汽车加油站储罐区综合安全评价

周德红，李文，冯豪，王倩

武汉工程大学资源与土木工程学院，湖北 武汉 430074

汽车加油站储罐区综合安全评价

周德红，李文，冯豪，王倩

武汉工程大学资源与土木工程学院，湖北 武汉 430074

汽车加油站是较易发生火灾爆炸的危险区域，加油站的安全是人们关注的热点问题.在汽车加油站危险、有害因素分析的基础上，选用层次分析法对汽车加油站储罐区进行综合安全评价.以“汽车加油站的安全”为目标，用工艺控制、物质隔离、消防措施、安全管理作为评判指标，建立判断矩阵；结合灰色系统综合评价求出加油站各指标的关联度，最终确定汽车加油站的安全等级.为了确保安全运行，提出了汽车加油站应当配置油气回收系统和使用防火防爆器具等对策措施.

加油站；层次分析法；灰色综合分析；风险

0 引言

随着现代化交通的发展，加油站的供需量逐渐增加，伴随而来的加油站的安全性成为人们关注的焦点，特别是市区人口密集度大的地方.如何避免加油站安全风险，首先需要对加油站进行安全评价，了解潜在的风险，进而采取有效的防范措施，杜绝事故的发生.

1 加油站概况

武汉市某汽车加油站占地总面积为1591．7m2，该站有：E93号、E97号乙醇汽油储罐各一具，均是30 m3双层埋地防腐罐区，还有一具30 m3双层埋地防腐0号柴油储罐（安全体积为75 m3，属于三级站）.

主要设备包括：a．主要安全设备：阻火器、拉断阀、视频监控系统、静电接地报警仪、电涌保护器等等；b．主要消防设备：4 kg、8 kg的手提式干粉灭火器各8具，MFT35的手推式干粉灭火器2具，消防锹2把，消防桶2只，灭火毯5床，消防沙2 m3.该站建于2000年，未发生过火灾，有应急预案，有应急演练及培训记录.

该站经2015年改建后，主要新增设备有：各管口新设卸油和加油油气回收系统、新增液位监测系统、新建隔油池.

2 汽车加油站危险和有害因素分析

2.1 危险和有害因素

结合该项目生产工艺特点，根据《生产过程危害和有害因素分类与代码》（GB／T 13861－2009）和《企业职工伤亡事故分类》（GB6441－1986）的规定进行分类［1］.其危险、有害因素分布情况见表1.

表1 危险和有害因素分布情况Table 1 Distributions of dangerous and harmful factors

2.2 危险化学品重大危险源辨识

根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218－2009）标准，辨识如表2.

2.3 固有危险和有害程度

该加油站中乙醇汽油、柴油发生爆炸危险性较大，其具有爆炸性的化学品质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量［2－3］，详见表3.

表2 危险化学品重大危险源辨识Table 2 Major hazard identification on hazardous chemicals

表3 油气爆炸时TNT当量计算Table 3 TNT equivalent calculation of gasoline explosion

TNT当量WTNT的计算过程：

式（1）中：WTNT—可燃气体蒸汽云的TNT当量，kg；α—可燃气体蒸气云的TNT当量系数（统计平均值为0．04）；Wf—蒸气云爆炸燃烧掉的总质量，kg；Qf—可燃气体的燃烧热，J/kg；QTNT—TNT的爆炸热.

W汽＝42．66×103kg；QTNT＝4．52 MJ/kg；

①已知汽油的燃烧热为：Q汽＝47．3×103kJ/kg

W柴＝23．76×103kg；QTNT＝4．52 MJ／kg；

②已知柴油的燃烧热为：Q柴＝44．8×103kJ／kg

因此，乙醇汽油、柴油燃烧后放出的热量计算见表4.

表4 乙醇汽油燃烧后放出的热量计算Table 4 Heat calculation of ethanol gasoline combustion

从表4可看出，2个30 m3的汽油罐燃烧放出的热量巨大.若乙醇汽油泄漏发生火灾爆炸时，其释放的能量为2．018×109kJ，相当于17．86×103kg TNT爆炸时产生的能量，应引起极大关注.

3 基于层次分析法的汽车加油站安全评价

安全评价方法是对评价对象的危险性、危害性进行分析的工具.为了全面、准确地发掘生产系统中的危险因素，必须根据评价对象实际选用合适的系统分析方法.根据加油站的生产工艺及其危险特征，同时考虑该加油站提供的原始资料，选用层次分析法对汽车加油站重点危险的储罐区域进行综合评价.

层次分析法就是把问题层次化，把所要研究的问题作为一个总目标，为了实现预定总目标往下按照因素间关联分解为若干不同的中间环节，这一环节就称准则层，而某些解决问题的因素（如措施、方案等）与准则层的部分因素有一定联系，这样层次间就又建立了层次，这种最低层就称为所要评判的指标层［4－5］.建立层次模型后，每一层次间各因素按照判断矩阵的标度都可进行比较判断，形成综合考虑的判断矩阵，最终与一致性指标相比较判断是否符合一致性.按照这种并引入合适的标度将判断定量化，通过计算就可确定系统综合程度影响因素的权重.

3.1 单元划分

本项目把“加油站的安全性”作为目标层，把U中各因素作为准则层，U＝（工艺控制A1，物质隔离A2，消防措施A3，安全管理A4），再由A1，A2，A3，A4，继续逐层分列的因素称为指标层，详见图1，如卸油、加油回收系统为工艺控制的指标层.

3.2 建立判断矩阵

用方根法求所需评价因素各权重向量值，其关系式为：

求得w′1＝w′2＝1．967 989 7，w′3＝0．577 350 3，w′4＝0．447 213 6．

然后进行归一化处理求出评价因素权重向量，即由

W1＝W2＝0．396 728 66，W3＝0．116 389 47，W4＝0．090 154 16．

所以，满足一致性．

同理可求出指标层各因素对准则层的相对重要程度计算结果，见表5．

图1 加油站安全评价层次结构Fig.1 Safety evaluation hierarchy structure of gas station

表5 加油站安全各影响因素的权重Table 5 Weight of affecting factors safety of gas station

由权重结果显示，各因素的权重大多是不均等的，其中“工艺控制”和“物质隔离”对加油站的安全性起主要作用，而卸油和加油回收系统、液位和渗漏监测系统、各类建筑间距按照国标执行、油罐封盖、罐底覆砂占支配作用.这与现实情况相符合，证实了层次分析法的实用性与合理性.

3.3 结合灰色系统综合评价求加油站安全性各指标的关联度

灰色系统综合评价应用范围比较广，针对某一状态即预定的所要的目标，通过分析确定各指标集，按一定序列构成矩阵，通过规范化处理后即可得到灰色关联系数，然后结合确定各评价指标的权重，综合计算出结果.实际上是对各位专家经验判断权重与某一专家的经验判断的最大值进行量化比较，比较彼此间的关联度，关联度越大，说明与专家经验判断趋于一致［6－7］.

据项目概况，以“工艺控制”为例，进行灰色综合关联分析，包括工艺控制因素评估指标和安全性等级指标，结果详见表6.

表6 工艺控制因素评估指标和安全性等级指标Table 6 Indices of process control factor and safety level

由表6可以组合成6×5的矩阵，根据无量纲转化公式对该矩阵按列进行纲化处理后得

每列依次再按差序列计算，其结果为：

由此可知：二级最大差为0．949 4，二级最小差为0.

根据最大、小差进而可求出灰色关联系数为：

根据上面所求的“工艺控制”的指标层权重为：W1＝［0．330 0，0．358 2，0．087 5，0．174 9，0．049 0］

由此我们可求出工艺控制中的安全性因素的关联度为：

综上可得出本站的灰色关联度为：

综上，其最大关联度Rmax＝0．819 2，表明该站的安全等级为II级，该站处于较安全状态.同时，也说明为进一步提高安全等级，要做好工艺控制方面措施，另外，管理和消防方面也不容忽视.

4 结语

为确保加油站的安全运行，根据层次分析法与灰色关联度的分析结果，提出以下措施：

a．加油站采用汽油回收系统可大大降低火灾爆炸的可能性，同时加强对油罐区油品的安全监管，对卸油、加油和检修作业的防火安全管理，以确保加油站经营安全.

b．加油站在运行过程中，应按规定选择满足安全要求的管道和设备，使用防火防爆工具.

c．结合灰色系统综合评价求解出了加油站安全性各指标的关联度，从结果可以看出，该加油站安全等级处于较安全状态，但该站在随后运营中，要严抓管理，同时要保证消防器材完好无损.

致谢

感谢2015年安全生产重大事故防治关键技术科技项目、湖北省教育厅2014年度高校青年教师深入企业行动计划项目、武汉工程大学2014年研究生教育教学改革研究项目的资助！

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Comprehensive safety assessment on storage tank area in filling station

ZHOU De－hong，LI Wen，FENG Hao，WANG Qian
School of Resources and Civil Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China

The filling station is the hazard area for fire and explosion，and its safety is a hot issue．The analytic hierarchy process method was chosen to comprehensively assess the storage tank area on basis of risk and harmful factors analysis．Aimed at the safety of the filling station，the process control，material isolation，fire prevention measures and safety management were used as the evaluation indicators to establish the judgment matrix，and the correlation degrees of indicators for the filling station were calculated combined with the gray system．Finally，the safety level of the filling station was determined．To ensure running safely for the filling station，the safety measures including setting vapor recovery system and using requirement fireproof and explosion－proof appliances were proposed．

filling station；analytical hierarchy process；grey correlation；risk

X9

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.11.004

1674－2869（2015）11－0015－05

本文编辑：龚晓宁

2015－08－21

2015年安全生产重大事故防治关键技术科技项目（hubei-0008-2015AQ）；湖北省教育厅2014年度高校青年教师深入企业行动计划项目（XD20141332）；武汉工程大学2014年研究生教育教学改革研究项目（yjg201407）.

周德红（1978－），男，安徽宿松人，副教授、博士.研究方向：化工安全、安全管理.