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几种常见的安全评价方法

作者:安全管理网  来源:安全管理网 
评论: 更新日期:2016年06月25日

  (6)第六阶段:再评价
  用故障树、事件树进行再评价。
8.3 六阶段评价法的优缺点及适用范围 
  该方法综合运用检查表、基准局法、定量评价法、类比法、事故树、事件树反复评价,准确性高,但工作量大,它是一种周到的评价方法,除化工厂外,还可以用于其它行业的安全评价。
9 道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法
9.1 方法概述
  1964年美国道(DOW)化学公司根据化工生产的特点,首先开发出“火灾、爆炸危险指数评价法”,用于对化工生产装置进行安全性评价。方法经过多次修订,不断完善。它是以以往的事故的统计资料、物质的能量和现行的安全防护措施的状况为依据,以单元重要危险物质在标准状态下的火灾、爆炸或释放出危险性潜在能量大小为基础,同时考虑工艺过程的危险性,计算单元火灾、爆炸指数,确定危险等级。还对特定物质、一般工艺及特定工艺的危险修正系数,求出火灾爆炸指数。定量的对工艺过程和生产装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应性危险逐步推算进行客观的评价。再根据指数的大小分成几个等级,按等级的要求及火灾爆炸危险的分组采取相应的安全措施的一种方法。由于该评价方法切合实际、科学合理,并提供了火灾、爆炸总体的关键数据,因此,已经被世界化学工业及石油化学工业公认为最主要的危险指数评价法。
9.2 评价法步骤
  (1)该方法以工艺过程中的物质、设备、物量等数据为基础,另外加上一般或特殊工艺的危险修正系数,求出火灾爆炸系数,然后通过逐步推算,得出最大可能财产损失和停业损失。
  (2)工艺单元的划分
  评价单元就是在危险、有害因素分析的基础上,根据评价目标和评价方法的需要,将系统分成用于有限的、确定范围的部分。工艺单元是指工艺装置的任一主要单元。
  显然,多数工厂都是有多个工艺单元组成,但在计算工厂的火灾、爆炸指数时,只选择那些从损失预防角度来看对工艺有影响的工艺单元进行评价,这些单元称为恰当工艺单元,简称工艺单元。
  选择恰当工艺单元的重要参数包括:
  ① 物质的潜在化学能(物质系数)
  ② 工艺单元中危险物质的数量;
  ③ 资金密度(每平方米每元数);
  ④ 操作压力与操作温度;
  ⑤ 导致火灾、爆炸事故的历史资料;
  ⑥ 对装置操作起关键作用的设备;
  一般情况下,这些参数的数值越大,则该工艺单元就越需要评价。工艺区域或工艺区附近的个别设备、关键设备或单机设备一旦遭受破坏,就可能导致停产数日;甚至极小的火灾、爆炸,都可能导致停产而造成巨大的经济损失。因此,这些关键的设备所能导致的损失也是选择恰当工艺单元的一个重要因素。
  (3)确定物质系数
  物质系数MF是表述物质由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸过程中所释放能量大小的内在特性,是一最基础的数值。物质系数是由美国消防协会规定的NF和NR(分别代表物质的燃烧性和化学活泼性或不稳定性)决定的。通常,NF和NR是针对正常环境温度而言的。但物质发生燃烧和反应的危险性随温度上升而急剧增大。反应速率也随温度上升而急剧增大,所以当物质的温度超过60℃时,物质系数就要进行修正。
  (4)确定工艺单元危险系数
  工艺单元危险系数F3包括一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2。构成工艺危险系数的每一项都可能引起火灾或爆炸事故的扩大或升级。
  计算工艺单元危险系数(F3)中的各项系数时,应该选择物质在工艺单元中所处的最危险状态。可以考虑的操作状态有开车、连续操作和停车。应该防止对过程中的危险进行重复计算,因为在确定物质系数时已经选取了单元中最危险的物质,并据此进行火灾、爆炸分析,即已考虑到实际上可能发生的最坏状况。
  计算F&EI时,如果MF是按照工艺单元中的易燃液体来确定的,就不要选择与可燃性粉尘有关的的系数,即使粉尘可能存在于过程的另一段时间内。合理的计算方法为:先用易燃性液体的物质进行评价,然后再用可燃性粉尘的物质系数进行评价。
  但混合物是个例外。如果某种混杂在一起的混合物被作为最危险物质的代表,则计算工艺单元危险系数时,可燃粉尘和易燃蒸汽的系数都要考虑。注意:一次只分析一种危险,使分析结果与特定的最危险状况相对应,始终把焦点放在工艺单元和选出进行分析的物质系数上,而且只有恰当的对每一项系数进行评估,其最终结果才是有效的。
9.3 道化学公司评价法的优缺点及适用范围 
  该方法是指数评价法的一种,指数的采用使得系统结构复杂、用概率难以表述其危险性单元的评价有了一个可行的方法。这类方法操作简单,是目前应用较多的评价方法之一。指数的采用,避免了事故概率及其后果难以确定的困难。评价指数值同时含有事故频率和事故后果两个方面的因数。但该评价方法的缺点是:评价模型对系统安全保障体系的功能重视不够,特别是危险物质和安全保障体系间的相互作用关系未予考虑。各因素之间均以乘结或相加的方式处理,忽视了各因素之间重要性的差别。评价自开始起就用指标给出,使得评价后期对系统的安全改进工作较困难。指标值的确定只和指标的设置与否有关,而与指标因素的客观状态无关,致使危险物质的种类、含量、空间布置相似,而实际安全水平相差较远的系统,其评价结果相似,导致该方法的灵活性和敏感性较差。道化学公司评价法目前在化工、石油等领域应用较多。
10 ICI蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法
10.1 方法概述 
  1974年英国帝国化学工业公司(ICI)蒙德(Mond)部在道化学指数评价法的基础上引进了毒性概念,并发展了一些新的补偿系数,提出了“蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法”。
  蒙德法在对现有装置及计划建设装置的危险性研究中,尤其是在新设计项目的潜在危险评价时,有必要对道化学公司方法进行改进和补充。其中最重要的两个方面是:
  (1)引进了毒性的概念,将道化学公司的“火灾、爆炸指数”扩展道包括物质毒性在内的“火灾、爆炸、毒性指数”的初期评价。
  (2)发展了新的补偿系数,进行装置现实危险性水平再评价。 
10.2 蒙德法的评价步骤 
  (1)评价单元的确定
  “单元”是装置的-个**部分,而不是与装置在一起的其余部分,如有一定间距、挡火墙、防护堤等隔开的装置的一部分设施,也可作为单元。在选择装置的部分作为单元时,要注意邻近的其他单元的特征及是否存在有不同的特别工艺和有危险性物质的区域。
  装置中具有代表性的单元类型有:原料贮区、供应区域、反应区域、产品蒸馏区域、吸收或洗涤区域、半成品贮区、产品贮区、运输装卸区、催化剂处理区、副产品处理区、废液处理区、通入装置区的主要配管桥区。此外,还有过滤、干燥、固体处理、气体压缩等,合适时也可将装置划分为适当的单元。
  将装置划分为不同类型的一些单元就能对装置不同单元的危险特性进行评价。否则,整个装置或装置的大部分就会带有其中最危险单元的特征。此外,通过单元划分,可对装置中最危险的单元向其他投资多的单元发生事故蔓延时的界限加以考虑。
  评价贮存区时,单元通常由-个堤坝和共同堤坝内的全部贮罐等组成。其他用堤坝分开的区域,如液化气、高着火性液体、可燃性液体和有自聚危险性、可能产生过氧化物、有凝聚相爆炸危险等特殊危险性物质,可作不同单元处理,以便能正确识别其相对危险性。
  装置区中主要配管桥不同于装置工艺或贮存单元,应作为-个**单元来考虑,其危险性主要是支柱或架设在架台间的管桥长度及在其上支撑的钢管。
  (2)单元内的重要物质及其物质系数的确定
  ①选取单元内的重要物质
  单元内往往有原料、中间产品、产品、副产品、催化剂、溶剂等多种物质的存在,这些物质的危险性潜能和在单元内的存在数量是不同的。选用不同的物质对单元的危险性进行评价,其评价结果是不同。因此,在选择单元中以较多数量存在的、危险性潜能较大的物质作为单元内的重要物质对单元进行评价。
  若装置、单元中存在一种以上的重要物质时,必须对各重要物质作不同评价,并选用最危险的那个作为该单元危险性的代表为最终评价的依据。若装置内的物质是混合物且组成保持一定,在装置内具有主要火灾、爆炸、反应或毒性的潜在危险性时,亦可取混合物作为重要物质。
  ②重要物质系数的确定
  物质系数是指重要物质在标准状态(25℃,0.1MPa)下的火灾、爆炸或放出能量的危险性潜能的尺度。进行总效果计算时物质系数(MF)用符号B表示。
  Ⅰ、一般可燃性物质 其物质系数是重要物质在标准状态下由空气中的燃烧热决定的。
  Ⅱ、缘可燃性物质 边缘可燃性重要物质或在输送条件下不燃的重要物质的物质系数,因可由反应的燃烧热计算,故不能为零,其值可由重要物质的生成热和气相燃烧生成物的生成热的差计算而得,物质系数可由燃烧热计算可得。边缘可燃性物质有三氯乙烯、1,1,1-三氯乙烷、过氯乙烷、氯仿、二氯甲烷等。
  Ⅳ、燃性物质 这种物质是与氧气不会发生放热反应的物质,如水、砂、氮气、氦、四氯化碳、二氧化碳、六氯乙烷等。为维持方法的有效性,对物质系数为零的物质,给出MF=0.1。
  Ⅴ、加入稀释剂的可燃性物质混合物 若在可燃性物质混合物中加入了组分一定的稀释剂,可用可燃性强或爆炸性强的这种成分的物质系数;可以用非活性成分的MF=0.1及组分中的成分比求出混合物的物质系数。对于边缘可燃物质,采用比非活性物质的物质系数要适当高的值。
  Ⅵ、燃性固体和粉尘 多数固体求不出恰当的燃烧热。如在单元内被选作重要物质的木块和大体积的金属固体等,只有这种固体在微粒状、粒状或粉尘状态其危险性比大体积状态高得多时才可以用MF=0.1。在粉状等高危险性时,必须用燃烧热作为物质系数。
  Ⅶ、组成的不明物质 燃料气、特殊用途的物质、医药品等的混合粉末、面粉及煤等各种粉尘类物质,要经实验测定其燃烧值。在某些情况下,若能得到该物质在密封容器中的爆炸压力数据。
  Ⅷ、物质的混合危险 当物质混合时,大量氧化剂和还原剂在装置内混合所放出的反应热比可燃性物质的燃烧值大,如铝热反应、金属粉末和卤化碳反应、硝化反应、磺化反应等,则计算的反应热必须变换为物质系数。
  Ⅸ、具有凝聚相爆炸或分解的潜在危险性物质 这类物质(如硝基甲烷、二基苯、乙炔、硝化丙烷、浓过氧化氢、有机过氧化物、四氟乙烯等)在使用时应了解其燃烧值是否比爆炸值或分解热大,要采的值计算物质系数。
  重要物质暴露在空气中或在其他条件下可变为具有凝聚相爆炸或分解的潜在危险性的混合物或生成物时,由于在操作单元中变化的物质任何时候都不会存在,因此在计算物质系数时可忽略不计。
  (3)单元危险性的初期评价
  ①特殊物质的危险性
  物质危险性时,对重要的物质的特殊性质、重要物质在单元内与催化剂等其他物质混合的情况要重新进行评价。要根据该单元内重要物质的数量、在火灾或可能出现火灾的条件下对其特定性质所产生的影响来决定特殊物质危险性系数的标准。
  危险性系数是所研究的特定单元内重要物质在具体使用环境中的一个函数,不能用孤立的重要物质的性质来定义。因此,不同单元中某一物质危险系数可强可弱,如单元不同,即使是同样的重要物质也需要对特殊物质危险性系数加以改变。
  ②一般工艺过程危险性
  这类危险性与单元内进行的工艺及其操作的基本类型有关。其操作过程包括:纯物理变化、单一连续反应、单一间歇反应、反应多重性、同一装置中进行不同的工艺操作、物质运输、可搬动容器。
  ③殊工艺过程危险性
  在重要物质或基本工艺和操作性质所评价的评分基础上,有些操作过程及其工艺会使总体的危险性增加。它们包括:低压、高压、低温、高温及腐蚀和侵蚀的危险性、接头和填料的危险性、振动及循环负荷疲劳危险性、难控制工艺反应、爆炸极限附近的操作、粉尘或雾滴爆炸的危险性、使用强气相氧化剂工艺、静电危险性等。
  (4)数量的危险性
  处理大量的可燃性和分解性物质时,要给予附加的危险性系数。
  计算所研究的单元中物质总量应考虑反应器、管道、供料槽、塔等设备内的全部物料数量。可以根据物质质量直接计算,也可以根据体积和密度计算。根据气体、固体、液体及其混合物的质量,可以进行危险性的比较。
  (5)布置上的危险性
  单元布置引起的危险性系数所考察的重要项目是大量可燃性物质在单元内存在的高度。单元的高度是指装置工艺单元和输送物质配管顶部从地面开始的高度,排气管、梁式升降机的横梁构造物不能用于决定高度;但一定要考虑蒸馏塔和反应塔的主配管位置、生成物塔顶冷凝器、上部供料容器等。在计算中,高度用H(m)表示。
  工艺单元的通常作业区域是指和单元有关的构造物的计划区域。需要包括上述作业区域以外的泵、配管、装置等时可予以扩大。由周围单元的构造物以及有关的辅助设施用最小限度长度的墙围起来的领域可视为作业区域,用N(m2)表示。评价主管桥单元的通常作业区系指管桥的最大宽度与支架或架台中心的间距相乘所得面积。评价带堤坝的贮罐单元的通常作业区系指贮罐自身的实际计划区域与单元内的泵及有关配管所占的区域,堤坝内总的区域不能算作通常作业区。地下贮罐的通常作业区由地下贮罐所处位置决定,在更深处贮藏洞的通常作业区是指地表或地下10m以上的入孔及配管连接部的位置。
  (6)毒性的危险性
  它是关于毒性危险性的相对评分及其对综合危险性评价的影响。对健康的危害性可根据造成的原因和程度来考虑,有的可归因于维护及工艺不能控制或易发生火灾等异常工艺条件;有来自接头、基础、工艺排气等处经常发生的细微泄漏;还有由氮气、甲烷、二氧化碳等窒息性气体造成的对健康的危害。
  瓦斯、蒸气、粉尘的毒性一般是以每周40h、每天劳动7~8h为标准的时间负荷值(TLV)表示。对于短时间接触,用TLV乘以一定系数,而用更大的值。有的物质即使在短时间内接触也必须控制在比TLV值低的范围。
  一般泄漏造成的危险性及通常的维修或者工艺操作引起的危害性,用TLV值评价,异常高的泄漏、装置控制系统的故障、火灾条件等用高短时间的浓度值评价。
  重要装置项目上的放射线源和热等物理因素与上述直接毒性一起,必须作为复合毒性危险性来考虑。发生异常混乱状态时,影响采取正确的动作速度和形式的问题也应考虑。
  (7)初期评价结果的计算
  对所记录的各种系数先进行小计,再根据DOW最初确定的方法变换为DOW/ICI的全部指标。

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