利用FTA法探討成品油儲罐火災爆炸事故原因及對策

王向東

摘要：成品油具有易燃易爆、有毒有害等危險特性，油庫一旦發生火災爆炸事故，會嚴重危及企業員工和周邊群眾的人身財產安全，給國家財產造成巨大損失，對生態環境造成嚴重污染，并產生極其惡劣的社會影響。保持油庫安全平穩運行，消除安全隱患，避免火災爆炸事故，是油庫運行和各項管理工作的重中之重。本文以事故樹分析法（FTA），對油庫儲罐進行火災原因分析歸納，并探討相關安全對策。

關鍵詞：油庫;成品油;儲罐;事故樹分析法（FTA）;火災爆炸事故

1引言

成品油庫是是銜接油品產銷環節的重要紐帶，是成品油物流配送體系的重要組成部分。成品油具有易燃易爆、有毒有害等危險特性，且隨著社會經濟的不斷發展，油庫庫容也呈現不斷增大趨勢，具有單罐容量大、油罐分布相對集中等特點，油庫一旦發生火災事故，會嚴重危及企業員工和周邊群眾的人身安全，給國家財產造成巨大損失，對生態環境造成嚴重污染，并產生極其惡劣的社會影響。所以，避免火災爆炸事故，保持油庫安全平穩運行，是油庫運行和各項管理工作的重中之重。

要想避免事故的發生，首先需要準確地識別出潛在的安全風險，并制定有針對性、有可行性的防范措施，以便于提前消除事故隱患，更好地以主動預防事故代替被動救援事故，提高事故防范和安全運行能力。所以，對油庫進行科學充分的風險辨識和評估尤為必要。然而，可能導致油罐著火爆炸的因素比較繁雜，直接列舉分析難免掛一漏萬，且各因素相互之間的主次、因果關系容易混亂不清，風險分析難以做到全面、準確、有邏輯。開展風險分析，需要利用科學的安全理論和方法來解決上述問題。

2事故樹分析法（FTA）概述

事故樹分析法（Fault Tree Analysis，FTA）是一種較為常用的隱患和危險分析法。最初在1961年，由美國貝爾電話研究所的維森首創，并應用于研究民兵式導彈發射控制系統的安全性評價中，用它來預測導彈發生的隨機故障概率。[1]近年來，FTA已廣泛應用于在現代工業的各個領域，利用這一方法來進行故障或者事故原因分析、查找流程薄弱環節等，更好地實現優化系統的效果。

事故樹分析，是用樹形圖的形式展示系統或流程的結構全貌，首先從系統的頂上事件（結果）開始，分析找出中間事件，即能夠直接導致頂上事件發生的因素，并在事件和因素之間根據邏輯關系用邏輯門加以表示。如此往復，繼續逐級向下不斷演繹，一直到不能繼續分析的基本事件為止。通過FTA法可以直觀分析出引起事故的各個因素的邏輯關系，既可用于定性分析，又可用于定量分析，是安全系統工程的重要分析方法之一。[2]進行事故樹分析的過程是一個對系統進行邏輯認知的過程。并且利用事故樹模型可以定量研究各基本事件對頂上事件的影響程度，得出較為客觀的結構重要度結論，可以為制定風險防控措施提供很好的指導。

3油罐火災爆炸事故FTA分析

油罐，是油品儲存的重要設備，也是油庫的基本單元。油罐的安全性、可靠性直接決定了油庫是否能夠安全平穩運行。接下來，我們以油罐火災爆炸事故為研究對象進行分析。

3.1影響因素分析

首先要對可能造成有關火災爆炸事故的影響因素進行分析羅列?？梢詮娜说囊蛩?、物的因素、環境因素、管理因素四個方面對油罐火災爆炸事故進行危險因素辨識。

人的因素：即人的不安全行為。人的行為是復雜的、變化的，受情感、思維、意志等心理的影響。態度、意識、知識、認知決定人的安全行為水平。[3]另一方面，人的身體健康狀態、自身技能業務水平也都造成人的行為具有差異性。

物的因素：設備與設施是重要的生產要素，是安全運行的物質基礎。同時設備的非正常狀態又是導致事故的重要因素。例如油罐等設備設施和作業所使用的必要工具本體的設計缺陷、設備故障和損壞、安全附件失靈或缺失等物的因素都會直接或間接導致事故發生。

環境因素：異常環境也是導致事故的一種因素，包括極端天氣、自然災害等自然環境，以及生產布局、溫度、濕度、照明、粉塵、毒氣、噪聲、輻射等現場作業環境。

管理因素：包括相關管理制度體系和操作規程、管理流程不健全、不科學，措施落實打折扣、監督檢查缺實效、獎懲激勵設置不合理等，也會導致事故的發生。

3.2基本事件分析

通過對以上各項影響因素進行列舉分析和合并歸納，可以得出16個中間事件和29個基本事件。具體內容如表1所示：

3.3繪制事故樹

繪制事故樹，首先確定頂上事件，通過逐層分析確定頂上事件發生的原因和潛在因素，再根據邏輯關系將分散的基本事件聯系在一起。若下層事件必須全部發生頂上事件才會發生時，用與門連接;若下層事件中任何一個發生，則頂上事件發生時，用或門連接。最終繪制成樹狀分析圖。如圖1所示：

3.4求最小割集和最小徑集

3.4.1求最小割集

導致事故發生的因素不是唯一的，一個事故的發生存在多種可能性。在FTA法中我們把每一種可以導致頂上事件發生可能性用最小割集的概念來表示，即事故樹中有多少最小割集，就有幾種可能性導致頂事件發生。也就是說，可以從分析最小割集入手，來得到預防事故發生的措施方案。

根據事故樹可以求出最小割集，該事故樹最小割集共132個。如下：

3.4.2求最小徑集

與割集對稱，我們還需要用到徑集的概念，即能夠使頂上事件不發生的基本事件的集合，徑集里面的基本事件不出現就可以使頂端事件（事故）不出現。最小徑集的概念表示了保證事故不發生的條件。所以，最小徑集表示的是系統的安全性。

應用對偶原理求最小徑集，將事故樹轉化為成功樹，原事故樹中的“與門”變成“或門”，“或門”變成“與門”，頂事件與基本事件保持不變。如圖2所示：

根據成功樹可以求出最小徑集，共8個。如下：

3.5求基本事件的結構重要度

在事故樹中，用重要度來表示一個基本事件對頂事件的影響程度。計算公式如下：

通過計算并排序可知，基本事件的重要度順序如下：

通過重要度分析，可以在不考慮各基本事件發生的概率和后果嚴重性的情況下，直觀看出各個基本事件對火災爆炸事故的影響大小。在實際應用中，可以結合實際工況條件下，各個基本時間發生的可能性和后果嚴重性，綜合予以優先級排序，根據重要程度的不同合理制定風險管控措施。

4事故防范對策

以上通過使用FTA法，對成品油儲罐火災爆炸事故樹模型進行詳細分析，明確了點火源和油氣泄漏是事故發生的主要原因，并通過進一步列舉下層事件，進一步細化和明確了具體的基本事件，進一步辨明了導致事故發生的具體風險和規律。通過以上分析結果，結合實際運行情況，可以從以下幾方面考慮進行事故防范。

4.1點火源的管控

一切可能引起燃燒或爆炸的能量釋放源都是點火源，必須建立和嚴格執行相關安全規章制度，嚴控進行控制。

在控制明火方面，措施包括：嚴禁攜帶火種入庫;禁止在火災爆炸危險區域吸煙;嚴禁未經審批擅自用火;進入油庫爆炸危險區域的機動車必須安裝防火罩;區域內雜草、雜物等易燃品應及時清理;電氣線路應加強檢查和維護避免因超溫老化造成著火等。

在預防電氣火花方面，首先用電設備和電氣線路的選型、安裝、使用、維修等全過程應當符合區域電氣防爆要求。同時，防雷防靜電措施要落實到位。

此外，還應注意防止機械火花、和固體熱表面（危險溫度）[4]等能量因素，對電機、照明、電氣線路、配電和用電設備、供熱系統等易產生高溫點要加強監控，防止超溫運行等。

4.2防止油品油氣泄漏和聚積

油罐油氣排放主要有兩種情況：一是正常工況下的油氣排放，二是異常情況下的泄漏。

正常工況下，根據油罐設備的特點，存在油品儲存過程的小呼吸，和收發油過程的大呼吸兩種情況。根據爆炸性氣體混合物出現的頻繁程度和持續時間，一般將罐區爆炸危險區域劃分為0區、1區和2區三個等級，這類正常的呼吸排放是較為固定，可以預見相對可控危險性較小?？梢圆扇≌{整運行工況，減少大呼吸頻次;加強浮盤密封和保持量油孔常閉，減少儲存期間的油氣揮發。

異常情況主要指的是油品或油氣的泄漏，這類釋放不易提前預測，危險性較大，具體包括：閥門內漏、高液位聯鎖保護等設備故障;罐（底）壁、管道銹蝕損壞;法蘭等管件連接處密封不嚴;閥門盤根、排污排凝出口等密封點密封不嚴、誤操作等，這些都可能造成物料的跑冒滴漏，形成釋放源，為火災爆炸埋下隱患。預防措施為：一是加強設備“四定”管理，嚴格落實日常檢維修管理，特別是加強對動、靜密封點的巡檢和監控，及時發現和處理泄漏情況;二是定期測試油罐高高液位報警聯鎖等防溢油安全保護系統，確保系統正常工作，且嚴禁隨意摘除聯鎖保護;三是制定標準合理的工藝操作流程和規范，加強操作人員相關培訓，嚴格執行工藝紀律、操作紀律，提高人員業務水平。另外，內浮頂油罐要杜絕正常作業時浮盤觸底發油，防止浮盤下產生油氣氣相空間，避免油氣積聚。

4.3其他相關管理措施和技術手段

除以上對點火源和油品油氣泄漏的控制措施外，從“人、物、環、管”的角度考慮，還應從管理和技術方面采取相關配套措施：一是在員工教育培訓、技能訓練、監督檢查、考核獎懲、職業健康等方面，綜合采取措施，確保從業人員身心健康、職責明確、操作標準、應急有方，最大程度上消除人的不安全因素。二是不斷提高安全自動化控制水平，包括合理設置油氣濃度檢測和報警裝置、液位監測系統、聯鎖保護系統、視頻監控系統、熱成像系統、消防自動化系統等相關自動化手段，盡最大可能降低異常情況的發生。

5結束語

以上利用事故樹分析法（FTA），以成品油儲罐火災爆炸事故為例，分析了導致事故發生的影響因素，以及各個影響因素與火災爆炸事故之間的邏輯關系，建立了油罐火災爆炸事故樹模型，提出了油庫著火爆炸事故風險防范對策。在實際工作中，應綜合考慮各個基本事件發生的概率大小和可能造成的后果嚴重性，進一步量化分析不同情況下事故發生的概率，即不同防范對策組合所產生的不同效果，以更加貼近實際地制定和實施行之有效的防范措施，切實通過科學的安全管理理論和方法，達到防范事故確保安全的目的。

參考文獻：

[1]張景林.安全系統工程（第2版）[M].煤炭工業出版社，2014.1.

[2]中國化學品安全協會.化工（危險化學品）企業安全管理人員安全管理知識問答[M].中國石化出版社.2018.5.

[3]栗繼祖，金龍哲.安全行為學[M].機械工業出版社，2013.1.

[4]張顯力，張海鷗.防爆電氣概論（第2版）[M].機械工業出版社，2015.2.