（管理科学与工程专业论文）dl炼化公司的安全评价应用研究.pdf

中文摘要 近一个世纪以来，石油化工行业取得了巨大的发展，但是大量的恶性事故也 伴随而来。安全管理己成为石油化工行业最重要的工作。对安全管理的高度重视 也成了石油化工业的行业特征。安全评价是安全管理的重要组成部分，是安全管 理的首要工作。我国石化行业的安全评价机制很不健全，不利于安全管理工作的 顺利开展。d l 炼化公司成立1 7 年以来，重大事故时有发生。本文作者通过对d l 炼化公司长时间的调研，对该公司的危险源和发生事故最为频繁的生产装置进行 了重点调查：本文根据d l 炼化公司的实际情况，并查阅了国内外大量的相关资 料，提出一系列适合该公司安全评价方法和安全评价程序。确定了该公司的危险 源。文中列举了发达国家化工企业常用的安全评价方法，详细说明了怎样用陶氏 法、h a z o p 法等方法对该公司生产过程进行安全评价，对事故频发的重油催化 装置的各部分的安全评价方法作了细致的描述。针对石油化工行业重大安全事故 发生后，危害快速蔓延的特点，本文提出了重大事故的快速评价方法，这个方法 的精髓是“快速和准确”，目的是在重大事故发生后，对事故的原因、可能产生 的危害和相应的处理方案进行快速准确的评价，从而最大限度的减少事故造成人 员和财产的损失。对我国石油化工行业的安全管理有着普遍现实意义，是本文的 一个创新点。 安全评价作为石油化工企业安全管理的首要工作，它的重要性不言而喻。本 文的写作动机就是通过d l 炼化公司这个案例，找到适合我国石油化工企业的安 全评价方法，提高石油化工行业的安全评价水平。 关键词：安全评价石油化工陶氏法h a z o p 法快速评价法 a bs t r a c t s i n c ec e n t u r y , t h ep e t r o l e u mc h e m i c a le n g i n e e r i n gp r o f e s s i o no b t a i n e d ah u g e d e v e l o p m e n t , b u tag r e a t d e a lo fm a l i g n a n tt r o u b l ea l s o a c c o m p a n yw i t h s i n c e t h e n t h es a f e t ym a n a g e m e n th a sb e c o m et h em o s ti m p o r t a n tw o r ki nt h ep e t r o l e u m c h e m i c a le n g i n e e r i n gp r o f e s s i o n t h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ep e t r o l e u mc h e m i c a l e n g i n e e r i n gp r o f e s s i o nv a l u e sh i g h l yt ot h es a f em a n a g e m e n t t h es a f ee v a l u a t i o ni s t h ei m p o r t a n c eo fs a f em a n a g e m e n tt oc o n s t i t u t ep a r t ，i ti st h ei n i t i a lw o r ko fs a f e m a n a g e m e n t t h es a f ee v a l u a t i o nm e c h a n i s mo f o u rc o u n t r yp e t r o c h e m i c a lp r o f e s s i o n i sv e r yn o ts o u n d ，d i s a d v a n t a g ei ns a f e t ym a n a g e m e n tt h ew o r ko p e n sa ne x h i b i t i o n s m o o t h l y p e t r o c h i n ad l & p e t r o c h e m i c a lc o m p a n ye s t a b l i s h e s o v e r17y e a r s ， i m p o r t a n tt r o u b l e h a v eo c c u r r e n c e t h i st e x tt h ea u t h o rp a s sal o n g - p l a y i n g i n v e s t i g a t i o nt ot h a tc o m p a n y , t ot h ed a n g e r o u s s o u r c ea n dt h eo c c u r r e n c et r o u b l eo f t h a tc o m p a n yt h em o s tm u l t i f a r i o u sp r o d u c t i o ne q u i p e dt oc a r r yo nt oe m p h a s i z eo f i n q u i s i t i o n ；t h ea c t u a lc i r c u m s t a n c eo ft h i st e x tb a s i st h a tc o m p a n y , c h e c k e dd o m e s t i c a n di n t e r n a t i o n a lg r e a td e a lo fr e l a t e dd a t aa l s o ，p u tf o r w a r das e r i e si nk e e p i n gw i t h t h a tc o m p a n ys a f e t ye v a l u a t i o nt h em e t h o da n ds a f e t ye v a l u a t ep r o c e d u r e m a k es u r e t h ed a n g e r o u ss o u r c eo ft h a tc o m p a n y i te n u m e r a t e dt h ef l o u r i s h i n ga n dn a t i o n a l c h e m i c a le n g i n e e r i n gb u s i n e s se n t e r p r i s ei nc o m m o nu s es a f e t ye v a l u a t i o nm e t h o di n t h et e x t ，t ot r o u b l et h eh e a v yo i lc a t a l y s to ft h em u l t i f a r i o u so c c u r r e n c ee q u i po ft h e s a f ee v a l u a t i o nm e t h o do fe a c hp a r tm a k em e t i c u l o u so fd e s c r i p t i o n e l a b o r a t eo nh o w u s ead o wm e t h o d ，h a z o pm e t h o de t c m e t h o dt oc a r r yo nas a f ee v a l u a t i o nt ot h a t c o m p a n y e n d a n g e rt h ec h a r a c t e r i s t i c sf o rs p r e a dq u i c k l ya f t e ra i m i n g a ti m p o r t a n t t r o u b l eo c c u r r e n c eo ft h ep e t r o l e u mc h e m i c a le n g i n e e r i n gp r o f e s s i o n ，t h i st e x tp u t f o r w a r dt h ef a s te v a l u a t i o nm e t h o do ft h ei m p o r t a n tt r o u b l e ，t h ee s s e n c eo ft h i s m e t h o di s f a s tw i t ha c c u r a t e ，t h ep u r p o s ei sa f t e ri m p o r t a n tt r o u b l eo c c u r r e n c e ，t o t h er e a s o no ft h et r o u b l e ，p o s s i b i l i t yo u t p u tb a n ea n dc o r r e s p o n do ft h ep r o c e s s i n g p r o j e c tc a r r yo naq u i c k l ya c c u r a t ee v a l u a t i o n ，t h u su l x n o s tr e d u c et r o u b l et or e s u l ti n t h ep e r s o n n e la n dp r o p e r t yl o s e h a v ew i d e s p r e a da n dr e a l i s t i cm e a n i n gt ot h es a f e m a n a g e m e n to ft h eo u rc o u n t r yp e t r o l e u mc h e m i c a le n g i n e e r i n gp r o f e s s i o n ，t h i si sa n i n n o v a t i o n t h es a f ee v a l u a t i o ni st h ei n i t i a lw o r ko f e n t e r p r i s es e c u r i t ym a n a g e m e n t ，i t si m p o r t a n c e t h ep e t r o l e u mc h e m i c a le n g i n e e r i n g i so b v i o u s t h et e x t u a lw r i t i n gm o t i v e i st op a s st h ed lc o m p a n yt h i si n d i v i d u a lc a s e se x a m p l e ，f i n d i n go u ta ni nk e e p i n g w i t ho u rc o u n t r yt h ep e t r o l e u m 。c h e m i c a le n g i n e e r i n gb u s i n e s se n t e r p r i s eo fs a f e e v a l u a t i o nm e t h o d ，r a i s et h ep e t r o l e u mc h e m i c a le n g i n e e r i n gp r o f e s s i o no fs a f e e v a l u a t i o nl e v e l k e yw o r d s - s a f e t ye v a l u a t e ，p e t r o l e u mc h e m i c a le n g i n e e r i n g ，d o w sm e t h o d h a z o p f a s te v a l u a t i o n 独创性声明 本人声明所里交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼太堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：参7 韧嗡签字日期： 7 一一7 年，月二f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解：丞洼太堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丞洼太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：步7 劲- 禽 导师签名： 起涛 签字日期：沙7 年，月2 5 - 日 签字日期：加7 年，月2 s 一日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 石油化工业安全管理 1 ) 石油化工生产过程和产品 石油化工业是以石油和天然气为原料，即生产石油产品，又生产石油化学 品的石油加工业。石油按其用途划分为两大分支：一是经过炼制生产各种燃料油、 润滑油、石蜡、沥青、焦炭等石油产品；二是把经蒸馏得到的馏分油进行热裂解， 分离出基本原料，再合成生产各种石油化学制品。石油化工包括以下三大生产过 程：基本有机化工生产过程、有机化工生产过程和高分子化工生产过程。基本有 机化工生产过程是以石油何天然气为起始原料，经过炼制加工制得三烯( 乙烯、 丙烯、丁烯) 、三笨( 笨、甲苯、二甲苯) 、乙炔何萘等基本有机原料。有机化工 生产过程是在“三烯、三笨、乙炔和萘”得基础上，通过各种合成步骤制得醇、 醛、酮、酸、酯、醚、腈类等有机原料。高分子化工生产过程是在有机原料的基 础上，经过各种聚合、缩合步骤制得合成纤维、合成塑料、合成橡胶等最终产品。 2 ) 石化工业的作用 石化工业在国民经济中的作用十分巨大。石化产品广泛应用于国民经济的 各个领域。例如：为农业提供化肥、农膜、农用油品。为汽车行业提供煤油、汽 油、柴油、润滑油、塑料、橡胶、涂料、胶粘剂合密封胶、各种织物。为建筑业 提供建筑塑料、建筑涂料和防水卷材。为机械电子行业提供润滑油脂、密封材料、 橡胶输送及传送带、合成树脂和各种涂料。为纺织工业提供涤纶、锦纶、腈纶等 原料。石油化工是国家的支柱产业。石化产品渗透到国民经济的各个领域，对国 家的经济发展有着重大影响。 3 ) 国内外石化工业的安全标准 石油化工行业是危险最集中、危险性最高的行业之一。随着石化工业生产 日益向高温、高压和大型化发展，生产的安全管理问题显得尤为突出，安全评价 是安全管理的重要手段和首要内容。因此，安全评价工作对于保障人民生命财产 安全，促进社会经济顺利发展具有极为重要的战略意义。同时，质量保证体系及 环境保护体系得到人们的认同，i s 0 9 0 0 0 系列标准和1 s 0 1 4 0 0 0 系列标准在全世界 范围内广为采用，职业安全卫生管理体系化问题也越来越受到社会的关注。在发 达国家的石油化工行业中，安全管理体系业已形成。危险辨识、安全评价是做好 安全管理的前提，因此，在有关安全管理的标准中几乎无一例外地将安全评价作 为一个重要的组成部分：加拿大的责任与关怀将安全评价作为“支持实施规 第一章绪论 程应遵守的合作计划”9 项工作内容之一，i s o c o1 4 6 9 0 石油天然气工业健康、 安全与环境管理体系中将安全评价列为七大要素之一，其他像美国职业安卫生 管理体系、英国标准b s 8 8 0 0 ，澳大利亚标准a s l 4 7 0 也都包括了安全评价的内容： 我国的职业安全管理体系试行标准主要由5 个要素组成，在“计划”要素中 将“危险辨识、危险评价和危险控制计划”作为一项重要内容。也是企业标准中 国石油化工集团公司安全、环境与健康管理体系的十大要素之一就是安全评价。 由此可见，安全评价己经成为预测和控制工业事故的重要手段，也是安全管理体 系中必不可少的组成部分。 4 ) 安全评价的定义 安全评价也称危险度评价或风险评价。安全评价是以实现系统安全为目 的，应用系统安全工程的原理和方法，对系统中存在的危险因素、有害因素进行 辨识与分析，判断系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度，从而为制定 防范措施和管理决策提供科学依据安全评价通过对系统中存在的危险性识别及 危险度评价，客观地描述系统的危险程度，从而指导人们预先采取相应措施，以 降低系统的危险性。安全评价包括识别危险性和评价危险程度两个方面。前者在 于辨识危险源，确定来自危险源的危险性：后者在于控制危险性，评价采取控制 措施后仍然存在的危险性是否可以被接受【17 1 2 9 】。 1 2 安全评价的发展史 1 2 1 国外安全评价的发展史2 9 】 最初的安全评价发源于2 0 世纪3 0 年代的保险业。企业安全评价则从化工 行业开始，始于2 0 世纪6 0 年代。1 9 6 4 年，美国陶氏化学公司最先推出适用于 化工企业的火灾爆炸危险性评价方法，即著名的陶氏火灾爆炸指数法，它的基本 思想是：以物质系数为基础，再考虑工艺过程中的其它因素，如操作方式、工艺 条件、设备等的影响，来计算每个单元的危险度数值，然后按数值大小划分危险 度级别。1 9 7 4 年，英国帝国化学公司( i c i ) 蒙德( m o n d ) 分部在陶氏火灾爆炸指数 法的基础上，扩充了毒性指标，并对所采取的安全措施引进了补偿系数的概念， 从而把指数法向前推进了一大步。1 9 9 4 年，陶氏化学公司在几经修订的基础上， 推出了陶氏火灾爆炸指数法的第7 版。核电站建成后，人们对它的安全性十分关 注。为了准确评价核电站的安全性，2 0 世纪6 0 年代末、7 0 年代初，人们开发了 概率风险评价方法，即定量风险评价方法。1 9 6 7 年，f a r m e r 最先提出概率风险 评价思想。1 9 7 4 年，美国的r a s m u s s e n 教授领导的研究小组发表了“商用核电 站轻水反应堆的风险评价”报告，即著名的w a s h 1 4 0 0 报告。它第一次成功地 第一章绪论 运用事件树分析( e t a ) 和故障树分析( f t a ) 方法，对核电站风险进行了定量分析和 计算，并和已经存在的社会风险进行了比较。这在安全分析史上是一个重要的里 程碑，在世界各国产生了广泛而深入的影响。在过去的这些年里，概率风险评价 方法在核电和宇航等行业得到了较快的推广。2 0 世纪7 0 年代以来，随着科学技 术的进一步发展，石油化工和运输等行业一次性处理易燃、易爆、有毒危险品的 数量越来越大，重大火灾、爆炸、毒气泄漏事故的发生频率增加，后果更加严重。 但这些行业的生产条件比起核电站和宇航业的生产条件来更为复杂。为了积累在 这些行业进行概率风险评价的经验，英、荷、美、德等国进行了大量的研究工作。 1 9 7 4 年6 月英国的弗利克斯保罗( f l i x b o r o u g h ) 化工厂发生了环已烷蒸汽云爆炸事 故，导致2 8 人丧身，8 9 人受伤，2 4 5 0 栋房屋毁坏，直接经济损失达7 0 0 万美元。 1 9 8 4 年1 2 月3 日印度博帕尔联合碳化公司发生5 5 吨甲基异氰酸醋泄漏事故， 造成2 5 0 0 多人死亡，5 万人失明，举世震惊。在经历了这些惨痛的事故之后， 世界各国都成立了专门的机构以加强对危险源的评价和控制工作，英国卫生与安 全委员会o a s c ) 设立了重大危险咨询委员会( a c m h ) ，负责研究重大危险源辨识、 评价技术，提出重大危险源的控制措施。1 9 7 6 年，英国卫生与安全委员会对 c a n v e y 岛的工业设施危险性进行了评价。该项研究的目的是了解现有工业设施 及建成炼油厂后对岛上居民造成的危险性。1 9 7 9 年，应荷兰居民安全委员会的 要求，英国的c r e m e r & w a m e r 公司和德国的b a t t e l e 公司对r i j n m o n d 地区的六个 工业设施进行了风险评价。此项研究的一个重要目的是探索对石油、化工设施进 行风险分析的可行性，为实际应用积累经验。特别是最近十几年，国外对石化、 交通运输行业定量安全评价的可行性、程序和需注意的问题进行了充分研究，开 发了相应的定量风险评价软件，文献量迅速增加。无庸置疑，在石油化工行业开 展大规模连续的定量风险评价是一个必然趋势。 1 2 2 我国安全评价的发展史 我国的安全评价工作起步于2 0 世纪8 0 年代初期。1 9 8 8 年，机械电子部制 订了“机械工厂安全性评价标准 。19 9 2 年，化工部劳保所制订了化工厂危险程 度分级方法。目前，石油、化工、军工、航空等行业都制订了各自的安全评价标 准。需要特别指出的是，为了加强对我国重大危险源的管理和控制，有效防止重 大工业事故的发生，1 9 9 2 年国家科委将“重大危险源的评价与宏观控制技术研 究 列为国家“八五”科技攻关计划的内容。通过研究，提出了易燃、易爆和有 毒重大危险源危险性评价方法。按照这个方法，为了评价火灾、爆炸、有毒重大 危险源的现实危险性，或者为了划分火灾、爆炸、有毒重大危险源的危险级别， 都必须计算火灾、爆炸、毒物泄漏事故的严重度。而且，事故严重度的计算要求 第一章绪论 从物理规律出发，采取完全定量的方法，而不能采用打分的简单方法这是本评价 方法的一个重要特色，也是它的一个主要优点，陶氏火灾爆炸指数法则没有与此 相关的考虑。不过，从整体上看，它只是一个半定量的方法，因为评价指数中的 许多部分还是用打分的方法计算出来的。1 9 9 8 年2 月5 日，劳动部颁发了“建 设项目( 工程) 劳动安全卫生预评价单位资格认可与管理规则”和“建设项目( 工程) 劳动安全卫生预评价管理办法”两部法规。根据这两部法规，今后所有国家大中 型建设项目，在工程可行性研究阶段，都必须进行建设项目劳动安全卫生预评价。 但目前有关安全评价，尤其是定量安全评价的中文资料在国内十分缺乏。而一些 特殊的行业，如石油化工业，由于其自身的工艺特点决定了它是一个危险程度高、 容易发生事故的行业。那么对该类企业的危险源进行辨识、评价进而控制的工作 就显得更加重要。 1 3 安全评价的分类 安全评价的分类按照不同的规则有不同的分法。 1 ) 根据评价对象的不同阶段分类 根据评价对象得不同阶段分类可分为安全预评价、安全验收评价、安全现 状综合评价和专项安全评价。安全预评价是根据建设项目可行性研究报告，分析 和预测该建设项目存在的危险、有害因素的种类和程度，提出合理可行的安全技 术设计和安全管理的建议，为建设项目的初步设计提供参考。安全验收评价是在 建设项目竣工、试生产运行正常以后，通过对建设项目的设施、设备、装置实际 运行的检测、考察，查找该建设项目投产后可能存在的危险有害因素，提出合理 可行的安全技术调整方案和安全管理对策。安全现状综合评价是针对某一个生产 经营单位总体和局部的生产经营活动安全现状进行的全面评价。专项安全评价是 针对某一项活动或场所，以及一个特定的行业、产品、生产方式、生产工艺或生 产装置等某一专项存在的危险、有害因素进行的一种安全评价。 2 ) 根据评价量化程度分类 根据评价量化程度分类可分为定性评价和定量评价。定性评价主要是根据经 验对生产系统的工艺、设备、环境、人员、管理等方面的安全状况进行定性的判 断。属于这类评价方法的有安全检查表( s a f e t yc h e c kl i s t ) ，预先危险性分析 ( p r e l i m i n a r yh a z a r da n a l y s i s ) ，故障类型和影响分析( t y p eo fb r e a kd o w na n d i n f l u e n c ea n a y s i s ) ，危险可操作性研究( h a z a r da n do p e r a b i l i t ys t u d y ) 等方法。 这类方法的特点是简单，容易掌握，便于操作，评价过程及结果直观，可以清楚 的表达出设备、设施或系统的当前状况。目前在国内外企业安全管理工作中被广 泛采用。定量评价是用设备、设施或系统的事故发生概率和事故严重度进行评价 第一章绪论 的方法。定量评价是在危险性量化基础上进行的一种评价，主要依靠历史统计数 据，运用数学方法构造数学模型进行评价。按对危险性量化方式的不同，定量评 价方法又分为概率风险评价方法和指数评价方法。( 1 ) 概率风险评价方法，它是 根据零部件或子系统的事故发生概率，求取整个系统的事故发生概率。( 2 ) 指数 评价方法有美国陶氏( d o w ) 化学公司的火灾爆炸指数评价法，英国帝国化学公司 的蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法，日本劳工省“化工厂安全评价六阶段法”， 我国的化工厂危险程度分级方法等安全评价方法。 3 ) 根据评价内容分类 主要包括工厂设计得安全性评价、安全管理得有效性评价、人的行为的安 全性评价、生产设备的安全可靠性评价、作业环境条件评价和化学物质危险性评 价。工厂设计的安全性评价是指工厂设计和应用新技术、开发新产品，在进行可 行性研究的同时进行安全评价，通过评价在规划设计阶段就对危险因素进行控制 和消除。一些国家己将它用法规的形式确定下来。安全管理的有效性评价是指对 企业现有的安全管理结构效能、事故伤害率、损失率、投资效益等进行系统的安 全评价，找出薄弱的环节，从技术措施和安全管理上加以改进。人的行为的安全 性评价是指对人的不安全心理状态和人机工程要点进行行为测定，评定其安全 性。生产设备的安全可靠性评价是指对设备、装置、部件的故障，应用系统安全 工程分析方法进行安全可靠性评价。作业环境条件评价是指评价作业环境和条件 对人体健康的危害。化学物质危险性评价是指评价化学物质在生产、储存、运输 过程中存在的危性，以及可能发生的火灾、爆炸、中毒、腐蚀等事故，提出防止 这类事故的措施。 4 ) 根据评价性质进行分类 根据评价性质进行分类主要包括系统固有危险性评价和系统现实危险性评 价。系统固有危险性评价是指固有危险性是指由系统的规划、设计、制造、安装 等原始因素决定的危险性，即系统投入运行前己经存在的危险性。根据固有危险 性评价的结果，可以对系统危险性划分等级，针对不同危险等级考虑应采取的对 策措施，以达到可以接受的程度。系统现实危险性评价是指主要是评价系统目前 仍然实际存在的危险性。通过评价掌握各类危险源的分布情况和安全管理状态， 以便重点加强控制。 1 4 安全评价方法 1 ) 预先危险, 。- , - - 1 3 0 1 删 预先危险性分析( p r e l i m i n a r yh a z a r da n a l y s i sp h a ) 又称初步危险分析，主要 用于对危险物质和装置的主要工艺区域等进行分析。它常常用于项目装置在开发 第一章绪论 初期阶段分析物料、装置、工艺过程以及能量失控时可能出现的危险性类别、条 件及可能造成的后果，作宏观的概略分析，其目的是辨识系统中存在的潜在危险， 确定其危险等级，防止这些危险发展成事故。其功能主要有：( 1 ) 大体识别与系统 有关的主要危险；( 2 ) 鉴别产生危险的原因；( 3 ) 估计事故出现对人体及系统产生的 影响；( 4 ) 判定己识别的危险性等级，并提出消除或控制危险性的措施。 预先危险性分析一般按以下步骤进行：( 1 ) 通过经验判断、技术诊断或其他 方法调查确定危险源，对所要分析的系统的生产目的、物料、装置及设备、工艺 过程、操作条件以及周围环境等进行充分详细的调查和了解；( 2 ) 根据过去的经验 教训及同类行业生产中发生的事故情况，以及事故对系统的影响、损坏程度，类 比判断所要分析的系统中可能出现的情况，查找能够造成系统故障、物质损失和 人员伤害的危险源，分析事故的可能类型；( 3 ) 对确定危险源分类，制成预先危险 性分析表；( 4 ) 识别转化条件，即研究危险因素转变为危险状态的触发条件和危险 状态转变为事故的必要条件，并进一步寻求对策措施；( 5 ) 进行危险性分级，排列 出重点和轻、重、缓、急次序，以便处理；( 6 ) 制定事故的预防性对策措施； 在分析系统的危险性等级时，为了衡量危险性的大小及其对系统破坏性的 影响程度，将各类危险性划分为4 个等级，见表1 1 。 表1 1 系统的危险性等级表f 6 6 】 i 级安全，不会造成人员伤亡、系统损坏。 i i 级临界等级，处于事故的边缘状态，暂时还不致于造成人员伤亡、系统损坏或降 低系统性能，但应予以消除或采取控制措施 i 级危险，会造成人员伤亡、系统损坏，要立即采取防范对策措施。 级灾难性，造成重大人员伤亡及系统严重破坏的灾难性事故，必须予以果断排除 并进行重点防范。 预先危险性分析的要点：首先，应考虑工艺特点，列出其危险性和危险状 态：( 1 ) 原料、中间和最终产品，以及它们的反应活性；( 2 ) 操作环境；( 3 ) 装置设 备及设备布置；( 4 ) 操作活动( 测试、检修等) ；( 5 ) 系统之间的连接；( 6 ) 各单元之 间的联系；( 7 ) 防火及安全设备。其次，分析组在完成p h a 过程中应考虑以下因 素( 】) 危险设备和物料，如燃料、高反应活性物质、有毒物质、爆炸、高压系统、 其他贮运系统；( 2 ) 设备物料之间与安全有关的隔离装置，如物料的相互作用；( 3 ) 影响设备和物料的环境因素，如振动、静电、湿度等；( 4 ) 操作、测试、维修及 紧急处置规程，如人为失误的可能性，人员的安全保护等；( 5 ) 辅助设施，如贮 槽、测试设备、公用工程：( 6 ) 与安全有关的设备，如调节系统、人员保护设备。 第一章绪论 再次，分析人员需要获得装置设计标准、设备说明、材料说明及其它资料。危险 分析组应尽可能从不同渠道汲取相关经验，包括相似设备的危险性分析、相似设 备的操作经验等。 2 ) 故障树分析法【6 6 1 故障树是一种描述事故因果关系的有方向的“树”，是系统安全工程中一种 重要的分析方法之一。它既可用于定性分析，又可用于定量分析。f t a 不仅能分 析出事故的直接原因，而且能深入揭示事故的潜在原因。从1 9 7 8 年起，我国开 始了f t a 的研究和运用工作。故障树分析简单地讲就是把产品( 系统) 最不希望发 生的故障作为故障分析的目标，把选定的产品故障状态做为顶事件，然后找出引 起顶事件的底层因素。分析思路是这样的：首先，分析人员应提出并回答“有哪 些直接的因素能造成顶事件的出现”；然后找出这些因素中每一个因素是由什么 下一级因素引起的。按照这个线索步步深入，一直追溯到那些原始的、或其故障 机理或概率分布都是已知的因而不需要继续分析的因素为止。因此故障树实质上 就是事件之间的一个逻辑图，这个逻辑图以顶事件为树根，树叶相当于产生故障 的基本原因，也就是底事件，有若干枝，枝可以再开叉，枝相当于因果关系，形 状如一棵树，故障树因此而得名。故障树分析运用理论符号和逻辑推理对复杂产 品的故障逐个、系统地进行分析，找出原因及其因果关系，明确基本事件发生的 概率和场合，进而求出产品发生故障的概率，为产品( 系统) 可靠性提供定性和定 量分析。 f t a 分析基本程序一般按以下步骤进行：( 1 ) 熟悉系统，要详细了解系统状 态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。( 2 ) 调查事故，收集事故案例，进行 事故统计，设想给定系统可能要发生的事故。( 3 ) 确定项上事件，要分析的对象 事件就是顶上事件。对所调查的事故进行全面分析，从中找出后果严重且较易发 生的事故作为顶上事件。( 4 ) 调查原因事件，调查与事故有关的所有原因事件和 各种因素。( 5 ) 画出故障树，从顶上事件起，一级一级找出直接原因事件，按其 逻辑关系，画出故障树。( 6 ) 定性分析，按故障树结构进行简化，确定各基本事 件的结构重要度。( 7 ) 求出事故发生概率，确定所有基本事件的发生概率，并进 而求出顶上事件的发生概率。 故障树的定性分析就是对故障树中各事件不考虑发生概率是多少，只考虑 发生和不发生两种情况。通过定性分析可以知道哪一个或哪几个基本事件发生， 顶上事件就一定发生，哪一个事件发生对顶上事件的影响大，哪一个事件影响小， 从而可以采取经济有效的措施，防止事故发生。故障树定性分析包括求最小割集 和最小径集，计算各基本事件的结构重要度。 最小割集和最小径集；在故障树中，凡是能导致顶上事件发生的基本事件的 第一章绪论 集合叫做割集。凡是能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合成为最小 割集。在最小割集里，任意去掉一个基本事件就不能导致项上事件的发生。在故 障树中，最小割集越多，顶上事件发生的可能性就越大，系统就越危险。最小割 集表示系统的危险性。相反地，在故障树中，有一组基本事件不发生，顶上事件 就不会发生，这一组基本事件的集合叫径集。凡是不能导致顶上事件发生的最低 限度的基本事件的集合叫最小径集。最小径集越多，顶上事件不发生的途径就越 多，系统也就越安全。最小径集表示系统的安全性。 基本事件的结构重要度分析；结构重要度分析就是不考虑基本事件发生的概 率是多少，仅从故障树结构上分析各基本事件的发生对顶上事件发生的影响程 度。利用最小割集或最小径集判断各基本事件的结构重要度顺序时，应依次运用 下面五条基本原则：单事件最小割集或最小径集中的基本事件结构重要度最 大。仅在同一最小割集或最小径集中出现的所有基本事件结构重要度相等。 在其它条件相同的情况下，出现在容量相等的最小割集或最小径集中的基本事件 的结构重要度相等，出现在容量较小的最小割集或最小径集中的基本事件结构重 要度较大。在其它条件相同的情况下，在最小割集或最小径集中出现次数相等 的基本事件结构重要度相等，在最d , 害- u 集或最小径集中出现次数较多的基本事件 结构重要度较大。如果根据前面四条原则仍不能确定某些基本事件的结构重要度 相对大小，应分别计算它们的结构重要度系数。 故障树定量分析中的基本事件主要是部件( 或组件) 发生故障和人的失误两 类事件，因此故障树的定量分析是以零部件的故障率和人的失误率为基础的。但 是获取这些数据是非常困难的，我们遇到的大多数情况是一部分零部件的失效率 可以通过历史数据、实验等渠道获得，但仍有一部分组件的失效率很难获得较为 精确的数值，主要原因在于历史数据缺乏( 或没有类似的经历) ，用其本身做实验 可能成本极高、代价极大。获取人的失误率就更加复杂。因此很难进行故障树的 定量分析。 3 1 事件树分析1 3 0 1 6 6 j 事件树分析与故障树正好相反，是一种从原因到结果的自上而下的分析方 法。从一个初始事件开始，交替考虑成功与失败的两种可能性，然后再以这两种 可能性为新的初始事件，如此继续分析下去，直到找到最后的结果为止。 事件树的分析步骤如下：( 1 ) 确定初始事件。初始事件一般指系统故障、设 备失效、工艺异常、人失误等。( 2 ) 编制事件树图。( 3 ) 阐明事故结果。( 4 ) 定量 计算分级。如果己知各部事件的发生频率即可进行定量计算。事件树分析法是一 种图解形式，层次清楚、阶段明显，可以进行多阶段、多因素复杂事件动态发展 的分析，预测系统中事故发展的趋势。 第章绪论 4 ) 故障模式及影响分析【3 0 】1 6 6 j 故障模式及影响分析( f m e a ) 是美国在2 0 世纪5 0 年代为分析飞机发动机故 障而开发的一种方法。f m e a 的基本内容是从系统中的元件故障状态开始分析， 逐次归纳到子系统和系统的状态，主要是考虑系统内会出现那些故障，这些故障 会对系统产生什么影响。 故障模式及影响分析一般分为以下几个步骤：( 1 ) 明确分析的对象及范围， 并分析系统的功能、特性及运行条件，按照功能划分为若干个子系统，找出各个 子系统的功能、结构及动作上的相联系。( 2 ) 确定分析的基本要求，通常要满足 以下几个方面：分清系统主要功能和次要功能在不同阶段的任务；逐个分析 易发生故障的零部件；关键部分要深入分析：有切实可行的检测方法和处理 措施( 3 ) 详细说明所分析的系统：系统的功能说明；系统功能框图。( 4 ) 分析故 障模式及影响。通过对系统功能框图所列全部项目的分析，判明系统中所有可能 出现的故障模式( 5 ) 根据分析结果确定故障模式等级。 5 ) 危险可操作性研究1 3 0 6 6 j 危险可操作性研究是英国帝国化学工业公司于1 9 7 4 年针对化工装置而开发 的一种危险性评价方法。危险可操作性研究的基本过程是使用引导词，找出系统 中工艺过程或状态的变化( 偏差) ，然后再继续分析造成偏差的原因、后果，并采 取相应的对策。英国帝国化学工业公司开发的危险可操作性研究主要是应用于连 续的化工过程。 6 ) 陶氏化学公司火灾、爆炸危险指数评价法【3 0 1 6 6 】 1 9 6 4 年，美国陶氏化学公司( d o w sc h e m i c a lc o ) 提出了以物质系数为基础 评价方法。1 9 6 6 年，进一步提出了火灾、爆炸指数的概念，表示火灾、爆炸的 危险程度。1 9 7 2 年，提出了以物质的闪点( 或沸点) 为基础，代表物质潜在能量的 物质系数，结合物质的特定危险性、工艺过程及特殊工艺的危险值，计算出系统 的火灾、爆炸指数，以评价系统火灾、爆炸危险程度的方法( 即第三版) 。陶氏化 学公司在改进了确定物质系数的方法、提出了估算火灾、爆炸最大可能损失 ( m p p d ) 的方法后，于1 9 7 6 年发表了第四版评价法。1 9 8 0 年，提出最大可能停 工日数( m p d o ) 、计算经营损失( b i ) ，发表第五版。1 9 8 7 年，开始考虑物质毒性， 增加了毒性补偿内容，简化了附加系数和补偿系数的计算方法后，发表了第六版。 1 9 9 3 年，在对第六版进行了修改并给出了美国消防协会( n f p a ) 的最新物质系数 后，推出最新的第七版。 陶氏化学公司火灾、爆炸危险指数评价法以物质系数为基础，历经2 9 年， 不断进行了补充、修改、完善，是一种比较成熟、可靠的方法，并且由于其方法 独特有效、容易掌握，受到了世界各国的重视。指数法的采用使结构复杂的系统 第一章绪论 和用概率难以表述其危险性的单元进行评价有了可行的方法。这类方法操作简 单，是目前应用较多的评价方法之一，在石油、化工等领域应用较多。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 故后果二个方面的因素。这类评价方法的缺点是，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， 尽管在蒙德法和我国化工厂危险程度分级方法中有一定的考虑，但这种缺陷仍然 很明显，各因素之间以乘积或相加的方式处理，忽视了各因素之间重要性的差别； 评价自开始起就用指标值给出，使得评价后期对系统的安全改进工作较困难。 在目前的各类指数评价模型中，指标值的确定只与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，致 使对实际安全水平相差较远的系统得出的评价结果相近，导致这类方法的灵活性 和敏感性较差。 7 ) 概率风险评价1 6 6 j 概率风险评价方法，它是根据零部件或子系统的事故发生概率，求取整个 系统的事故发生概率。该方法从1 9 7 4 年拉斯姆逊教授评价核电站的安全性开始， 继1 9 7 7 年的英国坎威岛石油化工联合企业的风险评价，1 9 7 9 年德国对1 9 座大 型核电站的风险评价，1 9 7 9 年荷兰雷杰蒙德六项大型石油化工装置的风险评价 等，都是使用概率评价方法。这些评价项目都耗费了大量的人力和物力，在方法 的讨论、数据的取舍、不确定性的研究以及灾害模型的研究方面均有所创建，对 大型企业的安全评价影响较大。这种方法结构简单、清晰，对相同元件的基础数 据相互借鉴性强的系统，如航空、航天、核能等领域，这种方法得到了广泛应用。 但是，这种方法要求数据准确、充分，要求分析过程完整，判断和假设合理，对 于化工、煤矿等行业，由于系统复杂、不确定因素多、人员失误概率的估计十分 困难，至今未能取得进展。随着模糊概率理论的进一步发展，概率风险评价方法 的缺陷将会得到一定程度的弥补。使用概率风险评价方法需要取得组成系统各零 部件和子系统发生故障的概率数据，目前在民用工业系统中，这类数据的积累还 很不充分，是使用这一方法的根本性障碍。除了上述介绍的安全评价方法以外， 传统的安全评价方法还有日本劳动省化工企业六阶段安全评价法、作业条件危险 性评价法、蒙德法以及我国各个行业根据本行业的特点制定的适用于本行业的评 价方法，如机械工厂安全评价法、冶金工厂危险程度分级评价法、火力发电站安 全评价法等。随着新的理论，新的数学方法被引入到安全评价领域，也出现了许 多新的安全评价方法，如模糊评价法、神经网络评价法、层次分析法、改进的层 次分析法、模糊故障树分析法、灰色评价法及改进的灰色评价法、事故致因突变 模型评价法等，虽然这些方法尚不够成熟完善，但是它们的出现为安全评价的研 第一章绪论 究开辟了新的领域。在目前的各类指数评价模型中，指标值的确定只与指标的设 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，致使对实际安全水平相差较远的系统得出的评价结果相近，导致这类 方法的灵活性和敏感性较差。 8 ) 安全评价限制因素6 】 根据经验和预测方法进行的安全评价在理论和实际上都还存在很多限制， 应该认识到在安全评价结果的基础上作出的安全管理决策的质量，与对被评价对 象的了解程度、对危险可能导致事故的认识程度和采用安全评价方法的准确性等 有关，安全评价存在以下主要限制因素。 ( 1 ) 评价完整性，安全评价的不完整性主要表现在两个方面：首先是危险辨 识阶段，分析人员不可能保证找出所有危险；其次是对已辨识的危险很难考虑到 所有的可能引发事故的原因和事故后果。但有理由相信，训练有素且有丰富经验 的专家，使用系统的安全评价方法及相关经验可辨识出主要的危险，分析其造成 事故的原因和后果。 ( 2 ) 评价一致性，许多安全评价具有高度主观性，评价结果与假设条件密 切相关。不同的评价人员使用相同的资料评价同一个对象，可能会得出不同的结 果。尽管