2023加氢站风险评估指南Word版.doc

2023加氢站风险评估指南Word版（T/CCGA 40013-2022）2022年12月28日中国工业气体工业协会发布2023年2月1日起实施目 次前言.1 1 范围 .12 规范性引用文件.13 术语和定义.14评估流程.25危害标准及风险可接受标准.26 评估实施.4前 言本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中国特种设备检测研究院提出。本文件由中国工业气体工业协会归口。本文件起草单位:中国特种设备检测研究院、同济大学、天津渤化安创科技有限公司、北京市产品质量监督检验研究院、上海舜华新能源系统有限公司、北京中科富海低温科技有限公司、北京海德利森科技有限公司、天津新氢能源发展有限公司、上海氢能利用工程技术研究中心。本文件主要起草人:段志祥、吕洪、张楠、张存满、张磊、吴志芹、胡杭健、陈华强、李伟、郝刚、聂连升、聂家波、吴浩洪、张建东、张烟生、王登、沈亚皓、毕诚、张卫波。加氢站风险评估指南1范围本文件规定了加氢站风险评估工作的评估流程、评估标准及实施要求。本文件适用于高压气氢加氢站(包含高压气态储氢、低温液态储氢)和液氢加氢站的风险评估，油氢合建站及其他类型加氢站进行风险评估时也可参照本文件进行。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件。仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。AQ/T 3046 化工企业定量风险评价导则GB/T266101 承压设备系统基干风险的检验实施导则 第1部分:基本要求和实施程序GB/T 26610.2 承压设备系统基于风险的检验实施导则 第2部分；基于风险的检验策略GB/T26610.3承压设备系统基于风险的检验实施导则 第3部分:风险的定性分析方法GB/T 26610.4 承压设备系统基于风险的检验实施导则 第4部分；失效可能性定量分析方法GB/T26610.5 承压设备系统基于风险的检验实施导则 第5部分；失效后果定量分析方法GB36894危险化学品生产装置和储存设施风险基准GB50156 汽车加油加气加氢站技术标准GB50516 加氢站技术规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1加氢站hydrogen fuelling station为燃料电池汽车或氢内燃机汽车或氢气天然气混合燃料汽车等的储氢瓶充装氢燃料的专门场所。3.2风险risk发生特定危害事件的可能性与后果的乘积。3.3风险评估risk assessment以实现工程、系统安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对工程、系统中存在的危险、有害因素进行识别与分析，判断工程、系统发生事故和急性职业危害的可能性及其严重程度，提出安全对策措施与建议，从而为工程、系统制定安全防范措施和管理决策提供科学依据。风险评估可针对一个特定的对象，也可针对一特定的区域范围。3.4量化风险评估quantitativerisk assessment对某一设施或作业活动中发生事故频率和后果进行定量分析，并与风险可接受标准比较的系统方法。3.5危害 harm人员身体伤害、健康损害、财产损失或环境破坏。3.6危险 hazard潜在的危害。3.7危险辨识hazard identification采用系统分析方法识别出系统中存在的危险或事故隐患。3.8危险距离hazarddistance危险距离是从危险(源)到可能导致对人、设备或环境造成伤害的确定的(通过物理或数值模型，或通过法规)物理效应值(通常是热和压力)的距离。3.9安全距离safetydistance危险源与物体(人、设备或环境)之间到可接受的风险水平或告知风险的最低距离的距离。3.10个体风险individualrisk个体在危险区域可能受到危险因素某种程度伤害的频发程度，通常表示为个体死亡的发生频率，单位为/年。3.11社会风险societalrisk群体(包括职工和公众)在危险区域承受某种程度伤害的频发程度，通常表示为大于等于N人死亡的事故累计频率(F)，通常以累积频率和死亡人数之间关系的曲线图(F-N曲线)来表示。3.12潜在生命损失(PLL) potential loss of life单位时间某一范围内全部人员中可能死亡人员的数目。3.13尽可能合理降低原则(ALARP) as low asreasonablypractice在当前的技术条件和合理的费用下，对风险的控制要做到在合理可行的原则下“尽可能的低”。4 评估流程加氢站风险评估流程如图1，主要包括:A）系统描述；B）目标确定；C）原因分析；D）后果分析；E）风险计算；F）风险缓解措施。5 危害标准及风险可接受标准5.1 危害分析51.1危害应包括热效应(例如，氢火焰或火焰后气体的传导或辐射)和爆燃/爆轰的爆炸效应（超压和脉冲）。所有目标应对这两种危害进行建模分析，并以此确定相对应的危险距离，并与可接受风险相对应的安全距离级别（如，按照GB50516或GB50156确定的安全距离）进行对比。5.1.2 加氢站储氢容器、管道等承压设备的危害还应包括物理爆炸和破裂，相关危害标准和风险评估按照GB/T26610（全部）及相关标准进行。5.1.3液氢加氢站及具有低温液氢储存设备的高压气氢加氢站的危害还应包括液氢设备破裂引发大量液氢泄漏外溢引起的冻伤。5.2危害标准以及耐受限度选择使用基于后果的伤害或损害标准，应指定热通量水平、火焰温度、峰值超压等的验收标准。相关标准阈值按照AQ/T3046、GB36894等标准进行确定。5.3 伤害模型伤害模型或标准用于将物理影响转化为对人、组件或结构的伤害。通过使用模型或标准来完成，包括单一标准、确定性模型、概率模型、概率函数。所选择的标准或模型应以相关标准作为依据，并在分析文档中指定所选模型或标准。 注:灰色阴影表示仅在完整量化风险评估方法中使用的分析步骤；柱面形状表示分析步骤；矩形代表计算步骤；菱形代表分支)。图1加氢站风险评估流程图5.4风险可接受标准5.4.1加氢站在进行量化风险评估前，应确定风险可接受标准值。确定风险可接受标准时应遵循如下原则:A）风险可接受标准应具有一定的社会认同基础，能够被政府和公众所接受；B）重大危害对员工个人或公众成员造成的风险不应显著增加人们日常生活中已经存在的风险；C）风险可接受标准应和社会经济发展水平相适应，并适时更新；D）应考虑企业内部和企业外部个体风险的差异。5.4.2风险可接受标准值个体风险可接受标准值和社会风险可接受标准值应满足GB 36894-2018及相关标准与法规的要求。个体风险和社会风险的表现形式应满足；A）个体风险应在标准比例尺地理图上以等值线的形式给出，可接受的风险标准值如表1所示。B）社会风险应绘制F-N曲线，可接受的风险标准值如图2所示。表1我国个人可接受风险标准值防护目标个人可接受风险标准(概率值)新建装置(每年)在役装置(每年)低密度人员场所(人数<30人):单个或少量暴露人员。1 x10-53 x10-5居住类高密度场所(30人人数<100人):居民区、宾馆、度假村等。公众聚集类高密度场所(30人人数<100人):办公场所、商场、饭店、娱乐场所等。3 x10-61 x10-5高敏感场所:学校、医院、幼儿园、养老院、监狱等。重要目标:军事禁区、军事管理区、文物保护单位等。特殊高密度场所(人数100人):大型体育场、交通枢纽、露天市场、居住区、宾馆、度假村、办公场所、商场、饭店、娱乐场所。3 x10-73 x10-66 评估实施6.1 系统描述6.1.1对分析对象应进行足够详细的细节描述，定义和识别系统、组件、它们的功能、它们的关系和接口。6.1.2 应提供详细的设计文件，包括工艺流程图、管道及仪表流程图(P&ID)、设备平面图和其它设计图，以便于理解系统的边界、系统的组件以及每个操作环境中每个组件的功能。6.1.3 应描述安装特性，包括预期的使用条件和布局图。6.1.4应记录系统中预期的操作参数/氢气状态。6.1.5 应明确工作活动和预期应用。6.1.6当一个分析中包含多个操作环境时，应为每个操作环境定义工作活动。6.2 目标确定应确定被保护的目标和评估的对象，包括和加氢站相关的设备、系统、环境和人，重点在安全距离。每个安全距离特性都会影响一类或多类目标，表2提供了每种安全距离类型的目标示例。根据GB50516、GB50156等国家标准和相关法规，定义安全距离类型，并为每种类型的安全距离定义适当的目标和危险源。表3提供了不同类型安全距离的来源示例。表2 安全距离类型总结安全距离表征目的源目标限制距离将氢气设备附近区域的风险降至最低加氢站设备靠近氢气设备的任何开放区域间隙距离保护加氢站内的人员和物体免受与加氢站相关的危害加氢站内的设备和物品加氢站内人员及其他设施安装布置距离防止加氢装置内的事件升级加氢站设备加氢站设备保护距离保护加氢站免受任何外部危险的损坏场外设施及场内物品(加氢站设备除外)加氢站设备外部风险区域减轻与加油站相关的危险的场外风险加氢站设备加氢站外周边人员/财产表3 每种安全距离的来源示例安全距离来源示例间隙距离和安装布置距离和外部风险区加氢站设备:加氢机；压缩机；泵；液氢储存设备；气氢储存设备；压力管道。保护距离a)场外或现场:存在其他可燃液体或气体(例如，汽油储存LPG 储存、含有液体易燃气体的管道)；可燃材料的建筑物。b) 现场:使用加氢站非氢气部件的车辆。c) 场外:附近道路上的车辆；特定类型的工业建筑。注:提供此表中的信息是为了便于识别模型中可能包含的危险源。不需要为表中的任何源建立安全距离，也允许为该表中未列出的源建立安全距离。6.3 原因分析6.3.1应充分分析危险暴露的原因以及这些原因事件发生的可能性，并创建描述氢气释放后发生的情景的模型，并使用概率信息量化这些模型。主要包括暴露场景和情景量化数据。6.3.2暴露场景至少应包含以下要素:a)释放氢气，应根据相关标准定义要建模的泄漏尺寸；b)着火的发生，点火应细分为立即点火和延迟点火；c)喷射火焰、爆燃/爆炸。6.3.3 应该定性地确定释放的根本原因。在量化中使用根本原因信息是可选的。根本原因应包括:a)单个组件的泄漏，包括组件分离或意外操作；b) 停机失败；c) 事故，包括碰撞和驶离；d) 人为错误。6.3.4情景量化数据应具有足够的质量以支持决策，分析中应记录数据来源。分析人员宜优先使用已发布的特定于氢气的数据。可以使用未公开的特定于氢的数据，例如专有的公司特定数据。应使用来自类似行业和已应用的、普遍接受的、已发布的数据源来代替特定于氢气的数据。6.4 后果分析6.4.1 事故场景应确定加氢站事故场景的物理影响，以及对这些物理影响的目标响应。6.4.2 物理效应选择为目标建模的氢气火灾的物理效应包括但不限于热效应和压力效应。与点燃的氢气释放相关的物理效应包括但不限于火灾效应(例如，撞击火焰、高温、热通量)和爆炸。对上述所需的物理效进行建模时，包括但不限于以下物理过程的模型:氢气释放、喷射火焰以及爆燃和爆炸。6.4.3氢气释放特性表征后果的第一步是表征氢气的释放和可燃包络面的范围。高压氢气系统释放的热力学参数可以使用概念喷嘴模型来估计。所选模型最后经过试验验证，以便在加氢装置或特定设备的预期参数范围内用于高压氢气系统。所选模型应在分析文档中指定。6.4.4 点火源应检查装置或过程本身的点火源。包括但不限于如下情形:a)闪电；b)静电(包括衣服)；c)机械火花(例如；运动部件、不适用于爆炸性环境的工具)；d)赤裸的火焰；e)热表面(例如；绝热压缩过热)；f) 电气元件和装置(例如:电火花)；g)裸露的带电电缆；h) 射流火焰行为。从被点燃的高压氢气系统中释放出来的物质会立即产生动量驱动的喷射火焰。应使用经过验证的氢气模型来预测满足分析目标所需的喷射火焰的特性。应在分析文档中指定所选特征，与分析目标相关的特征可能包括火焰长度、火焰宽度或热通量，应在分析中指定计算这些特性的位置。6.4.5爆燃和爆轰行为未立即点燃的氢气系统的释放物可能会积聚并导致闪燃或爆炸。氢气爆燃或爆炸产生的热效应和超压效应可能因情景而异。最低效应是当可燃云在其末端(氢气含量低于10%的区域)被点燃时的闪火。闪火会产生热效应且过压非常小。当可燃云在中心化学计量区域附近被点燃时，产生的超压效应(和相关的冲击波)成为主因。氢气释放中的湍流和/或其它物体的存在可能会导致过压增加。可以使用基干计算流体动力学(CFD)、经验经过验证的相关软件对爆炸效应进行建模。6.5 风险计算6.5.1把后果和概率综合为最后的风险，应使用风险度量工具。量化风险评估的风险度量分为个体风险和社会风险。风险评估包含针对多个单独的情景计算风险和针对多个情景使用一种风险计算。当评估系统的总风险时，应将情景(原因)分析和后果分析的结果合并计算，风险表示如下:其中风险是所有n个选定情景的总和，fi是情景i的频率，ci是情景i的后果。6.5.2 可以针对每种类型的后果(例如，伤害、损失)单独计算风险。6.5.3 在所有情况下，都可以使用风险分析和仅后果分析的组合。6.5.4将风险计算的结果和风险可接受标准比较，判断项目的实际风险水平是否可以接受，可采用ALARP原则:a)如果风险水平超过容许上限，该风险不能被接受:b)如果风险水平低于容许下限，该风险可以接受；c)如果风险水平在容许上限和下限之间，可考虑风险的成本与效益分析，采取降低风险的措施使风险水平“尽可能低”。此外，对于可能造成亚重后果的事件，应努力降低此事件发生的频率。6.5.5风险计算可按照AQ/T3046的方法进行。6.6风险缓解策略将风险评估结果与风险可接受标准进行比较，如果评估的风险水平高于可接受风险标准，系统设计应实施额外的缓解措施或增加安全距离以降低风险水平，并重新运行分析。如果评估的风险水平低于可接受标准，则缓解措施或安全距离可以适当降低。