泛建设进一步对现有指令性规范的适用性提出了挑战。

发明内容

本发明的目就在于避免上述现有技术的不足之处而提供了一种可避免上述指令性规范现存问题的石化企业平面布局安全设计的理念及方法。该方法是将平面布局安全设计过程划分为相对位置设计、安全距离设计和布局安全设计三个步骤，其中性能化设计思想主要用于安全距离设计。安全距离的设计被划分为4个步骤，分别为危险辨识、性能化目标确定(事故场景设定、可接受损伤确定)、事故后果模拟、安全距离确定，即首先通过过程危险识得到可能发生的事故模式，再从事故场景设定和目标可接受损伤两个角度出发分析得到合理的性能化目标，最后应用事故后果模拟计算技术确定在满足性能化目标前提下所需要的安全间距。

设计流程的具体设定步骤如下：

1)相对位置设计

根据工艺、能量、安全等方面的考虑明确拟设计项目中各设施的位置关系和层次关系，大致明确各设施的相对位置关系；

2)安全距离设计

a.对确定了初步位置关系的设计图进行分析，将需要进行安全距离设计的设计点逐一列出，对所有涉及的设施进行分析，得到各设施可能发生的事故模式；

b.对每个设计点进行分析，得到各设计点可考虑的性能化目标，再结合实际情况确定适合考虑的事故场景和可接受损伤等级；

c.为各设计点应考虑的事故场景选择合适的事故后果计算模型，并代入参数进行计算，得到当前事故场景的危害强度；

d.根据得到的事故场景危害强度及设定的性能化目标，确定设施之间的安全距离。

3)平面布局安全设计

结合相对位置设计及安全距离设计的结果，综合统筹考虑，进行最终平面布局安全设计。

为了更好地实施本发明的上述过程，发明人对设计过程中的多个步骤进行了改进或创新，即：

(1)过程危险识别

基于事故树分析技术对火灾、爆炸、毒物扩散这三种破坏效应显著事故的11种事故模式进行关键特征参数提取，根据提取的关键参数建立了一种基于危险分析调查表和事故模式-字符串映射表的问卷式危险辨识体系。表1为危险分析调查表，表2为事故模式-字符串映射表，通过两表的配合使用可以快速识别过程中不同的火灾、爆炸、毒物扩散事故模式，十分适合批量设施的危险识别。

表1危险分析调查表

表2事故模式-字符串映射表

(2)性能化目标确定

由于经济、工艺等方面的制约，性能化目标的制定不可能无限严格，又因为事故场景、目标设施等的不一样，不同情况下需要预定最为合适的性能化目标。本发明将平面布局的安全设计分为厂区与外单位间、厂区内装置间以及装置内设备间的设计三个层次，根据各个层次大致能接受的间距量级确定当前层次设计时适合考虑的事故场景和可接受受损程度(二者共同构成对应的性能化目标)，性能化目标的形式即为“当发生某特定事故场景时，目标设施的受损程度不应超过可接受受损程度”。事故场景和目标受损程度均在大量基础数据的基础上进行了等级划分，分别如表3和表4所示，通过两表各项的匹配便可形成多种性能化目标。各层次设计时，所适合考虑的性能化目标如表5所示。

表3事故场景分类及编码

表4伤害目标的分类及编码

表5各层次设计适合考虑的性能化目标

(3)事故后果模拟

平面布局安全设计中主要考虑的事故的近场伤害效应。而大量的经验计算模型具有较差的近场计算精度，或具有严格的计算假设，本发明对安全设计过程中可能涉及事故模式的经验计算模型进行统计，并运算比较分析，筛选出各事故模式最合适的经验计算模型，部分模型进行了组合使用，形成适合平面布局安全设计的事故后果模拟计算体系。具体的模型选择见表6。

表6平面布局安全设计事故后果模拟计算体系

具体实施方式

本发明在安全设计过程中考虑的因素仅为制定的性能化目标，其它影响因素均可任意调解，所以本发明相对常规的指令性规范设计方法具有应用灵活、适用范围广、安全性能明确等优点，所以本发明对规范涵盖范围外的石化装置改扩建、超大型炼油装置以及中试装置具有良好的适用性。可作为今后相关规范修订的依据。

因此，基于性能化思想的平面布局安全设计具体过程可按如下步骤进行实施：

(1)初步位置设计

主要根据工艺、能量、安全等方面的考虑明确拟设计项目中各设施的位置关系和层次关系，大致明确各设施的初步位置关系；

(2)安全距离设计

a.对确定了初步位置关系的设计图进行分析，将需要进行安全距离设计的设计点逐一列出，采用表1对所有涉及的设施进行分析，得到对应的调查情况字符串后，对照表2查找得到各设施可能发生的事故模式；

b.根据表5对每个设计点进行分析，得到其所属的类别，找出对应的可考虑的性能化目标，并结合a步骤事故模式的实际识别情况确定当前设计点应考虑的性能化目标，进而根据表3及表4查找得到适合考虑的事故场景和可接受损伤等级；

c.根据b步骤得到的各设计点应考虑的事故场景，从表6中选择当前设计点应适用的事故后果计算模型，并代入参数进行计算，得到当前事故场景的危害强度；

d.结合b步骤得到当前设计点中目标设施的可接受损伤等级以及c步骤得到的事故场景危害强度，推导得出事故场景源设施与目标设施之间的安全距离(满足性能化目标)。

(3)平面布局安全设计

根据步骤1和2得到的结果，综合统筹考虑，进行最终平面布局安全设计。

Claims (3)

1.一种石化企业平面布局安全的设计方法，其特征在于该方法是将平面布局安全设计过程划分为相对位置设计、安全距离设计和布局安全设计三个步骤，其中性能化设计思想主要用于安全距离设计，安全距离的设计又被划分为4个步骤，分别为危险辨识、性能化目标确定、事故后果模拟、安全距离确定，即首先通过过程危险识得到可能发生的事故模式，再从事故场景设定和目标可接受损伤两个角度出发分析得到合理的性能化目标，最后应用事故后果模拟计算技术确定在满足性能化目标前提下所需要的安全间距，其特征在于其流程的设计步骤如下：

1)相对位置设计

根据工艺、能量、安全等方面的考虑明确拟设计项目中各设施的位置关系和层次关系，大致明确各设施的相对位置关系；

2)安全距离设计

a.对确定了初步位置关系的设计图进行分析，将需要进行安全距离设计的设计点逐一列出，对所有涉及的设施进行分析，得到各设施可能发生的事故模式；

b.对每个设计点进行分析，得到各设计点可考虑的性能化目标，再结合实际情况确定适合考虑的事故场景和可接受损伤等级；

c.为各设计点应考虑的事故场景选择合适的事故后果计算模型，并代入参数进行计算，得到当前事故场景的危害强度；

d.根据得到的事故场景危害强度及设定的性能化目标，确定设施之间的安全距离。

3)平面布局安全设计

结合相对位置设计及安全距离设计的结果，综合统筹考虑，进行最终平面布局安全设计。

2.根据权利要求1所述的一种石化企业平面布局安全的设计方法，其特征在于所述危险识别方法是将各种事故模式的关键特征参数进行组合汇总，并制作成事故模式-字符串映射表，然后以所有的特征参数为基础建立危险分析调查表，两表配合使用达到快速危险识别的目的。

3.根据权利要求1所述的一种石化企业平面布局安全的设计方法，其特征在于所述的性能化目标确定方法是以事故场景配合目标可接受受损程度的方式组合形成性能化目标，针对不同层次的布局安全设计，制定出可供选择的性能化目标集。