?。?)第六階段:再評價
用故障樹、事件樹進行再評價。
8.3 六階段評價法的優(yōu)缺點及適用范圍
該方法綜合運用檢查表、基準局法、定量評價法、類比法、事故樹、事件樹反復評價,準確性高,但工作量大,它是一種周到的評價方法,除化工廠外,還可以用于其它行業(yè)的安全評價。
9 道化學公司火災、爆炸危險指數(shù)評價法
9.1 方法概述
1964年美國道(DOW)化學公司根據(jù)化工生產(chǎn)的特點,首先開發(fā)出“火災、爆炸危險指數(shù)評價法”,用于對化工生產(chǎn)裝置進行安全性評價。方法經(jīng)過多次修訂,不斷完善。它是以以往的事故的統(tǒng)計資料、物質的能量和現(xiàn)行的安全防護措施的狀況為依據(jù),以單元重要危險物質在標準狀態(tài)下的火災、爆炸或釋放出危險性潛在能量大小為基礎,同時考慮工藝過程的危險性,計算單元火災、爆炸指數(shù),確定危險等級。還對特定物質、一般工藝及特定工藝的危險修正系數(shù),求出火災爆炸指數(shù)。定量的對工藝過程和生產(chǎn)裝置及所含物料的實際潛在火災、爆炸和反應性危險逐步推算進行客觀的評價。再根據(jù)指數(shù)的大小分成幾個等級,按等級的要求及火災爆炸危險的分組采取相應的安全措施的一種方法。由于該評價方法切合實際、科學合理,并提供了火災、爆炸總體的關鍵數(shù)據(jù),因此,已經(jīng)被世界化學工業(yè)及石油化學工業(yè)公認為最主要的危險指數(shù)評價法。
9.2 評價法步驟
?。?)該方法以工藝過程中的物質、設備、物量等數(shù)據(jù)為基礎,另外加上一般或特殊工藝的危險修正系數(shù),求出火災爆炸系數(shù),然后通過逐步推算,得出最大可能財產(chǎn)損失和停業(yè)損失。
?。?)工藝單元的劃分
評價單元就是在危險、有害因素分析的基礎上,根據(jù)評價目標和評價方法的需要,將系統(tǒng)分成用于有限的、確定范圍的部分。工藝單元是指工藝裝置的任一主要單元。
顯然,多數(shù)工廠都是有多個工藝單元組成,但在計算工廠的火災、爆炸指數(shù)時,只選擇那些從損失預防角度來看對工藝有影響的工藝單元進行評價,這些單元稱為恰當工藝單元,簡稱工藝單元。
選擇恰當工藝單元的重要參數(shù)包括:
?、?物質的潛在化學能(物質系數(shù))
?、?工藝單元中危險物質的數(shù)量;
?、?資金密度(每平方米每元數(shù));
?、?操作壓力與操作溫度;
?、?導致火災、爆炸事故的歷史資料;
?、?對裝置操作起關鍵作用的設備;
一般情況下,這些參數(shù)的數(shù)值越大,則該工藝單元就越需要評價。工藝區(qū)域或工藝區(qū)附近的個別設備、關鍵設備或單機設備一旦遭受破壞,就可能導致停產(chǎn)數(shù)日;甚至極小的火災、爆炸,都可能導致停產(chǎn)而造成巨大的經(jīng)濟損失。因此,這些關鍵的設備所能導致的損失也是選擇恰當工藝單元的一個重要因素。
?。?)確定物質系數(shù)
物質系數(shù)MF是表述物質由燃燒或其他化學反應引起的火災、爆炸過程中所釋放能量大小的內(nèi)在特性,是一最基礎的數(shù)值。物質系數(shù)是由美國消防協(xié)會規(guī)定的NF和NR(分別代表物質的燃燒性和化學活潑性或不穩(wěn)定性)決定的。通常,NF和NR是針對正常環(huán)境溫度而言的。但物質發(fā)生燃燒和反應的危險性隨溫度上升而急劇增大。反應速率也隨溫度上升而急劇增大,所以當物質的溫度超過60℃時,物質系數(shù)就要進行修正。
?。?)確定工藝單元危險系數(shù)
工藝單元危險系數(shù)F3包括一般工藝危險系數(shù)F1和特殊工藝危險系數(shù)F2。構成工藝危險系數(shù)的每一項都可能引起火災或爆炸事故的擴大或升級。
計算工藝單元危險系數(shù)(F3)中的各項系數(shù)時,應該選擇物質在工藝單元中所處的最危險狀態(tài)??梢钥紤]的操作狀態(tài)有開車、連續(xù)操作和停車。應該防止對過程中的危險進行重復計算,因為在確定物質系數(shù)時已經(jīng)選取了單元中最危險的物質,并據(jù)此進行火災、爆炸分析,即已考慮到實際上可能發(fā)生的最壞狀況。
計算F&EI時,如果MF是按照工藝單元中的易燃液體來確定的,就不要選擇與可燃性粉塵有關的的系數(shù),即使粉塵可能存在于過程的另一段時間內(nèi)。合理的計算方法為:先用易燃性液體的物質進行評價,然后再用可燃性粉塵的物質系數(shù)進行評價。
但混合物是個例外。如果某種混雜在一起的混合物被作為最危險物質的代表,則計算工藝單元危險系數(shù)時,可燃粉塵和易燃蒸汽的系數(shù)都要考慮。注意:一次只分析一種危險,使分析結果與特定的最危險狀況相對應,始終把焦點放在工藝單元和選出進行分析的物質系數(shù)上,而且只有恰當?shù)膶γ恳豁椣禂?shù)進行評估,其最終結果才是有效的。
9.3 道化學公司評價法的優(yōu)缺點及適用范圍
該方法是指數(shù)評價法的一種,指數(shù)的采用使得系統(tǒng)結構復雜、用概率難以表述其危險性單元的評價有了一個可行的方法。這類方法操作簡單,是目前應用較多的評價方法之一。指數(shù)的采用,避免了事故概率及其后果難以確定的困難。評價指數(shù)值同時含有事故頻率和事故后果兩個方面的因數(shù)。但該評價方法的缺點是:評價模型對系統(tǒng)安全保障體系的功能重視不夠,特別是危險物質和安全保障體系間的相互作用關系未予考慮。各因素之間均以乘結或相加的方式處理,忽視了各因素之間重要性的差別。評價自開始起就用指標給出,使得評價后期對系統(tǒng)的安全改進工作較困難。指標值的確定只和指標的設置與否有關,而與指標因素的客觀狀態(tài)無關,致使危險物質的種類、含量、空間布置相似,而實際安全水平相差較遠的系統(tǒng),其評價結果相似,導致該方法的靈活性和敏感性較差。道化學公司評價法目前在化工、石油等領域應用較多。
10 ICI蒙德火災、爆炸、毒性指標評價法
10.1 方法概述
1974年英國帝國化學工業(yè)公司(ICI)蒙德(Mond)部在道化學指數(shù)評價法的基礎上引進了毒性概念,并發(fā)展了一些新的補償系數(shù),提出了“蒙德火災、爆炸、毒性指標評價法”。
蒙德法在對現(xiàn)有裝置及計劃建設裝置的危險性研究中,尤其是在新設計項目的潛在危險評價時,有必要對道化學公司方法進行改進和補充。其中最重要的兩個方面是:
(1)引進了毒性的概念,將道化學公司的“火災、爆炸指數(shù)”擴展道包括物質毒性在內(nèi)的“火災、爆炸、毒性指數(shù)”的初期評價。
?。?)發(fā)展了新的補償系數(shù),進行裝置現(xiàn)實危險性水平再評價?!?br />
10.2 蒙德法的評價步驟
?。?)評價單元的確定
“單元”是裝置的-個**部分,而不是與裝置在一起的其余部分,如有一定間距、擋火墻、防護堤等隔開的裝置的一部分設施,也可作為單元。在選擇裝置的部分作為單元時,要注意鄰近的其他單元的特征及是否存在有不同的特別工藝和有危險性物質的區(qū)域。
裝置中具有代表性的單元類型有:原料貯區(qū)、供應區(qū)域、反應區(qū)域、產(chǎn)品蒸餾區(qū)域、吸收或洗滌區(qū)域、半成品貯區(qū)、產(chǎn)品貯區(qū)、運輸裝卸區(qū)、催化劑處理區(qū)、副產(chǎn)品處理區(qū)、廢液處理區(qū)、通入裝置區(qū)的主要配管橋區(qū)。此外,還有過濾、干燥、固體處理、氣體壓縮等,合適時也可將裝置劃分為適當?shù)膯卧?br />
將裝置劃分為不同類型的一些單元就能對裝置不同單元的危險特性進行評價。否則,整個裝置或裝置的大部分就會帶有其中最危險單元的特征。此外,通過單元劃分,可對裝置中最危險的單元向其他投資多的單元發(fā)生事故蔓延時的界限加以考慮。
評價貯存區(qū)時,單元通常由-個堤壩和共同堤壩內(nèi)的全部貯罐等組成。其他用堤壩分開的區(qū)域,如液化氣、高著火性液體、可燃性液體和有自聚危險性、可能產(chǎn)生過氧化物、有凝聚相爆炸危險等特殊危險性物質,可作不同單元處理,以便能正確識別其相對危險性。
裝置區(qū)中主要配管橋不同于裝置工藝或貯存單元,應作為-個**單元來考慮,其危險性主要是支柱或架設在架臺間的管橋長度及在其上支撐的鋼管。
?。?)單元內(nèi)的重要物質及其物質系數(shù)的確定
?、龠x取單元內(nèi)的重要物質
單元內(nèi)往往有原料、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品、副產(chǎn)品、催化劑、溶劑等多種物質的存在,這些物質的危險性潛能和在單元內(nèi)的存在數(shù)量是不同的。選用不同的物質對單元的危險性進行評價,其評價結果是不同。因此,在選擇單元中以較多數(shù)量存在的、危險性潛能較大的物質作為單元內(nèi)的重要物質對單元進行評價。
若裝置、單元中存在一種以上的重要物質時,必須對各重要物質作不同評價,并選用最危險的那個作為該單元危險性的代表為最終評價的依據(jù)。若裝置內(nèi)的物質是混合物且組成保持一定,在裝置內(nèi)具有主要火災、爆炸、反應或毒性的潛在危險性時,亦可取混合物作為重要物質。
?、谥匾镔|系數(shù)的確定
物質系數(shù)是指重要物質在標準狀態(tài)(25℃,0.1MPa)下的火災、爆炸或放出能量的危險性潛能的尺度。進行總效果計算時物質系數(shù)(MF)用符號B表示。
?、?、一般可燃性物質 其物質系數(shù)是重要物質在標準狀態(tài)下由空氣中的燃燒熱決定的。
?、?、緣可燃性物質 邊緣可燃性重要物質或在輸送條件下不燃的重要物質的物質系數(shù),因可由反應的燃燒熱計算,故不能為零,其值可由重要物質的生成熱和氣相燃燒生成物的生成熱的差計算而得,物質系數(shù)可由燃燒熱計算可得。邊緣可燃性物質有三氯乙烯、1,1,1-三氯乙烷、過氯乙烷、氯仿、二氯甲烷等。
?、?、燃性物質 這種物質是與氧氣不會發(fā)生放熱反應的物質,如水、砂、氮氣、氦、四氯化碳、二氧化碳、六氯乙烷等。為維持方法的有效性,對物質系數(shù)為零的物質,給出MF=0.1。
?、?、加入稀釋劑的可燃性物質混合物 若在可燃性物質混合物中加入了組分一定的稀釋劑,可用可燃性強或爆炸性強的這種成分的物質系數(shù);可以用非活性成分的MF=0.1及組分中的成分比求出混合物的物質系數(shù)。對于邊緣可燃物質,采用比非活性物質的物質系數(shù)要適當高的值。
?、觥⑷夹怨腆w和粉塵 多數(shù)固體求不出恰當?shù)娜紵裏?。如在單元?nèi)被選作重要物質的木塊和大體積的金屬固體等,只有這種固體在微粒狀、粒狀或粉塵狀態(tài)其危險性比大體積狀態(tài)高得多時才可以用MF=0.1。在粉狀等高危險性時,必須用燃燒熱作為物質系數(shù)。
?、?、組成的不明物質 燃料氣、特殊用途的物質、醫(yī)藥品等的混合粉末、面粉及煤等各種粉塵類物質,要經(jīng)實驗測定其燃燒值。在某些情況下,若能得到該物質在密封容器中的爆炸壓力數(shù)據(jù)。
?、?、物質的混合危險 當物質混合時,大量氧化劑和還原劑在裝置內(nèi)混合所放出的反應熱比可燃性物質的燃燒值大,如鋁熱反應、金屬粉末和鹵化碳反應、硝化反應、磺化反應等,則計算的反應熱必須變換為物質系數(shù)。
?、?、具有凝聚相爆炸或分解的潛在危險性物質 這類物質(如硝基甲烷、二基苯、乙炔、硝化丙烷、濃過氧化氫、有機過氧化物、四氟乙烯等)在使用時應了解其燃燒值是否比爆炸值或分解熱大,要采的值計算物質系數(shù)。
重要物質暴露在空氣中或在其他條件下可變?yōu)榫哂心巯啾ɑ蚍纸獾臐撛谖kU性的混合物或生成物時,由于在操作單元中變化的物質任何時候都不會存在,因此在計算物質系數(shù)時可忽略不計。
?。?)單元危險性的初期評價
?、偬厥馕镔|的危險性
物質危險性時,對重要的物質的特殊性質、重要物質在單元內(nèi)與催化劑等其他物質混合的情況要重新進行評價。要根據(jù)該單元內(nèi)重要物質的數(shù)量、在火災或可能出現(xiàn)火災的條件下對其特定性質所產(chǎn)生的影響來決定特殊物質危險性系數(shù)的標準。
危險性系數(shù)是所研究的特定單元內(nèi)重要物質在具體使用環(huán)境中的一個函數(shù),不能用孤立的重要物質的性質來定義。因此,不同單元中某一物質危險系數(shù)可強可弱,如單元不同,即使是同樣的重要物質也需要對特殊物質危險性系數(shù)加以改變。
?、谝话愎に囘^程危險性
這類危險性與單元內(nèi)進行的工藝及其操作的基本類型有關。其操作過程包括:純物理變化、單一連續(xù)反應、單一間歇反應、反應多重性、同一裝置中進行不同的工藝操作、物質運輸、可搬動容器。
?、凼夤に囘^程危險性
在重要物質或基本工藝和操作性質所評價的評分基礎上,有些操作過程及其工藝會使總體的危險性增加。它們包括:低壓、高壓、低溫、高溫及腐蝕和侵蝕的危險性、接頭和填料的危險性、振動及循環(huán)負荷疲勞危險性、難控制工藝反應、爆炸極限附近的操作、粉塵或霧滴爆炸的危險性、使用強氣相氧化劑工藝、靜電危險性等。
?。?)數(shù)量的危險性
處理大量的可燃性和分解性物質時,要給予附加的危險性系數(shù)。
計算所研究的單元中物質總量應考慮反應器、管道、供料槽、塔等設備內(nèi)的全部物料數(shù)量??梢愿鶕?jù)物質質量直接計算,也可以根據(jù)體積和密度計算。根據(jù)氣體、固體、液體及其混合物的質量,可以進行危險性的比較。
?。?)布置上的危險性
單元布置引起的危險性系數(shù)所考察的重要項目是大量可燃性物質在單元內(nèi)存在的高度。單元的高度是指裝置工藝單元和輸送物質配管頂部從地面開始的高度,排氣管、梁式升降機的橫梁構造物不能用于決定高度;但一定要考慮蒸餾塔和反應塔的主配管位置、生成物塔頂冷凝器、上部供料容器等。在計算中,高度用H(m)表示。
工藝單元的通常作業(yè)區(qū)域是指和單元有關的構造物的計劃區(qū)域。需要包括上述作業(yè)區(qū)域以外的泵、配管、裝置等時可予以擴大。由周圍單元的構造物以及有關的輔助設施用最小限度長度的墻圍起來的領域可視為作業(yè)區(qū)域,用N(m2)表示。評價主管橋單元的通常作業(yè)區(qū)系指管橋的最大寬度與支架或架臺中心的間距相乘所得面積。評價帶堤壩的貯罐單元的通常作業(yè)區(qū)系指貯罐自身的實際計劃區(qū)域與單元內(nèi)的泵及有關配管所占的區(qū)域,堤壩內(nèi)總的區(qū)域不能算作通常作業(yè)區(qū)。地下貯罐的通常作業(yè)區(qū)由地下貯罐所處位置決定,在更深處貯藏洞的通常作業(yè)區(qū)是指地表或地下10m以上的入孔及配管連接部的位置。
?。?)毒性的危險性
它是關于毒性危險性的相對評分及其對綜合危險性評價的影響。對健康的危害性可根據(jù)造成的原因和程度來考慮,有的可歸因于維護及工藝不能控制或易發(fā)生火災等異常工藝條件;有來自接頭、基礎、工藝排氣等處經(jīng)常發(fā)生的細微泄漏;還有由氮氣、甲烷、二氧化碳等窒息性氣體造成的對健康的危害。
瓦斯、蒸氣、粉塵的毒性一般是以每周40h、每天勞動7~8h為標準的時間負荷值(TLV)表示。對于短時間接觸,用TLV乘以一定系數(shù),而用更大的值。有的物質即使在短時間內(nèi)接觸也必須控制在比TLV值低的范圍。
一般泄漏造成的危險性及通常的維修或者工藝操作引起的危害性,用TLV值評價,異常高的泄漏、裝置控制系統(tǒng)的故障、火災條件等用高短時間的濃度值評價。
重要裝置項目上的放射線源和熱等物理因素與上述直接毒性一起,必須作為復合毒性危險性來考慮。發(fā)生異常混亂狀態(tài)時,影響采取正確的動作速度和形式的問題也應考慮。
?。?)初期評價結果的計算
對所記錄的各種系數(shù)先進行小計,再根據(jù)DOW最初確定的方法變換為DOW/ICI的全部指標。