[发明专利]基于三维风险的大型煤气化装置空间安全布局方法

说明书

本发明公开了一种基于三维风险的大型煤气化装置空间安全布局方法，包括建立大型煤气化装置三维风险评估模型；建立大型煤气化装置多系列镜像布局的目标函数；建立大型煤气化装置多系列镜像布局的约束条件；采用GAMS软件中的DICOPT求解器对该模型进行求解。本发明以目标设备损伤度指数作为事故后果进行评估，通过采用模糊综合评价法对目标设备损伤度指数的影响因素进行量化，通过对大型煤气化装置的工艺流程特点进行分析，提出了一个新的混合整数非线性规划模型，并增加了一些额外的约束条件，有效提高了模型的求解效率。该方法同时为大型煤气化装置在生产运行阶段的风险减小选择有效的安全防护措施提供解决思路和方法理论支撑。

技术领域

本发明属于化工过程装置优化布局问题技术领域，尤其涉及一种基于三维风险的大型煤气化装置空间安全布局方法。

背景技术

大型煤气化装置内含有气化炉等关键危险设备，气化炉等关键危险设备内部布局结构紧凑，一旦某一设备失效出现事故，很容易对邻近装置造成影响、造成事故的连锁，且气化炉等关键危险设备内含有高温、高压、有毒、易燃易爆的腐蚀性混合气体，致使其发生多米诺事故的可能性大大增加，严重威胁人民群众的生命财产安全。

因此急需要建立一套完善的大型煤气化装置空间安全布局方法，以解决长期困扰我国煤化工安全的一些复杂性和综合性的技术难点，从而降低新建或已有煤化工行业的风险水平。

发明内容

本发明针对现有技术中气化炉等关键危险设备内部布局结构紧凑、容易导致事故的技术问题，提供一种完善的大型煤气化装置空间安全布局方法，综合多种约束条件，用于大型煤气化装置，更符合实际工程需求的三维风险空间安全布局方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

一种基于三维风险的大型煤气化装置空间安全布局方法，包括步骤：

(1)建立大型煤气化装置三维风险评估模型；

(2)建立大型煤气化装置多系列镜像布局的目标函数；

(3)建立大型煤气化装置多系列镜像布局的约束条件；

(4)采用GAMS软件中的DICOPT求解器对该模型进行求解。

具体地，所述步骤(1)具体包括：

根据QRA方法可知，危险源在空间某点处发生不同事故类型对风险受体所形成的三维风险可由下式表示：

式中，i表示危险源设备，j表示受影响的目标设备，p_i表示危险源发生不同事故类型的失效概率，p_ij表示由危险源导致目标设备发生多米诺失效概率，EDI_j表示目标设备损伤度指数，h表示事故类型，n为评价区域内设备数量。

具体地，所述步骤(2)中目标函数为：

式中，i表示危险源设备，j表示受影响的目标设备，p_i表示危险源发生不同事故类型的失效概率，p_ij表示由危险源导致目标设备发生多米诺失效概率，EDI_j表示目标设备损伤度指数，h表示事故类型，n为评价区域内设备数量。

目标函数被表示为初始设备三维风险值的最小化，安全目标由特定位置的危险源设备对目标设备的三维风险之和表示。

具体地，步骤(2)中建立大型煤气化装置多系列镜像布局的目标函数具体做法包括：

(21)计算初始事故发生的概率，即p_i；