化工安全培训课件PPT教学课件化工安全生产技术.ppt

第10章 危险辨识 v引言：处处都有危险，在事故发生前，并不总能够 辨识出危险。但在事故发生前辨识出危险最大限度 地降低风险是必要的。 （1）（风）危险是什么？（危险辨识） （2）可能发生什么故障以及怎样发生故障？ （3）发生的概率是多少？ （4）导致的后果是什么？ 风险评价或 风险辨识 【第8讲引出】 v1.化工厂的每个生产过程，必须考虑如下问题： v2.确定概率的风险评价程序经常被称为概率风险评 价（Probabililistic Risk Assessment, PRA）而确定 概率和后果的程序被称为定量风险分析（ Quantitative Risk Analysis，QRA） 系统描述 危险辨识 情形确定 事故后果事故概率 风险确定 Y 修改： 过程工艺或工厂设计 工艺过程运行条件 应急反应 其他 建设 和/或 运行 系统 N 图10-1 危险辨识和风险评价程序 风险和/或 危险接受 v若危险辨识和风险评价的研究与初步设计一起进行 ，则应尽力地做完。 v图10-1说明： u一般性程序 u要经常根据实际情况而得到简化 u若无法得到有关设备失效速率的数据，就不能充分应用 风险评价程序 u可在初步设计或过程中操作期间的任何阶段完成 v危险辨识可独立于风险评价来完成。但二者结合起 来进行会得到最好的结果。 v图10-1所示的危险辨识程序的很重要的一个部分是可 接受风险。采用这些程序时，应有适当的标准。 v3.危险辨识和风险评价有多种方法，最适用的方法的 选择需要经验。 v本章的危险辨识方法如下： v（1）过程危险检查表：将所要检查的一些过程项目 和可能问题进行列表 v（2）危险调查：对可能的危险调查、过程进行调查 活动。可能像危险物质的贮存一样简单；也可能像 Dow指数一样详细。 v（3）危险和可操作性（Hazard and Operability Studies ）(HAZOP)研究。 v 该方法允许在控制的环境内自由发挥。目的是查 明生产装置和工艺过程中工艺参数及操作控制中可 能出现的偏差；进而针对这些偏差，找出原因,分析 后果，提出对策的一种分析方法 v(4) 安全检查：是一种有效的但非正式的HAZOP研 究类型。结果高度依赖于检查小组的经验和合作。 10.1过程危险检查表（SCL， Safety Check List） v SCL表对所要检查的可能的问题和领域的列 表，以提醒检查人员或操作人员潜在的问题 领域，SCL 表可在过程设计期间使用，以确 定设计的危险，或在过程运行之前使用。 1.出行前汽车的安全检查表 v检查引擎中的汽油 v检查软胎中的空气压力 v检查水箱中的液位 v检查空气过滤器 v检查挡风玻璃洗液罐中的液位 v检查车头灯和车尾灯 v检查排气系统的液位 v检查刹车系统中的液位 v检查油箱中的汽油液位 v检查备胎 v检查电路 2.化工过程的过程危险检查表 v化工类过程危险检查表可能很详细，可能包括成百 上千的条目，但在制定和使用检查表的过程中所付 出的努力，将会对过程安全产生重大影响。 v典型的过程设计安全检查表如图10-2所示。对每一 个检查项（问题）提供了三个检查选项：完成，表 示这些项目（问题）已经过彻底调查；还未应用， 表示过程中尚未应用（涉及）到这些项目（问题） ；需进一步研究表示该项目（问题）需做进一步调 查。另外对需特别注意的个别单元应与检查表分开 。 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 1) 总体布置（12项） 总体布置 完成未应用需进一 步研究 1.区域被完全弄干？ 2.提供过道吗？ 3.必需的防火墙、地方和专门的护栏？ 4.危险的地下障碍物？ 5.危险的上部约束？ 6.紧急通道和出口？ 7.足够的顶部空间？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 总体布置（续） 完成未应用需进一 步研究 8.紧急车辆通道？ 9.原料和最终产品的安全贮存间距？ 10.足够的安全维护操作平台？ 11.正确设计和安全防护的起重机和电梯？ 12.头顶输电线的清除？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 2) 建筑物（7项） 建筑物 完成未应用需进一 步研究 1.足够的梯子、楼梯和逃生通道？ 2.需要的防火门？ 3.最主要的障碍物进行标记？ 4.足够的通风？ 5.到达屋顶所需的梯子或楼梯？ 6.在需要处的指定安全玻璃？ 7.需要防火结构钢？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 3) 过程（18项） 过程 完成未应用需进一 步研究 1.考虑了暴露于临近操作的后果？ 2.需要专门的烟气或粉尘罩？ 3.不稳定的物质被正确地贮存？ 4.过程失控爆炸条件的实验室检查？ 5.防爆准备？ 6.可能因失误或污染造成的危险性反应？ 7.完全被理解和检查的化学过程？ 8.准备在紧急情况下对反应物进行快速处置？ 9.机械设备失效可能引起危险？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 过程（续） 完成未应用需进一 步研究 10.可能来自管道或设备内的逐渐或突然堵塞的危险？ 11.可能来自泡沫、烟气、薄雾或噪声的公众责任风险？ 12.为处置有毒物质所做的准备？ 13.涉及到下水道中物质的危险？ 14.具有石油化学物质的安全数据表吗？ 15.两个或更多公用设施同时损失带来的危险？ 16.设计的修改改变了安全系数？ 17.大量的最坏事件或事件结合产生的后果检查了吗？ 18.过程图表的改正和更新？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 4) 管道系统（19项） 管道系统 完成未应用需进一 步研究 1.所需的安全淋浴和洗眼器？ 2.所需的自动喷水系统？ 3.热膨胀的防备？ 4.所有溢出管线连接到安全区域？ 5.泄压管道朝向安全吗？ 6.遵循管道施工说明了吗？ 7.需要冲洗软管吗？ 8.按要求安装需要的止回阀了吗？ 9.考虑了易碎管道的保护和辨识吗？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 管道系统（续） 完成未应用需进一 步研究 10.管道的外表可能因化学品而遭到破坏？ 11.安全阀容器受影响？ 12.长而大的通风管道有支撑吗？ 13.蒸汽冷凝管道进行了安全设计？ 14.安全阀管道被设计成防阻塞的吗？ 15.连接所有的过程泄压排放泵及减压抽吸泵排放系统怎样？ 16.城市供水管道是否与过程管道连接在一起？ 17.火灾或其他紧急情况下，在较安全的距离处关闭可燃流体 输送单元 18.提供个人绝缘保护？ 19.热的蒸汽管线进行绝缘？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 5) 设备（12项） 设备 完成未应用需进一 步研究 1.珍贵最大操作压力的设计修改？ 2.考虑了允许腐蚀吗？ 3.专门隔离危险设备？ 4.传送带、滚筒、皮带轮和齿轮的防护装置？ 5.检查保护装置的时间表？ 6.任一贮罐的堤防？ 7.贮罐的防护围栏？ 8.与过程化学品兼容的建筑材料？ 9.改造过的和替换的设备的结构检查和过程压力检查？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 设备（续） 完成未应用需进一 步研究 10.泄压泵及其他设备的独立管线符合要求吗？ 11.关键机械的自动润滑？ 12.必须紧急备用设备？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 6) 通风（6项） 通风 完成未应用需进一 步研究 1.需要安全阀或防爆器吗？ 2.结构材料耐腐蚀吗？ 3.正确地设计通风（尺寸、方向和结构）？ 4.泄压管道上有所需要的阻火器吗？ 5.减压阀有防爆膜吗？ 6.压力表安装在防爆膜和安全阀之间吗？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 7) 仪器和电气（19项） 仪器和电气 完成未应用需进一 步研究 1.所有控制器都是失效安全的吗？ 2.需要过程参数的双重指示吗？ 3.所有设备都贴有适当的标签？ 4.管道运行受到保护？ 5.当仪器须移走或停止服务时，提供安全装置进行过程控制？ 6.反应滞后影响过程安全？ 7.所有的启闭开关进行标记？ 8.设备被设计为允许停工保护？ 9.电气失效引起不安全的情形？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 仪器和电气（续） 完成未应用需进一 步研究 10.内部和外部操作具有重组的照明？ 11.为所有的观察孔、淋雨和洗眼器提供照明？ 12.保护电路的重组的断路器？ 13.所有的设备接地？ 14.安全操作需要专门的互锁？ 15.需要照明设备的紧急备用电源？ 16.电源失效期间需要紧急逃生照明？ 17.提供了全部必需的联系设备？ 18.紧急断开开关被正确地标明？ 19.需要专门的防爆电器设备吗？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 8) 安全保护装置（7项） 安全保护装置 完成未应用 需进一 步研究 1.需要灭火器吗？ 2.需要专门的呼吸设备吗？ 3.需要将材料围绕起来吗？ 4.需要色度指示管吗？ 5.需要可燃气体检测仪器吗？ 6.灭火材料与过程物质兼容吗？ 7.需要专门的紧急程序和报警吗？ 2.图10-2检查表分9大块：总体布置、建筑物、 过程、管道系统、设备、通风、仪器和电气 、安全保护装置、原材料 9) 原材料（8项） 原材料 完成未应用 需进一 步研究 1.任何原料和产品都需要专门的处理设备吗？ 2.所有原料和产品都受外界天气的影响吗？ 3.所有产品都具有毒性和火灾危险吗？ 4.正在使用的贮存容器正确吗？ 5.贮存容器上适当地标明毒性、可燃性和稳定性等？ 6.考虑严重的溢出后果了吗？ 7.对于贮存容器或贮罐、仓库需要销售者提供专门的说明书？ 8.仓库具有保护每种被认为是重要产品的操作指令吗？ 3.安全检查表的种类和内容 v1) 种类：根据检查的对象和目的可分成设计审查 用安全检查表、厂级安全检查表、车间安全检查 表、工段级岗位安全检查表、专业性安全检查表 五种。 v2) 主要内容 va.设计审查用安全检查表：主要提供设计人员对 工程项目安全设计和安监人员安全审查时使用， 也做为“三同时”审查的依据。内容主要有总图配 置、工艺装置布置、安全装置与设施、消防设施 、工艺卫生设施、危险物品的储存和运输等方面 。 vb.厂级安全检查表：主要用于全厂性的安全检查和 安监部门日常安全检查。内容主要包括厂区内各 生产工艺和装置的安全性、重点部位，安全装置 与设施、危险品的贮存和使用、消防通道与设施 、操作管理与遵章守纪等。 vc.车间安全检查表：主要用于车间定期和预防性安 全检查。内容主要有工艺安全、设备状况、产品 和原料的合理存放、通风照明、噪声振动、安全 装置、消防设施、防护用具、安全标志及操作安 全等。 vd.工段及岗位安全检查表：主要用于班组日常安 全检查、自查互查和安全教育。内容主要根据岗 位的工艺与设施、危险部位、防灾控制要点等确 定。重点放在防止误操作上。内容具体、简明易 行。 ve.专业性安全检查：主要用于专业性安全检查或 特种设备安全检查。如防火防爆、锅炉及压力容 器、电气设备、起重机械、机动车辆、电气焊等 。内容要符合专业安全技术要求。如设备安装的 安全要求、安全运行参数指标、特种作业人员的 安全技术考核等。 4.编制和使用安全检查表应注意的问题 v1) 检查内容应尽可能系统而完整，对导致 事故的关键因素不能遗漏但也要突出重点 ，抓住要害，若面面俱到的检查，容易因 小失大。 v2)各类检查表因适用对象不同，检查内容 应有所侧重。如专业检查表应详细，日常 检查表则要简明，突出要害部位。 v3)凡重点危险部位应单独编制检查表，对 能导致事故的所有危险因素都要列出，以 便经常检查，及时发现和消除，防止发生 事故。 v4)每项检查内容要定义明确，便于操作。 v5)安全检查表编好后，要在实践中不断修改 ，不断加以完善。如工艺改造或设备变更， 检查表内容要及时修改，以适应生产实际的 需要。 v6)对查出的问题要及时反馈到有关部门并落 实整改措施。每一个环节实施人员都要签字 ，做到责任明确。 10.2 危险调查 vDow火灾爆炸指数（F&EI, fire & explosion index）和Dow化学暴露指数（CEI，Chemical Exposure index）是危险调查中经常使用的两 种形式。 v这些方法是使用等级形式的系统化方法，最 后的等级数给出了危险的相对等级。F&EI也 包含发生事故后，估算经济损失的方法。 vA：Dow F&EI被设计用来对爆炸性和可燃性物 质的贮存、处理和加工，划分相对危险等级。该 方法的主要思想是提供一种完全系统的方法（通 常独立判断因数），来确定化工厂中可燃危险性 的大小。计算的主要表格如图10-3和图10-4所示 。 v总体包括：火灾爆炸指数表，安全措施补偿系数 ，工艺单元危险分析汇总等；进而可求出经济损 失的大小，以经济损失评价生产装置的安全性。 评价中定量的依据是从以往事故的统计资料、物 质的潜在能量和现行安全措施的状况等。 1. 评价的程序如图10-4a 评价前主要准备的资料有： va 装置工厂的设计方案 vb 火灾爆炸指数危险度等级表 vc 火灾爆炸指数计算表（图10-3） vd 安全措施补偿系数表（图10-4） ve 工艺单元风险分析汇总表（图10-4） vf 工厂风险分析汇总表 vg 有关装置的更换费用数据 图10-4a Dow 7th version 评价程序 选取工艺单元 确定物质系数MF 计算一般工艺 危险系数F1 计算特殊工艺 危险系数F2 确定单元危险系数F3=F1F2 确定火灾、爆炸指数F&EI 确定暴露面积 确定暴露区域内财产的更换价值 确定基本MPPD 确定实际MPPD 确定MPPD 确定危害系数 确定BI 确定安 全措施 补偿系 数 C=C1C 2C3 v1) 图10-4a中，首先是确定物质系数MF（MF仅为 化学品类型或所使用的化学物质的函数。在确定 火灾爆炸指数后，使用各种安全系统的方法，进 行安全措施补偿，来估算危害的后果。MF的选取 见表10-1. v工艺单元可以是一个简单的泵、反应器或贮罐。 大的工艺可以分为数百个单独的单元。将火灾爆 炸指数应用于所有这些单元是不实际的。实际的 方法是仅选取那些经验表明具有较大危险性的单 元。通常可通过使用过程安全检查表，或危险调 查来选择最危险的单元来做进一步的分析。 v2）确定一般工艺危险（F1） v一般工艺危险性是确定事故损害大小的主要 因素，见图10-3。共包括六项内容：即放热 反应、吸热反应、物料处理和输送、封闭单 元或室内单元、通道、排放和泄漏管； v一个评价单元不一定每一项都包括，要根据 具体情况选取恰当的系数，填入图10-2中， 并将这些危险系数相加，得到单元的一般工 艺危险系数。 v2）确定一般工艺危险（F1） 图10-3 DOW火灾爆炸指数表格 v3) 确定特殊工艺危险按系数（F2） v特殊工艺危险性是影响事故发生概率的主要 因素。包括二十项内容：毒性物质、负压操 作、在爆炸极限范围或其附近的操作、粉尘 爆炸、释放压力、低温、易燃和不稳定物质 的数量、腐蚀、泄漏、明火设备、燃油交换 系统、转动设备等 v3) 确定特殊工艺危险按系数（F2） 图10-3 DOW火灾爆炸指数表格（续） v4）一般工艺危险系数 （F1）与特殊工艺危险系数 （F2）相乘得到单元危险系数（F3）。Dow F&EI 通过单元危险系数乘以MF得到。Dow F&EI指数可 用于判断危险程度，见表10-2 Dow火灾爆 炸系数 危险系数 Dow火灾爆 炸指数 危险程度 160 6196 97127 轻度 中度 较高 128158 159或更高 高度 特别严重 表10-2 Dow火灾爆炸指数确定危险程度 v5）确定暴露面积 v用火灾、爆炸指数乘以0.84即可求暴露半径（英 尺），根据暴露面积算出暴露区域面积（S=R2） v6）确定暴露区域内财产的更换价值 更换价值=原来成本0.82价格增长系数 系数0.82是考虑事故时有些成本不会被破坏或无 需更换，如场地平整、道路、地下管线或地基、 工程费等。如果有更精确的计算，这个系数可以 更换。 v7) 危害系数的确定 危害系数由单元危险系数（F3）和物质系数（ MF）按图10-4确定。若F3 超过8.3，按8.0来确定 危害系数 v8）计算最大可能财产损失（基本MPPD） 确定暴露区域面积后和危害系数后，即可算出事 故造成的最大可能财产损失 基本MPPD=暴露区域的更换价值危害系数 v9）安全措施补偿系数（C）的计算 Dow指数体系考虑的安全措施分成三类：工 艺控制（C1）、物质隔离（F2）、防火措施 （C3）。每一类具体内容见图10-4，其总的 补偿系数是该类中所有选取系数的乘积。 单元安全补偿系数C=C1C2C3 图10-4 DOW F&E后果分析表格：工艺控制安全补偿系数 v9）安全措施补偿系数（C）的计算 图10-4 DOW F&E后果分析表格（续）：物质隔离安全补偿系数、 防火设施安全补偿系数 v10）确定实际最大可能财产损失（实际 MPPD） 基本最大可能财产损失与安全措施补偿系数 的乘积就是实际最大可能财产损失，表示采 取适当的（但不完全理想）防护措施后事故 造成的财产损失。 v11）最大可能工作日损失（MPDO） 估算最大可能工作日损失是为了评价停产损 失（BI）。MPDO可由图10-4根据实际MPPD 查出。 图10-4 DOW F&E后果分析表格（续） v12）停产损失（BI）的估算 v式中，VPM为月产值，0.7代表固定成本和利润 最后根据造成损失的大概确定其安全程度 v2.实例10-1 v13）DOW化学方法安全评价实例 图1天然气输气管道泄漏示意图 v13）DOW化学方法安全评价实例 表1 物理参数表 具体泄漏工况条件：夏天，7月份，农村地区，中午12时。 参 数 操作 压力 P/ MPa 天然气 温度Ts/ K 管道内甲 烷密度 0/(kg/m3) 输气管 道直径 D/ mm 风速 v/(m/s) 大气温 度Ta/ K 泄漏孔径/ mm d1d2d3 数 值 12298.1578.012003288v13）DOW化学方法安全评价实例 1. 天然气泄漏模型的建立 由泄漏过程知，泄漏源模型属于气体通过小孔流出。 天然气主要成分为甲烷，可用甲烷分子量（M=16）值代 替天然气分子量，甲烷比热容=1.32。在天然气扩散模型的建 立过程中，需要计算通过孔洞流出天然气的最大流量，而最 大流量的条件可通过下式确定： 塞流压力比： 其中，Pchocked是导致管道泄漏最大流量的下游最大压力。 由于外界压力为大气压101kPa，低于塞压，此种情况下天然气泄漏会发 生塞流。 (A) (B) v13）DOW化学方法安全评价实例 表2 不同泄漏孔下天然气最大流量 孔径 d1d2d3 泄漏孔面积A/(m2)0.00280.28261.1304 最大流量 (Qm)chocked /(kg.s-1) 58.325832.1223326.56 天然气泄漏出口速度的确定 (C) v13）DOW化学方法安全评价实例 扩散系数的确定 该泄漏情况下的大气稳定度等级为B，则扩散系数为： =0.16x =0.12x 喷射天然气抬升高度的确定 表3 不同泄漏孔径下天然气抬升高度 泄漏孔径d1d2d3 校正后的 天然气抬 升高度/m 9.1794.56195.67 v13）DOW化学方法安全评价实例 天然气扩散模型的建立 （4） 表4 评价单元危险物质系数及危险特性表 物质 名称 物质系数 MF 燃烧热 /(kJ/mol) NFPA分级闪点/ 。C 沸点/。 。C 健康危险N （H） 易燃性N （F） 化学活性N （R） 甲烷21890.3 140 -188-161.5 v13）DOW化学方法安全评价实例 表5 单元火灾爆炸危险指数（FEI）计算表 1.一般工艺危险危险系数范围采用危险系数 基本系数1.001.00 A.放热化学反应0.301.251.00 B.吸热反应0.200.40 C.物料处理与输送0.251.050.85 D.密封式或室内工艺单元0.250.90 E.通道0.200.35 F.排放和泄露控制0.200.50 一般工艺危险系数(F1)2.85 v13）DOW化学方法安全评价实例 表5 单元火灾爆炸危险指数（FEI）计算表(续表1) 2.特殊工艺危险系数 基本系数1.001.00 A.毒性物质0.20-0.800.20 B.负压（158 危险等级最轻较轻中等很大非常大 危险等级为非常大。 v13）DOW化学方法安全评价实例 表7 安全措施补偿系数表 单元：天然气输气管道 项目补偿系数范围采用补偿系数 1工艺控制 a.应急电源0.980.98 c.抑爆装置0.840.980.84 d.紧急切断装置0.960.990.98 g.操作规程/程序0.910.990.92 h.化学活泼型物质检查0.910.980.91 i.其它工艺危险分析0.910.980.91 工艺控制安全补偿系数C10.61 v13）DOW化学方法安全评价实例 表7 安全措施补偿系数表（续表） 2物质隔离 a.遥控阀0.960.980.98 b.卸料/排空装置0.960.980.98 c.排放系统0.910.970.91 物质隔离补偿系数C20.87 3防火措施 a.泄露检测装置0.940.980.98 c.消防水供应系统0.940.970.94 d.特殊灭火系统0.91 h.手提式灭火器和喷水枪0.930.980.95 防火措施补偿系数C30.88 安全措施补偿系数=C1C2C30.47 v13）DOW化学方法安全评价实例 显然，加强安全管理，完善防火措施，可使天然气 长输管道泄漏事故风险显著降低！ 补偿后火灾、爆炸危险系数（F&EI）及补偿后危险 等级 天然气管道补偿后 F&EI=234.570.47=110.25 其危险等级降为：中等 v13）DOW化学方法安全评价实例 更换价值、最大工作日损失等 按泄漏15分钟计算 表8 2008年各地民用天然气价格表 地区京沪津深圳 08年天然气价格 （元/立方米） 2.052.12.23.5 v13）DOW化学方法安全评价实例 更换价值、最大工作日损失等 表9 评价结果汇总表 泄漏孔径 项目 60mm600mm1200mm 火灾、爆炸危险指数F&EI157.92180.81234.57 危险等级很大非常大非常大 暴露半径/m40.4346.2960.06m 暴露区域面积/m25135.206731.6911332.36 暴露区域内财产更换价值/元1.5541051.5541076.214107 危害系数0.830.820.67 基本MPPD/元1.2901051.2741074.163107 安全措施补偿系数0.470.470.47 实际MPPD/元0.6061050.5991071.96107 补偿后火灾、爆炸危险指数F&EI74.2284.98110.25 补偿后危险等级较轻较轻中等 最大可能工作日损失MPDO/天11021 停产损失BI/元4.91074.91081.029109 vBDow化学CEI（化学暴露指数） v对可能发生化学物质泄漏的（工厂或其他机 构）附近的居民，Dow CEI是一种简单的划 分潜在急性健康危害的方法 1.使用CEI需要的资料 v1)准确的工厂及周围区域的平面布置图。 v2)标示出反应器、主要管道和化学品库存 的过程流程图 v3)所调查的物质的物理和化学性质 v4)ERPG值，见表5-7 v5)CEI参考指南 v6)CEI表，见图10- 6 v2.CEI方法的流程如图10-7所示 v第一步 要确定可能的释放条件，包括管道泄漏、 软管泄漏、直接排向大气环境的减压设备的泄放、 容器的泄漏、贮罐溢出等。 vDow指南中提供了许多简化的源模型，可估算事件 中物质的泄漏速率。 v使用ERPG值及简化的扩散模型，计算CEI值及泄 漏导致的下风向危险距离 vDow化学危险调查是用于确定与设备设计、布局、 物质贮存等有关的危险；不适用于确定由不正确的 操作或紊乱条件导致的危险 v该方法非常严密，不需要经验，容易使用，也能很 快得出结果。 确定可能的化学事件 确定每种情况中空气 中的量（AQ） 选择具有最大空气中 的量（AQ）的情形 得到ERPG-2或ERPG-3 计算CEI 计算危险距离 完成CEI汇总表 图10-7 计算化学暴露指数（CEI）的程序 10.3危险和可操作性研究(HAZOP) vHAZOP研究是正规的确定化学过程设备危险 的方法。该方法确定危险很有效，化工企业 也乐于接受。 vHAZOP于1974年由英国帝国化学公司开发出 来的，主要用于工程项目的设计审查阶段查 明潜在危险性和操作难点，以便制定对策加 以控制。化工生产中，参数的控制非常重要 ，因此这种方法特别适用于化工装置设计审 查和运行过程的危险性分析。目前该法应用 范围逐渐扩大，现已发展到机械、运输等行 业。欧美等国都在普遍推广应用。 vHAZOP步骤： v（1）建立研究小组 首先成立一个由设备、工艺、 仪表控制等工程技术人员、安全工作者、操作人员 等各方面专家组成的研究小组，并确定一个具有丰 富经验且掌握分析方法人员作为组长，以便确定分 析点，引导大家深入讨论 v（2）资料准备 HAZOP研究的内容比较深入细致 ，因此在分析之前必须准备详细资料。包括设计说 明书、工艺流程图、平面布置图、设备结构图、以 及各种参数的控制和管路系统图，搜集有关工程和 事故案例。熟悉工艺条件、设备性能和操作要点。 v（3）将系统划分为若干部分 根据工艺流程 和操作条件，将分析对象划分成若干适当的 部分。明确各部分功能及正常参数和状态 v（4）分析偏差 从某一个部分开始，以正常 的工艺参数和操作条件为标准，逐项分析可 能发生的各种偏差，找出原因以及可能发生 的后果。并确立防范措施，将分析结果直接 填入表10-6中. vHAZOP中的引导词 v为使分析有一定的范围，防止遗漏和过多提 问，HAZOP规定了十个引导词，按引导词逐 个找出偏差值。引导词见表10-3。对于过程 管线和容器，见表10-4和10-5 表10-3 HAZOP方法中使用的引导词 vHAZOP中的引导词 v对于过程管线和容器，见表10-4和10-5 表10-4 过程管线有效的引导词和过程参数的结合 vHAZOP中的引导词 v对于过程管线和容器，见表10-4和10-5 表10-5 过程容器有效的引导词和过程参数的结合 v表10-6为基本的 HAZOP表格 v实例见例10-2 vHAZOP优点：应用HAZOP，发现过程操作较 好，停机时间较少，产品质量提高了，废品 减少了，员工在过程安全方面更有保障；缺 点是HAZOP方法单调乏味，需要大量时间。 10.4 安全检查 v通常使用的另一种识别实验室和过程区域中的安全 问题并寻求解决办法的方法是安全检查。安全检查 有两种类型：非正式的和正式的。 v1. 非正式安全检查：用于现有过程的细致改变和小 尺寸的实验室过程。非正式安全检查方法通常仅涉 及23人，它包括对过程负责的个人，其他一个或 两个与该过程无直接联系、但对适合的安全程序有 经验的人员。目的是提供一个真实的对话，在对话 中可以交换观点，并促进安全改进。重大改进要总 结在备忘录中，以便日后他人参考。所作的改进， 在过程操作之前须彻底贯彻执行。 v 2. 正式安全检查：用于新过程、对现有过程 的重大改变和需要最新的检查的过程。分为三 步：准备详细的安全检查记录，由委员会检查 记录并检查过程，及贯彻执行有关建议。 v正式安全检查记录，包括以下部分： （1）概述 （2）原料和产品 （3）设备安装 （4）程序 具体见P280页描述 例子：10-4 10.5 其他方法 v（1） “如果怎么样”分析； v（2） 人为失误分析； v（3）失效模式，效果和危险度分析（FMECA） v论题：10-4 第11章 风险评价 v引言：风险评价包括事件的辨识和后果分析 主要内容： v概率回顾，包括设备失效数学 v指出单个部件的失效概率如何促进过程失效的 v介绍两种概率方法：事件树和事故树 v介绍保护层次分析法（LOPA，Lay Of Protection Analysis） v介绍定量危险分析（QRA，Quantitative Risk Analysis） v重点放在事故情形发生概率的确定上 v本章内容结果是改进化工和石油化工设计和操作的 非常重要的基础 v式中R为可靠度，假设为常数。随 t,R接近于 零。失效速度依赖于失效率 11.1 回顾概率理论 v1.过程中的设备失效或出现故障是单个部件之间相 互作用的结果。过程的整体失效概率高度依赖于这 种相互作用的性质。 v2.几个定义 v1）部件失效率：通常部件经过某一平均时期后部件 就失效，此即平均失效率。用表示，单位为失效次 数/时间（单位时间内失效次数）。部件在时间（0,t ）内不发生失效（可靠）的概率有： （11-1） v 2）可靠度补数P，即失效概率（不可靠度） 即：整个失效密度函数下所包围的面积为1。（或 f(t)的0阶矩积分为1） （11-3） v 3）失效密度函数 为失效概率的导数 （11-2） v 4）失效密度函数用于确定在t0t1间隔内发生至 少一次失效的概率P （11-4） v5）部件两次失效之间的时间间隔平均时间（Mean Time Between Failures；MTBF），由失效密度函数 f(t)的1阶矩给出： （11-5） v（11-1）（11-5）各式中的 为常数。各函数关 系如图11-1所示 v许多部件的失效率并不一定是常数。而是往往表现 出新启用、寿命后期失效率很高，在寿命中间期失 效率基本上恒定（浴盆形式失效）。 v3.过程单元之间的相互作用 v 化工厂的事故通常是众多过程部件之间相互作 用的结果。因此整个过程的失效概率由各单元部 件的失效概率计算得到 v过程部件的相互作用 v1) 并联部件 v过程失效需要多个并联部件同时失效，可由逻辑 与函数（AND）表示。因此单个部件的失效概率 要相乘（即同时都失效的概率） 式中n为部件的总数，Pi为每个部件的失效概率。 对并联单元的整体可靠性，有 （11-6）（11-6） （11-7） v2)串联部件 v串联的部件中任一部件的失效均导致过程单元整 体失效。逻辑或函数（OR）代表这种情况。对于 串联部件，过程的整体可靠度由单个部件的可靠 度相乘得到： v整体失效概率为： （11-8） （11-9） v若 、 很小， 项可忽略（11-10）可简 化为： 对由部件A和B组成的系统，式（11-9）可表示为 （11-9） v可推广到多个部件 （11-11） v表11-1为多个典型过程部件的失效率数据。图11-3 是对并联和串联过程部件的计算总结 表11-1 各种所选过程部件失效速率数据 v表11-1为多个典型过程部件的失效率数据。图11-3 是对并联和串联过程部件的计算总结 失效概率可靠性失效率 部件的串联：任何一个部件的失效均导致整个系统失效 部件并联：两个部件同时失效系统才失效。但失效率难以直接结合 图11-3 各类型部件连接的计算 v4. 揭露和未揭露失效(隐患甚于明火之隐患) v立即明显的失效被称为揭露的失效；在操作者未意 识到危险但却发生了危险，这被称为未揭露的失效 v1)揭露失效(隐患甚于明火之隐患) v部件的使用时间为操作周期，用 0 表示 v失效发生后，需要一个静止周期或停工周期 来维修 部件。MTBF是操作时间和停工时间的总和r 维修部件维修部件 式中 为某一组部件失效之间的操作周期 v式中n为失效或停工发生的次数， 为维修某一失效 所需的时间 v与此类似，失效前的时间或操作周期为 v某部件的静止或停工周期可通过对各种失效的静止 周期进行平均得到： （11-12） （11-13） 由此，根据 、 、A、U的定义，有 vMTBF是操作周期与维修周期之和 （11-18） 联立（11-16）、（11-17）及（11-14）有： A+U=1 有效性A：部件或过程实现其功能的概率 非有效性U：部件或过程未实现其功能的概率。 （11-14） （11-15） v2)未揭露失效(隐患甚于明火之隐患) 对图的说明 v未揭露失效，失效仅在常规的检查后才变得有效 v若 为检查间隔期间的平均非有效性周期， 为检 查间隔。那么： （11-21） v与式（11-19）结合，得到 （11-20） 平均非有效性周期由失效概率计算 （11-19） v失效概率P（t）由式（11-2）给出，代入（ 11-21）积分，结果为 （11-24） v若 i1 ，则 （11-23） v有效性的表达式为 （11-22） v对式（11-21）积分得到， v这说明：对于非揭露失效，过程或部件在周期等于 半个检查间隔期间是不能利用的。检查间隔的减少 说明非揭露失效的有效性增加。 （11-25）（11-25） v5.同时发生的概率 v所有的过程部件表明：失效的结果导致设备 或部件不可用。对于报警和紧急系统，在发 生事故时，这些系统必须确保能用。仅当过 程发生扰乱和紧急系统不可用时，才会导致 危险，即报警和紧急系统同时不起作用才会 发生事故。 对非有效性为U的紧急系统，仅当过程事件发生和 紧急系统不可用时，危险情况才会发生，即每隔 发生一次。危险时间的平均频率 是危险的同时发 生的时间除以时间周期 v设危险的过程事件在时间段 内发生了 次，该事 件的发生频率为 （11-26） （11-27） v对于失效速率， v代入（11-22）得到 （11-29） v同时发生事件平均时间（MTBC）是危险的同时发 生事件的平均频率的倒数 （11-28） v6.冗余（备份） 安全裕度：设计系统使之即使当单一的仪器或控制 功能发生故障时，整个系统依然能运行。这就需要 通过冗余（Redundancy）来控制：设两个或更多的 测量、处理方式和操作机构来确保系统安全可靠的 操作。冗余度依赖于过程危险性和潜在的经济损失 。 v7.普通模式失效 v某些条件下，事件的发生导致普通的模式失效。普 通模式失效有电力失效或仪表气源的失效，结果可 能导致多个控制回路同时失效。 11.2 事件树 v事件树以初始事件开始，按顺序分析事件向前发展 中各个环节成功或失败的过程和结果，提供了有关 失效如何发生和发生概率的总结，是归纳法由事件 看结果 v化工厂发生事故时，各种安全系统运转以防止事故 的传播。这些安全系统或者发生故障，或者成功运 行。事件树法考虑了安全系统起作用下的开始事件 的影响。 v1.事件树分析的典型步骤 v（1）确定初始事件 初始事件是事件树在一定条件 下造成事故后果的最初原因事件。可以是系统故障 、设备失效、人员误操作或工艺过程异常等；可以 是正发生的事故，也可以是预想的。一般是选择分 析人员最感兴趣的异常事件等。 v（2）找出与初始事件有关的环节事件，即找出出现 在初始事件后一系列造成事故后果的其他原因事件 。 v（3）构造事件树 由初始事件开始，自左向右构造 事件树。各种环节事件按顺序写在图的最上面，从 初始事件画一条水平线到第一环节事件；在水平线 末端画一垂直线段，上端表示成功，下端表示失效 。再从垂直线两端分别向右画水平线到下一个环节 事件。同样用垂直线分别表示成功和失效。依次类 推。一直至最后一个环节事件。若某一环节不需要 往后分析，则水平线延伸下去，不发生分支，完成 。 v （4）说明分析后果 在事件树最后面要写明由初 始事件引起的各种事故结果或后果 v2. 举例 va.图11-8化学反应 器系统分析。 v具体说明见P296- 298页 图11-8具有高温报警和温 度控制系统的反应器 v2. 举例 va.对于冷却液损失作为初始事件，见图11-9 事件的分析，具体说明见P296-298页 图11-9 冷却液 损失为 初始时 间的事 件树分 析 v2. 举例 va.图11-8过程图，图11-9事件的分析，具体 说明见P296-298页 v图 11-9中：凡完成成功的就无分支！ v 净不安全总合为所有不安全频率的总合！ 图11-10 事件树 中穿越 安全功 能的计 算顺序 v2. 举例 vb.图11-8中新增额外安全功能：即设一个冗 余的高温反应器关闭系统。结果见图11-11 图11-11 对图11- 8的系统 增加包 括高温 关闭系 统 vc.更多说明见P298页： v事件树对于提供可能的失效模式情形是有效的。 v若能得到定量化的数据，能进行失效频率估算。 已经成功地用于为提高安全性所做的设计修改。 v困难、主要不足：失效与结果无直接对应关系， 存在盲目性或无的放矢性。 11.3 事故树由结果倒查找原因 v事故树分析（FTA，Fault Tree Analysis）是从结果 到原因找出与灾害事故有关的各种因素之间因果关 系及逻辑关系的分析法。这是一种作图分析法，其 做法是把系统可能发生的事故放在图的最上端，称 为顶上事件。按照系统构成要素之间的关系，向下 分析与灾害事故有关的原因。图中各因果关系用不 同的逻辑门连接起来，得到的图形形如一倒置的树 ，是一种确定危险导致事故的演绎/反演方法。 v事故树起源于航天行业，目前已广泛应用于航空、 机械、冶金、化工、核电等工业部门。 v例子. 汽车轮胎漏气事件 v 原因1：轮胎被路面上的异物扎破； v 原因2：轮胎失效。 图11-12车胎漏气原因的事故树 v事故树的逻辑功能表达 图11-13 事故树绘制使用的逻辑转移部件 1.基本事件和中间事件 v 基本事件：是不能被进一步定义的事件， v 中间事件：是能够被进一步定义的事件，。 图11-12车胎漏气原因的事故树 事件：可以是硬件 失效，也可以是软 件、人员或环境因 素所导致的。 2.事故树分析步骤 v（1）确定和熟悉系统 ：在分析之前首先要 确定分析系统的边界和范围，如化工装置分 析到哪一个设备，哪一个阀门为止，之后则 要详细了解所分析的系统包括工艺、设备、 操作环境及控制系统和安全装置等。同时还 要收集国内外已发生的事故。 v（2）确定顶上事件：根据系统的工作原理和事故 资料确定一个或几个顶点事故作为顶点事件进行 分析。顶上事件一般选择那些发生可能性大且能 造成一定后果的事故进行分析。确定顶上事件时 要坚持一个事故编一棵树的原则定义明确。 v（3）详细分析事故原因 ：顶上事件确定之后， 就要进一步分析与之有关的各种原因，包括设备 之间等（硬件、软件）故障、人的差错及环境因 素，凡与事故有关的原因都要找出来。原因事件 定义也要明确，不能含糊不清。 v（4）确定不予考虑的事件 ：有些与事故有 关的原因发生的可能性很小，编事故树时 可不予考虑，但要事先说明。 v（5）确定分析的深度 ：在分析原因事件时 ，分析到哪一层上为止，要事先明确。 分析得太深，事故树过于庞大，定性定量都 有困难；分析太浅，会有遗漏。 对化工生产系统而言，机械设备一般只分 析到泵、阀门、管道故障；电器设备分析 到继电器、开关、马达故障为止。 部件、备品等，而不深入部件、备品本身（专业 性更强）。 v（6）编事故树：从顶点事件开始，采取演 绎分析方法逐层向下找出直接原因事件，直 到所有的最基本事件为止，每层事件都按照 输入（原因）与输出（结果）之间逻辑关系 用逻辑门连接起来，得到的图形就是事故树 。 v（7）定性分析：事故树编好后，可直观地 看出事故的途径及相关因素，也可进行多种 计算。事故树对定性分析是从事故树结构上 求出最小割集和最小径集，进而确定每个基 本事件对顶上事件的影响程度，为制定安全 措施的先后次序、轻重缓急提供依据。 v（8）定量分析：定量分析就是计算出顶点事 件的发生概率，并从数量上说明每个基本事 件对顶点事件的影响程度，从而制定出最经 济、最合理的控制事故的方案，实现系统最 佳安全的目的。 v以上步骤不一定每步都做，可根据需要和可 能取舍。 3.绘制事故树的要点 v（1）顶事件要标准，避免混乱 v（2）定义导致顶事件的主要事件。区分中间事件 、基本事件、不再发生的或外部事件 v 并联事件要用“与”门连接 v 串联事件要用“或”们连接 v(3)事故树的目的是确定必然发生、或导致顶事件 发生的单一事件 v(4)继续构造事故树直至所有分支都以基本事件、 不再发展的事件或外部事件结束为止。 【例11-5】绘制例11-2反应器系统的事故树 解：首先定义问题 v顶事件：因超压导致反应器失效。 v存在的事件：高的过程压力。 v不允许的事件：搅拌器失效、电力失效、配线失效、两间 房、飓风、电力动荡。 v物理范围：图11-15所示的设备。 v设备结构：电磁阀打开，反应器进料顺畅。 v分析程度：设备如图11-5所示。 【例11-5】绘制例11-2反应器系统的事故树 图11-5 具有报警器和进料电磁阀的化学反应器 报警器和物料关闭系统并联 【例11-5】