地震影响下危化品储罐及罐区综合风险量化模型研究
发布时间：2020-07-05 08:17
【摘要】：危化企业生产过程中危险有害因素众多,风险性较大。加强企业生产过程中安全风险分析,是国际通常采用的重大工业事故预防和控制方法,也是危化企业及时消除安全隐患、预防事故、构建安全生产长效机制的重要工作。目前,我国有70%以上的大城市,半数以上的人口,75%以上的工业生产企业分布在自然灾害频发区,尤其是全国有50%的城市、67%的大城市均位于7度及以上地震烈度区之内,面临着地震灾害的严重威胁。当前,危化企业大多缺乏自然灾害致灾因子影响下的企业风险管控意识,多着眼于对工业致灾因子的防控,而当地震灾害致灾因子与工业致灾因子并存时,其事故风险分析结果往往与实际情形存在较大的差异。因此,开展地震灾害影响下危化品储罐及罐区综合风险分析理论与方法的研究,可为危化企业生产安全事故的有效防治提供理论与技术支撑。相关事故分析表明,危化品储罐是危化企业生产装置重要的组成部分,也是罐区事故发生的主要根源,故有效提高危化品储罐事故风险管理与防控水平是实现罐区整体事故风险有效控制的前提。基于此,本文着重对地震灾害影响下的危化品储罐综合风险演化过程进行了分析研究,建立了危化品储罐事故耦合风险量化模型,进而在充分考虑地震灾害致灾因子对储罐装置系统、生产管理系统、生产辅助系统影响的基础上,又建立了危化品储罐区综合风险评估量化计算方法。全文主要研究成果如下:(1)综合分析了自然灾害致灾因子、能量承灾体、以及生产系统环境综合作用下危化品储罐事故的发生演变过程,并建立了危化品储罐工业事故发生与演变系统模型。事故演变分析过程中,引入了地震灾害致灾因子,进而形成了多致灾因子事故风险分析过程,使致灾因子分析更加全面。同时,在事故风险分析时,采用了非单一工业事故类型风险分析,考虑了多种工业事故类型并存时的事故耦合现象,使危化品储罐综合风险计算分析更加合理。(2)以地震灾害致灾因子与危化品储罐装置系统为研究对象,建立了地震灾害影响下危化品储罐破坏失效概率计算模型。在工业致灾因子分析过程中,基于模糊集合理论和FTA事故树分析技术,建立了工业致灾因子引发危化品储罐事故的模糊事故树分析法(Fz-FTA),有效地解决了带有模糊性和不确定性的基本致灾因子事件失效概率难以准确量化的难题;在地震灾害致灾因子分析过程中,结合结构可靠度分析理论,通过映射变换法和非线性回归数值分析,得出了不同PGA地震峰值加速度影响下的罐体失效概率计算模型。(3)应用高斯模型、热力学和爆炸力学相关理论,构建了不同工业事故场景条件下的危化品储罐事故后果预测模型,并利用Matlab GUI编程技术,实现了危化品储罐工业事故后果计算分析软件的设计和开发,为企业安全管理人员进行事故后果快速、准确预测和分析提供了技术支持。(4)运用系统动力学相关理论和方法,研究了危化品储罐事故耦合现象及耦合风险演变机理,构建了危化品储罐事故风险演变系统流图,通过引入物理学“力的矢量合成”理念,实现了对事故耦合作用效应的直观形象描述,并利用设定耦合作用相关性系数建立了危化品储罐综合风险量化模型。将危化品储罐综合风险计算结果与Matlab+Surfer地图绘制技术进行了有机结合,实现了危化品储罐风险可视化处理。在考虑保护层失效概率的基础上,提出了“领带结”残余风险分析模型,建立了危化品储罐风险防护体系的残余风险分析计算方法。(5)统计分析了我国危化企业事故,得出了危化品储罐区事故类型和主要风险影响因素,建立了储罐区事故综合风险评估指标体系和量化模型。火灾、爆炸和有毒有害物质泄漏是危化品储罐区生产过程中主要的事故类型,约占事故总数的76.72%。罐区事故风险影响因素主要来源于企业员工安全素质、储罐装置安全生产条件、安全生产技术条件和罐区安全管理体系。根据初选指标的灰特性及指标间的关联性,运用灰色相关理论与方法,建立了灰聚类—多层次指标分析方法,实现了对初选指标体系的优化组合。将可拓学理论与层次分析法相结合,提出了一种新的EAHP-ESAM风险分析方法,建立了地震灾害影响下危化品储罐区综合风险量化模型,实现了对罐区整体综合风险状况的合理评估。(6)基于前述研究成果,以东曹化工企业项目作为工程实例进行了具体实践应用。现场实际应用表明,论文建立的地震灾害影响下危化品储罐及罐区综合风险量化分析方法,能较好反映危化企业真实事故风险状况,为危化企业生产安全事故风险管控体系进一步改进提供了理论与技术支撑。
【学位授予单位】：中国矿业大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ086.5
【图文】：
图１．１邋２０１２年省级以上化工园区分布示意图逡逑Ｆｉｇ．邋ｌ．ｌ邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｐａｒｋｓ邋ｉｎ邋２０１２邋（ｎａｔｉｏｎａｌ邋ａｎｄ邋ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ邋ｌｅｖｅｌ邋ｐａｒｋｓ）逡逑据许铭等学者的统计结果显示［２１（如图１．１所示），２０１２年，我国省级以上化逡逑工园区共计１１７４个，其中国家级化工园区２３５个，省级化工园区９５０个，与２００６逡逑１逡逑
？死亡人数逡逑ＪｌｌｌＪｌｊｌｌＩ逡逑２００６逦２００７逦２００８逦２００９逦２０１０逦２０１１逦２０１２逦２０１３逦２０１４逦２０１５逡逑时间（年）逡逑图１．２邋２００６？２０１５年全国危化品事故发生次数和死亡人数的统计情况逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｎｕｍｂｅｒ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ邋ｏｆ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ａｃｃｉｄｅｎｔｓ邋ａｎｄ邋ｄｅａｔｈ邋ｔｏｌｌ逡逑事故案例１：邋２０１７年１２月９日，连云港聚鑫生物科技有限公司，年产３０００吨逡逑间二氯苯发生燃烧、爆炸事故，造成４人死亡，１人受伤Ｗ。根据事故现场勘g徨义瞎鹿史⑸苯釉蚴且蛭Ｎ赂沽瞎讨校现爻乖斐杀Ｎ赂谖锪洗渝义鲜泳荡Υ罅啃孤⒊辶希孤┕讨心Σ敛木驳绲贾挛锪戏⑸忌眨嬷皱义弦⒋⒐拮爸媚谖镏史⑸吮āＴ谡馄鹗鹿手校梗约俺狗阑ご胧┦у义系仁鹿手略忠蜃拥贾铝松爸闷苹担彝簧爸靡⒌氖鹿什坏ナ怯卸疚ｅ义匣返拇罅啃孤被勾嬖谖；返娜忌蘸捅ǎ浯吹姆缦辗治龉逃任义细丛印ｅ义鲜鹿拾咐玻哄澹玻埃保赌辏保霸拢保啡
本文编号：2742351
【学位授予单位】：中国矿业大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ086.5
【图文】：
图１．１邋２０１２年省级以上化工园区分布示意图逡逑Ｆｉｇ．邋ｌ．ｌ邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｐａｒｋｓ邋ｉｎ邋２０１２邋（ｎａｔｉｏｎａｌ邋ａｎｄ邋ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ邋ｌｅｖｅｌ邋ｐａｒｋｓ）逡逑据许铭等学者的统计结果显示［２１（如图１．１所示），２０１２年，我国省级以上化逡逑工园区共计１１７４个，其中国家级化工园区２３５个，省级化工园区９５０个，与２００６逡逑１逡逑
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