（安全技术及工程专业论文）道化学火灾、爆炸指数评价法在危化企业安全评价中的应用研究.pdf

a b s t r a c t d o w sf i r ea n de x p l o s i o ni n d e xh a z a r de v a l u a t i o n ( h e n c e f o r t h ，d o wm e t h o d ) i sa q u a n t i t a t i v ed a n g e re v a l u a t i o nm e t h o dw h i c hi sd e r i v e df r o m1 9 6 4a n dt h e ni n t r o d u c e dt o c h i n a t h eu p t o d a t ee d i t i o ni st h es e v e n t he d i t i o nr e v i s e di n 19 9 3 t h i sm e t h o di sm a i n l y u s e dt oe v a l u a t ef i r ea n de x p l o s i o nf a t a l n e s s t h ef i r ea n de x p l o s i o nf a t a l n e s sc a nb e e v a l u a t e db ye x p e r i e n t i a lf o r m u l a st h r o u g hi m p o r t i n gg i v e np a r a m e t e r s t h er e s u l tc o n t a i n s ： e x p o s e da r e a ，d a n g e rc o e f f i c i e n t s ，p o s s i b l ee c o n o m i c a ll o s s t h i sm e t h o di su s e dw i d e l yi n o u rc h e m i c a li n d u s t r y b u td o wi n v o l v e sm a n yf a c t o r sa n di si n t r o d u c e da b r o a d s ot h e r ea r em a n yp r o b l e m s i np r a c t i c a la p p l i c a t i o n f o re x a m p l e t h ep r o b l e mt h a tt h ea c c o r d a n c ei si n a d e q u a t eo f t e n e x i s t sw h e ns e l e c t i n gp e r t i n e n tp r o c e s su n i t ，t h i si ss h o r to fp e r t i n e n c ei nt h ef o l l o w i n g e v a l u a t i o n a n o t h e rp r o b l e mi st h a tt h eo f f s e tf & e ii so f f e np r e p o s e di no r d e rt og e t s i m p l i f i e dr e s u l t a n dt h i si su s e dd i r e c t l yi nf i r ea n de x p l o s i o ni n d e x ( f & e ，) t og e to f 凡e t f i r ea n de x p l o s i o ni n d e x ( f & e i ) a tp r e s e n t f & e i i sg o tt h r o u g ht h ep r o d u c to ff & e ia n d ci nm a n yl i t e r a t u r e s t h e r ea r en o ta n ya c a d e m i ca c c o r d a n t e t h i st e x ti sm a i n l yt od i s c u s st h ea b o v et w oq u e s t i o n st h r o u g hq u e r y i n gd o m e s t i ca n d o v e r s e a sl i t e r a t u r e f o rt h ef i r s tq u e s t i o n i ta t t e m p t st og i v eas e l e c t i n gm o d et oc o n s i d e r e v e r yf a c t o rf u l l ya n dr e a s o n a b l y , t h es e l e c t i o no fp e r t i n e n tp r o c e s su n i ti sn o r m a t i v e f o rt h e s e c o n d ，i ta t t e m p t st oc o m p a r et h er a t i o n a l i t yb e t w e e nd o m e s t i cm e t h o da n do v e r s e a sm e t h o d t h r o u g hc o m p a r i n g i n d e xc o m p e n s a t o r ym e t h o d i nt h ee n do ft h i sp a p e r , t a k i n go n ea m m o n i as y n t h e s i sp l a n to faf e r t i l i z e rf a c t o r ya s e x a m p l e ii l l u m i n a t e t h eo b o v et w oq u e s t i o n s t h er e s u l ts h o wt h a tt h em e t h e da b o u t p e r t i n e n tp r o c e s su n i ts e l e c t i n gi sp r a c t i c a b l y , b e c a u s ec a s e sa n da t t i t u d e so fe x p e r t sa l s es h o w t h a tt h ef i n a la p p r o p r i a t ee r a f lp l a n ti sd oh a v et h em o s tm a r k e df a t a l n e s s ；i na d d i t i o n u s i n g b o t hm e t h o du s i n gi n l a n da n dm e t h o df r o mo v e r s e a st oo f f s e tt h ef & e i t h er e s u l ts h o wt h a t t h em e t h o du s i n gi n l a n da g g r a n d i z e dt h ef u n c t i o no fo f f s e ti nac e r t a i ne x t e n t ，b u tt h em e t h o d f r o mo v e r s e a sa c c o r d e dw i t ht h em a t h e m a t i cr e l a t i o n ，a n dt h er e s u l to fi ti sm o r ec l o s e dt ot h e r e a l i t y , s oi tm a y h a v et h em o r ev a l u ef o ra p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：d o wm e t h o d ，p e r t i n e n tp r o c e s su n i t ，f & e i ，o f f s e tf & e i ( f & e i ) ， l o s sc o n t r o lm e a s u r e 独创性声明 本人声明所呈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，也不包含为获得天津理工大学 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己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 1 、 学位论文作者签名：绣伶岬签字日期：矽狮年f 月3 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 墨盗堡兰盘望有关保留、使用学位论文 的规定。特授权墨盗墨墨盘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本和电子 文件。 ( 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：玄上弋 导师签名： 签字日期：沙钟年月8 日 签字日期：。渺牌月 罗日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 道化学方法国内外应用的现状 安全评价源于美国，是伴随着系统安全工程的发展而发展起来的。上世纪六十年代 以来，系统安全思想为人们所接受，形成了独立的系统安全工程学科，此后系统安全工 程得到迅速的发展，形成了安全评价的一个流派，与此同时，针对化工生产的特点，由 美国道化学公司( d o w sc h e m i c a lc o ) 提出的“火灾、爆炸危险指数评价法”( 简称 道化学方法) 是一种最早的指数法，也是目前使用相对比较广泛的一种危险指数评价法， 其主要适用于对危险化学品生产企业( 简称危化企业) 潜在的火灾爆炸危险性的初步评 估。道化学火灾、爆炸危险指数已经被化学工业公认为最主要的危险指数【1 】【3 1 。 道化学公司安全评估方法自1 9 6 4 年公布第一版以来，受到了全世界的关注。该公司 在第一版的基础上不断对其实用性和合理性进行调整和修改，经过六次修改，至1 j 1 9 9 3 年 推出第7 版。最初道化学公司开创的危险指数评价法完全是为了评估工艺过程的固有危 险，在以后的版本中逐渐增加了安全管理的内容，如“操作规程 和“开展危险分析活 动等内容，也就是开始考虑人的行为对安全的影响，这就更加符合系统安全原理。第 七版道化学方法该版修订过程中，修改了一些条款，以便与法规和损失预防原则相一致， 同时给出了美国消防协会( n f p a ) 的最新的物质系数。通过修订，评价效果大为提高， 评价结果更符合实际、更趋合理、客观1 4 j 。 1 2 道化学方法在危化企业安全评价中的应用 我国化学工业起步较晚，2 0 世纪7 0 年代才开始建设大型化工生产企业。但是随着 我国市场经济的发展，我国化学工业得到了快速发展，化学品广泛应用于国民经济发展 的各个领域，化学品品种和数量的日益增多，给相关产业带来了巨大变化，为提高人类 的生活水平和促进物质文明的进步做出了巨大贡献。我国已成为世界上生产和进口化学 品的大国。据有关资料显示，我国现在大约能生产4 5 0 0 0 余种化学品，其中绝大多数属 危险化学品。 危险化学品的生产过程，生产流程长，工艺过程复杂：原料、半成品、副产品、产 品及废弃物大都具有各种危险特性；原料、辅助材料、中间产品、产品通常呈三种状态， 且互相变换；整个生产过程必须在密闭的设备、管道进行，不允许有泄漏；对包装物、 包装规格以及储存、装卸、运输都有严格的要求。危险化学品生产的这些特点决定了其 第一章绪论 过程中存在很多不安全因素。事故的多发性和严重性是危化企业面临的严峻的安全问 题。重、特大危险化学品事故案例比比皆是。 鉴于危化企业的安全问题相对比较突出，企业安全评价最开始就是从危化品行业开 始的，始于2 0 世纪8 0 年代。起点是美国道化学公司于1 9 6 4 年推出适用于化工企业的 著名的道化学火灾爆炸危险指数评价法【5 1 。 1 2 1 道化学方法在危化企业安全评价中的应用现状 安全系统工程引入我国比较晚，2 0 世纪8 0 年代初期，才逐渐开始开展对高危企业 的安全评价工作。开始初期，由于人员、技术和数据等方面的不足，我国的安全评价一 般只是采用较为简便的定性评价方法j 这些方法能够对事故预防起到一定作用，但是由 于其不能够定量估计损失的发生概率和事故的严重程度，已经越来越不能够适应我国工 业企业安全生产管理的需求。因此陆续从国外引入半定量和定量评价方法。 根据道化学方法以物质系数为基础的特点，该方法仅适用于对生产、使用、储存或 运输等过程中涉及较大量( 至少应超过4 5 4 k g 或0 4 5 4 m 3 ) 易燃易爆或活性危险物质的 危化企业的安全评价。 道化学作为一种定量的指数评价方法，由于其在危化品行业广泛的适用性和运用上 的可程序化，翻译并引入我国后得到迅速发展，应用范围几乎遍及较大型的危化品企业， 特别是在天然气、石油和煤相关行业。这些企业都涉及易燃易爆或反应性介质，而且数 量一般都较大，固有火灾爆炸危险程度较高。 综合分析国内危化企业安全评价情况，道化学方法广泛应用于下列场所： ( 1 ) 大型易燃易爆和反应活性介质生产和使用场所l 蚴l 大型易燃易爆和反应活性介质生产和使用场所属于燃烧爆炸风险最大的一类，因为 该类场所具有如下特点：存在大量的高燃烧爆炸性危险物质；这些物质大部分参与化学 反应，至少其状态在发生改变；操作多在高温高压下进行，操作温度大部分超过危险物 质的闪点甚至燃点。 一般的石油化工生产均属于此类。典型的如重油催化裂化；原油炼制；化肥厂的合 成氨装置及尿素装置；聚乙烯、聚丙烯等高分子物质的聚合生产；甲醇氧化生产甲醛等 等。 ( 2 ) 易燃易爆及活性介质储存场所【2 5 啦】 易燃易爆及活性介质储存场所包括大型生产企业中的远离生产区的物料储存区和 专事进行易燃易爆和活性化学物质储存的企业。一般来讲，由于其危险物质储存量庞大 因此固有风险也相对较大。 另外位于码头、大型油罐区等专用危险物质储存库。这类场所和上述企业内部的储 存区相比不同之处在于：其与外界的接触较多，周边环境、安全间距等安全措施和对安 全管理方面的要求更加突出。典型的如南疆油库、物流企业内部的易燃易爆和活性介质 储存部分等。 ( 3 ) 固定储罐的加油、加气站等【3 3 d 7 l 2 第一章绪论 该类场所虽然危险物质的储存量不算特别巨大( 一般的加油站总容油量约几十至一 百多立方米) ，但是由于其除了储存外，还对外输出，加之这类场所和日常生活联系紧 密，通常离人口密集区距离有限，所以总的来说安全风险也比较大。各等级路边加油站、 加气站等。 ( 4 ) 管道l p g ( 液化石油气) 、l n g ( 液化天然气) 的储运系统1 3 8 枷j 一般的l p g 和l n g 接收站的危险位置包括装卸系统、贮运系统、汽化系统、高压 输送系统等。这里，其它部分的评价与一般企业差别不大，比较特殊的是高压输送系统， 由于其输送量大，压力也大( 可至8 - - 9 m p a ) ，因此一旦产生泄露会短时间内释放出大 量危险物质，迅速汽化后形成蒸气云，部分形成液池，其火灾爆炸模型就有显著区别， 需要再用专用的池火灾模型等进行进一步分析。和固定储罐的情况不同，上述固定容器 场所的火灾爆炸风险由于危险物质的数量确定，一般情况下可以预测一个损失的最大 值，但是这类场所的事故风险影响因素就更多，包括泄漏位置、泄漏时间、外界风向等 都可能对事故风险产生很大的影响。实际应用比较复杂。 1 2 2 道化学方法应用中存在的问题 目前我国运用道化学方法过程中的显现出的问题主要包括两个方面，一是道化学方 法本身固有的一些问题，二是其作为舶来品在国内企业应用中凸现出的一些问题。 1 2 2 1 方法本身存在的问题 道化学方法将结构复杂、难以表述的单元危险性进行处理后，将模糊信息用具体数 据定量表达，使评价结果较准确地反映危险程度，从而为有目标、有方向地采取相应的 预防、控制措施提供决策依据。但是在实际运用中，发现该方法也有缺陷，主要有以下 几点【4 2 】【4 3 l ： ( 1 ) 局限性 道化学方法以物质系数为基础，考虑工艺过程中其他因素如操作方式、工艺条件、 设备状况、物料处理、安全装置情况等的影响，分析时对管理因素考虑较少，仅在工艺 控制补偿系数c j 中的“操作指南或操作规程 考虑了操作指南建立情况，没有涉及到 其他的安全管理制度。因此，该方法只能用于对最大可能危险性的估算，而不能据此评 价整个的安全状况。 ( 2 ) 模糊性 由于道化学方法的绝大部分数据属于经验数据，并且其得出的数学模型是在先前大 量的事故分析，图表作图的条件下，进行回归得出的数学模型，因而，由于边界事故的 模糊性与不确定性，使其对边界事故的预测有一定的误差，这在以后的暴露半径计算、 暴露区域计算中体现出来，准确性较低。 ( 3 ) 粗略性 在道化学方法第七版中，仍然有许多工艺操作情况未能体现，如固体进料量的计算、 放射性物质的危害、负压未能细化等等问题，都没有进一步的说明，这需要进一步深化、 第一章绪论 细化。 ( 4 ) 缺乏灵活性、敏感性 这种指数评价方法采用评分方式估计系统各部分的危险性，避免了事故概率和后果 程度难以确定的问题。但是评价项的分值的选择也容易受到主观的影响，部分指标值的 确定只和指标是否设置有关，而与指标的客观水平无关，其灵活性、敏感性较差。 1 2 2 2 在国内使用中的问题 ( 1 ) 道化学方法在发展中国家的适用性。 道化学方法是以以往的事故统计资料及物质的潜在能量和现行的安全措施为依据。 其中各影响因素的赋值权重，是运用数学方法( 统计归纳等) ，对近一段时期内的火灾 爆炸事故及其详细调查结果进行反复分析论证，得出各工艺危险因素和补偿措施同最后 的事故发生概率和事故严重程度间的关系。最后根据各因素对事故风险的贡献大小确定 相应的取值范围。而该方法产生于国外，其上述过程的数据都是来自发达国家，对发达国 家适用，但不完全适用于发展中国家1 5 丌。 道化学方法的创立依据有三个事故统计资料、物质的潜在能量和现行的安全措 施。结合我国的危化企业安全现状可分析得出：首先是物质的潜在能量，不管欧美等发 达国家还是发展中国家，同种物质的潜在火灾爆炸能力上基本相同( 也有少数特例) ， 但是如果物质含有杂质，且杂质的含量上有差别，可能影响被评价的工艺单元物质系数 的确定；第二是现行的安全措施，由于工业发展速度上的较大差异，发展中国家在工艺 条件和安全技术装置方面与发达国家相差别很大，在员工素质和受教育培训的程度上也 与发达国家存在着差异，在安全相关法律、法规、规范的不完善，安全管理方面上也与 发达国家相去甚远；最后是事故统计资料，我国的工业发展走的是同国外不尽相同的道 路，行业内部的事故风险和主要事故发展原因也有很大区别。基于以上三方面的因素， 直接将道化学方法应用于我国危化企业的安全评价中，得到的火灾、爆炸危险指数不能 完全真实地反映被评价单元的危险性。因此理论上对我国危化企业应用道化学方法进行 安全评价时需要考虑通过结合我国实际情况与发达国家差异，对道化学方法提供的系数 设置和经验公式的适用性进行分析，并通过一定的数学方法对道化学方法各系数取值范 围和经验公式进行修正。这是需要进一步研究解决的问题。 ( 2 ) 评价单元的选择不当和物质系数确定不准确。道化学方法中虬晗当工艺单元” 的选取和物质系数的确定，是保证方法应用有效性的关键。但是，实际在我国应用道化 学方法进行安全评价时，企业工程人员经常面对企业复杂得工艺布局无从下手，或只是 将企业工艺分区简单定位为评价单元i 洲。 ( 3 ) 国内很多危化企业运用该方法时，并不需要知道确切的经济损失，而仅仅需 要知道所采取的安全措施是否能将危险性降低到能够接受的程度，从而决定今后所需的 安全投入力度。道化学方法第七版原始程序进行评价，安全措施的补偿作用只能体现在 基本最大可能财产损失向实际最大可能财产损失转化阶段，通过安全补偿后财产损失降 低情况，来衡量安全措施的有效性。这样按照道化学第七版的程序对危化企业的危险性 进行评价时，评价安全补偿措施有效性前需要取得大量的经济数据，这就增加了不必要 的工作量，并且，经济数据有时候并不能直观显示风险大小。 4 第一章绪论 ( 4 ) 各种评价系数选取不准确。这主要表现在评价单元固有的火灾爆炸危险度评 价、评价单元安全补偿措旌评价中具体系数选择存在误差。 道化学方法在我国危化企业应用中存在的诸多问题，直接导致这种成熟完善的方 法不能在安全评价中有效发挥其作用。 1 3 本论文研究的目的和主要内容 1 3 1 论文的目的 本论文的目的是对道化学方法应用中的恰当工艺单元选择、物质系数确定、安全措 施的补偿问题进行初步探讨，建立恰当工艺单元选择模式( 包括物质系数确定原则) 并 确立比较合理的安全措施补偿方法，保证道化学方法评价结果的合理性。为道化学方法 在我国危化企业的安全评价中的应用提供有价值的参考。 1 3 2 论文研究的主要内容 在系统分析道化学方法第七版的基础上，结合化工学原理，对发现的关于恰当工艺 单元选择和安全措施的补偿问题进行探讨以寻求解决的办法。 关于恰当工艺单元的选择，结合道化学方法第七版中的6 个要素和4 个要点，分析 一些安全评价实例中对恰当工艺单元选择的把握，提出了一个基本模式，力图规范单元 选择的方式方法。在单元系统分析的过程中，物质因素原则中就包含了物质系数确定的 方法，选择出恰当工艺单元后，物质系数就随之确定了。 安全措施对被评价单元危险性的补偿问题上，对比了国内通常使用和国外新推出的 两种方法，发现国外采用f & e i 0 1 衄7 护5 计算式的相对合理性。 5 第二章道化学方法的基本内容 第二章道化学方法的基本内容 2 1 国内应用道化学方法的基本内容 2 1 1 道化学方法的评价程序 道化学方法最新的版本第七版是1 9 9 3 年发布的。其评价程序框图如图2 1 【1 】： 图2 1 道化学方法第七版评价程序框图 6 第二章道化学方法的基本内容 其计算程序如下，其中具体取值方法需要参阅道化学方法指南。 ( 1 ) 选取恰当的工艺单元 化工企业通常是由许多工艺过程组成的，各种工艺过程又包括多种设备、装置。在 进行火灾爆炸危险性评价时，首先要确定恰当工艺单元，也就是后续要评价的对象。 在选择被评价单元时，主要应考虑以下几点：潜在化学能，工艺单元中危险物质的 数量，资金密度，操作压力和操作温度，导致火灾、爆炸事故的历史资料，对装置操作 起关键作用的单元，这些参数的数值越大，则该工艺单元就越需要评价。 ( 2 ) 确定物质系数( 脚) 被评价的单元选择确定后，关键还是确定单元的物质系数，因为物质系数( 胛) 是评价单元危险性的基本数据。 物质系数是表述物质在由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸中所释放能量大小 的内在特性，因此物质系数由物质的燃烧性和化学活性来确定的。常见化学物质的物质 系数可以查表求得。必要时还应根据温度数据加以修订。 单元中的危险物质为混合物时，应根据各组分的危险性及含量加以确定。如无可靠 数据，应该根据单元实际操作过程中存在的最危险物质作为决定物质确定物质系数，计 算单元可能的最大危险。 ( 3 ) 一般工艺危险系数( 局) 和特殊工艺危险系数( 尼) 一般工艺危险涉及6 项内容，包括“放热化学反应、“吸热反应 、“物料处理 与输送 、“封闭单元或室内单元 、“通道 和“排放和泄漏控制 。根据各个单元 的具体情况等到危险系数后，将各危险系数相加再加上基本系数“1 ”后即为一般工艺 危险系数( n ) 。 特殊工艺危险涉及“毒性物质”、“负压操作、“燃烧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”、“明火设备的使用 、“热油交换系统 、“转动设备”等1 2 项危险影响 因素。与一般危险工艺系数的求法类似，可得到特殊工艺危险系数( 乃) 。 ( 4 ) 计算工艺单元危险系数乃 一般工艺危险系数f 1 和特殊工艺危险系数f 2 的乘积即为工艺单元危险系数乃。单 元危险系数乃的数值范围为1 - - 8 ，超过8 时按8 计。 ( 5 ) 确定火灾爆炸危险指数及其危险等级 火灾、爆炸危险指数f & e i 代表了单元的火灾、爆炸危险性的大小，它由物质系数 m f 与工艺危险系数乃相乘得到，即火灾爆炸危险指数f & e i = m f x f 3 。 对照“f & e i 及危险等级”表可知该单元固有的危险等级。依次分为“最轻 、“较 轻”、“中等”、“很大”、“非常大”五个等级。 ( 6 ) 确定危害系数d f 危害系数代表了发生火灾、爆炸事故的综合效应，根据物质系数m f 和工艺危险系 数f 。确定，通过查“单元危害系数计算图”可以得到对应的d f 。 ( 7 ) 计算安全措施补偿系数c 7 第二章道化学方法的基本内容 所有的危化企业都会针对自身的实际危险性采取一定的安全措施以降低自身的危 险性。基于此，根据所采取的安全措施对单元的危险性给以修正。 ( 8 ) 计算暴露面积 暴露区域是指单元发生火灾、爆炸时可能受到影响的区域。在道化学指数法中，假 定影响区域是一个以被评价单位为中心的圆面积。用已计算出来的f & _ e i 乘以o 8 4 就可 以得到暴露区域半径( 单位英尺) ，并可由此计算暴露区域面积。 事实上发生火灾爆炸时其影响区域不可能是个标准的圆，但是这个圆的大小仍然可 以大致表征影响范围的大小。具体划分暴露区域时还应考虑防火、防爆隔离等问题。 如果被评价工艺单元是一个小设备，就可以该设备的中心为圆心，以暴露半径为半 径划圆；如果单元较大，则应从单元外沿向外量取暴露半径，暴露区域加上评价单元的 面积才是实际暴露区域的面积。 ( 9 ) 暴露区域内财产的更换价值r v 暴露区域内财产的更换价值主要可以用以下两种方法来确定： 采用暴露区域内设备( 包括内容物料) 的更换价值。如果经济数据比较完善，能 够知道各主要设备的价值，可以使用本方法； 从整个装置的更换价值推算单位面积的设备费用，再用暴露区域的面积与之相乘 就可得到区域的更换价值。 ( 1 0 ) 确定基本最大可能财产损失( 基本m p p d ) 指数危险分析方法的一个目的是确定单元发生事故时，可能造成的最大财产损失 ( m p p d ) 。以便于以经济损失的角度出发，分析单元的危险性能否接受。 暴露区域内的财产更换价值与危害系数相乘就是基本最大可能财产损失。 即：基本朋啪胡y d f ( 1 1 ) 计算实际最大可能财产损失( 实际m p p d ) 用基本m p p d 和安全措施补偿系数c 相乘就可以得到经安全措施补偿后的实际 m p p d 。这里就是道化学方法第七版中考虑安全措施对单元危险程度补偿作用的方法。 ( 1 2 ) 估算最大可能工作日损失( 脚d ) 和停产损失( 彤) 一旦发生事故，除了造成财产损失外，还会因停工而带来更多的损失。为了确定可 能造成的停工损失，需要先确定最大可能工作日损失( 脚d ) ，根据提供的图表，可由 m p p d 结合“最大可能停工天数计算图”并考虑物价等因素修正后可以得到m p d o 。 最大可能工作日损失( 脚d ) 确定后，可计算停产损失( 脚) 按下式计算： b i = m p d o 3 0 v p m 0 7 ( 美元) ( 式中，v p m 为每月产值；0 7 代表固定成本和 利润) 2 1 2 道化学方法中物质系数和安全措施补偿系数的获取 2 1 2 1 物质系数的确定 物质系数( 脚) 是表述物质在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸中释放能量 8 第二章道化学方法的基本内容 大小的内在特性，物质系数由两个因素确定，一是物质本身所固有的燃爆特性，二是该 物质所处的操作温度条件，并依据其对固有物质系数进行修正。 固有物质系数的确定分为如下三种情况： ( 1 ) 直接查表确定 仅为一种物质，且为道化学指数法“附表物质系数和特性 中列出的，直接查表 即可。 ( 2 ) 计算查表法 仅为一种物质，但没有在道化学指数法“附表物质系数和特性 中列出的。 首先根据道化学指数法“物质系数取值表 确定其可燃性等级( f ) 或可燃性粉尘 等级( 曲) 。 然后，确定n r 值。其中n r = o 为在燃烧条件下仍保持稳定的物质；n r = i 为稳定， 但在加温加压条件下成为不稳定的物质；n r = 2 为在加温加压条件下发生剧烈化学变化 的物质；n r = 3 为本身能发生爆炸分解或爆炸反应，但需要强引发源或引发前必须在密 闭状态下加热的物质；= 4 为在常温常压下易于引爆分解或发生爆炸反应的物质。 几个附加限制条件： 若该物质为氧化剂，则n r 再加1 ( 但不超过4 ) ； 对冲击敏感性物质，n r 为3 或4 ； 如得出的n r 值与物质的特性不相符，则应补做化学品反应性试验。一旦求出并 确定n f 、n r ，就可以用表5 确定物质系数。 晟后由以上参数即可从道化学指数法“物质系数取值表 中查出相应的物质系数。 ( 3 ) 混合物体系的确定 混合溶剂或含有反应性物质溶剂的物质系数，可通过反应性化学试验数据求得。若 无法用试验方法取得精确数据时，应取组分中最大的m f 作为混合物m f 的近似值( 最 大组分浓度5 ) 。这种情况在化工生产中最为普遍。 另外，如果易燃或可燃固体和液体形成烟雾，则需将物质系数提高1 级，并请教有 关专家。 ( 4 ) 如果物质闪点小于6 0 或反应活性温度低于6 0 ，则该物质不需要修正；若 工艺单元温度超过6 0 ，则对m f 应作修正，依据为道化学指数法给出的“物质温度系 数修正表 。经过温度修正的物质系数才是最后确定的针对该评价对象物质系数。 2 1 2 2 安全措施补偿系数c 的确定 安全措施补偿区分为3 种：“工艺控制补偿系数c j ”、“物质隔离补偿系数c 2 和“防火措施补偿系数c 3 ”。o ic 2 、c 3 三者相乘即得到总的安全措施补偿系数c 。 1 工艺控制补偿系数( o ) o 为9 个因素所取系数的乘积，包括应急电源；冷却；抑爆；紧急停车装置；计算 机控制；惰性气体保护；操作指南或操作规程；活性化学物质检查；其他工艺过程危险 分析。 2 物质隔离补偿系数( c 2 ) c 2 为4 个因素所取系数的乘积，包括远距离控制阀；备用卸料装置；排放系统；连 9 第二章道化学方法的基本内容 锁装置。 3 防火措施补偿系数o c 3 为9 个因素所取系数的乘积，包括泄漏检测装置；钢质结构；消防水供应；特殊 系统；喷洒系统；水幕；泡沫装置；手提式灭火器水枪；电缆保护。 说明： 针对各系统各自的特点和需要，这些众多的补偿措施有些可能不是没有考虑到或缺 失，而是完全没必要采用，这种情况也一样将对应系数取值为1 。 另外，道化学第七版中对于各补偿系数的取值采用断点方式，即只能取特定的值， 而不能微调，譬如。中“冷却 只能取值o 9 7 ，0 9 9 或1 。我觉得可以考虑结合被评价 对象冷却系统的规模和可靠性灵活取值。 2 2 目前国外最新应用的道化学方法的基本内容 在应用的过程中，国外的安全工作者又对道化学方法的程序进行了局部调整。其评 价程序图如图2 2 所示【5 8 1 。 1 0 第二章道化学方法的基本内容 工艺单元确定 物质系数确定( m f ) 计算一般工艺危 险系数( b ) 计算安全措施补偿系 数( c = c j c 2 g ) 计算特殊工艺危 险系数( ，2 ) 确定工艺单元危险系数( f 3 = f 1 x f 2 ) 确定火灾、爆炸指数 ( f & e i = f 3 x m f ) 确定补偿后火灾爆炸指数 f & e i ，：f e i x c l s 确定暴露面积s 确定暴露面积内的财产价值r v 。确定m p p d 确定m p d d 确定b i 将补偿后的指数及暴露区域与补 偿前做出比较，直观分析风险和 安伞补偿投入的有效性等 ( 由于该处已无补偿，所以也就 无所谓【基本m p p d 】和f 实际 m p p d ，或者说二者等值) 图2 2 国外新推出调整后的道化学方法 前提条件： 该方法有一定的限制条件，并不是适用于所有企业的。只有下面的条件成立才可以 使用该调整后的方法： 道化学方法提供两种计算暴露区域内更换价值的方法：一是直接针对暴露区域内的 各个具体设备和物料等来加和计算整个暴露区域内的更换价值，该方法比较精确，但是 难度较大，比较适合财产分布极不均衡的情况：另一个方法是从整个装置的更换价值推 算每平方米的设备费，再用暴露区域的面积与之相乘就得到更换价值，该方法精确度比 较差，但是最适用于老厂和对精度要求不高的情况，比较简单，也是最常使用的方法【1 j 。 第二章道化学方法的基本内容 区分两种情况，该国外新退出的方法只是针对计算暴露区域内更换价值时用方法二 的情况。换句话说，如果采用的是方法一，则这种对火灾爆炸指数进行直接补偿的做法 就不成立，不能使用这罩的程序进行计算补偿后火灾爆炸指数。 其计算程序如下：。 ( 1 ) ( 7 ) 同上节中传统道化学方法第七版。 ( 8 ) 计算补偿后的火灾爆炸指数( 脚7 ) 依据表达式 f & e i7 = f & e i x c o j 来计算经安全措施补偿后的火灾爆炸指数。 ( 9 ) 计算实际暴露面积( s7 ) 依据已计算出来的f & e i7 乘以o 8 4 就可以得到实际暴露半径( 单位英尺) ，并知 道实际暴露面积。 ( 1 0 ) 暴露区域内财产的更换价值( 尺矿) 由于前述的条件限制，这里的r v 只能近似用暴露区域的面积乘以单位面积的财 产更换价值得到总的财产更换价值。 ( 1 1 ) 计算最大可能财产损失( m p 阳7 ) 依据表达式 m p p d = r v x d f ( 1 2 ) 估算最大可能工作日损失m p d o7 和停产损失拼7 通过上述实际m p p d ，结合“最大可能停工天数计算图 并考虑物价等因素修正 后可以得到m p d o7。 然后，按美元计算，停产损失b i 按下式计算： b i = m p d o7 3 0 v p m 0 7 ( 式中，v p m 为每月产值；o 7 代表固定成本和利润) 1 2 第三章道化学方法中恰当工艺单元选取的模式研究 第三章道化学方法中恰当工艺单元选取的模式研究 3 1 道化学方法中恰当工艺单元选择的基本内容 道化学方法使用时的最先两个步骤就是恰当工艺单元的选取和随之而来的确定物 质系数。其中恰当工艺单元的选取实质就是确定道化学指数法的应用对象，这是其它所 有计算取系工作的前提，只有首先确定了要分析的工艺单元，才能进而确定其中的危险 物质和物质系数，以及后续的针对该单元的火灾、爆炸影响分析。 道化学火灾爆炸指数评价法第七版给出的选择工艺单元的主要参数有6 个，如下所 示： 潜在化学能( 物质系数) ； 工艺单元中危险物质的数量； 资金密度( 每平方米美元数) ； 操作压力和操作温度； 导致火灾、爆炸事故的历史资料： 对装置起关键作用的单元。 一般情况下，参数值越大，则该工艺单元就越需要评价。 另外，选择工艺单元时，还应注意： ( 1 ) 由于火灾、爆炸危险体系是假定工艺单元中所处理的易燃、可燃或化学活性 物质的量为2 2 7 0 k g 或2 2 7 m 3 ，因此，若单元内物料量较少，则评价结果就有可能被夸 大。一般，所处理的易燃、可燃或化学活性物质的量至少为4 5 4 k g 或0 4 5 4 m 3 ，评价结 果才有意义。 ( 2 ) 当设备串联布置且相互间未有效隔离，要仔细考虑如何划分单元。 ( 3 ) 要仔细考虑操作状态( 如开车、正常生产、停车、装料、卸料、添加触媒等) 及操作时间，对f & e i 有影响的异常状况，判别选择一个操作阶段还是几个阶段来确定 重大危险。 3 2 恰当工艺单元选择的方法学研究 3 2 1 恰当工艺单元选择的方法学基础 道化学方法虽然给出了选择工艺单元的重要参数，并且也给出了不同条件下确定决 定物质物质系数的方法。但是，针对一个具体的工艺与装置，尤其是过程装置，笼统考 第三章道化学方法中恰当工艺单元选取的模式研究 虑其给出的原则与条件，则往往难以确定进行评价的单元。 因此，依据以往使用道化学方法进行评价时所获得的经验，将工艺单元选择的原则 总结为布置因素原则、物质因素原则和工艺因素原则三个方面。 当然，理论上来说，如果单元内危险物质的量达到4 5 4 k g 就可以用道化学方法进行 评价，所以这里的恰当工艺单元选取实质上最终是对某几个都满足最小量原则的单元， 也就是说理论上都可以用道化学方法进行评价的单元进行排序，选出危险性最大的一个 或几个部分。企业可以依照自己的要求，评估最危险的一个单元，或者按此模式继续对 各单元危险程度进行排序后选择用道化学方法进行评估。 3 2 1 1 布置因素原则 道化学方法主要是研究火灾爆炸类事故造成的影响，基于火灾爆炸事故的特点，事 故发生的同时往往对周围的影响范围相对较广。 因此，一旦发生火灾爆炸事故，不管引发源在什么地方，相邻很近的设施设备都有 很大可能会几乎同时( 爆炸) 或少量延时( 火灾) 后一同成为事故源。 所以，距离较近且没有有效隔离措施的设施设备应作为一个整体，与原始事故源在 同一个工艺单元中考虑其可能的火灾爆炸事故影响，譬如计算易燃物数量时就需要考虑 这几个相邻的装置中的物料量了，而不能只计算某一个装置中的物料量了。 所以，“恰当工艺单元”选择的布置因素原则是： ( 1 ) 以空间布置上易于分割作为确定恰当工艺单元的基本原则，即： i 是否采用考虑安全距离，是否有防火墙、隔爆墙等隔离设施。 i i 若设备串联布置且相互间未有效隔离，则倾向于划分在同一个恰当工艺单元 内。 ( 2 ) 若一个工艺单元内的某个装置与其它装置间距离较远或有效隔离( 如长管线 连接且有应急切断阀等) ，一旦火灾、爆炸事故发生，很大可能不会互相波及，则可以 将该装置独立出来划分为一个恰当工艺单元。 ( 3 ) 两个甚至数个工艺单元，由于工艺布置等的要求而紧密布置，且之间没有有 效防火防爆隔离时，该两个或数个工艺单元可以考虑划分入一个恰当工艺单元用道化学 方法进行分析。 3 2 1 2 物质因素原则 危险物质是道化学方法分析的基础，因为道化学方法只适用于主要由危险物质( 包 括易燃、易爆和活性物质) 导致的火灾爆炸危险，该方法的物质因素原则可以归纳为： ( 1 ) 确定单元内是否有危险物质。 ( 2 ) 确定单元内导致火灾发生甚至爆炸的因素，若其中起主要作用的不是“危险 物质”，如大部分锅炉的爆炸事故，其主要威力来自饱和水蒸气减压过程中产生的冲击 波，而不是燃料的化学能，则该单元不能使用道化学指数法方法进行分析【斗。 ( 3 ) 工艺单元内用于道化学方法分析的危险物质决定物质的选择，其原则为： i 物质系数最大化原则指工艺单元中，被确定为决定物质的易燃、可燃或化学 活性物质的物质系数应最大，数量也相对较大： 1 4 第三章道化学方法中恰当工艺单元选取的模式研究 i i 最小量原则指工艺单元中，易燃、可燃或化学活性物质的量至少为4 5 4 k g 或 0 4 5 4 m 3 ； i i i 最小比例原则指混合物体系中被确定为决定物质的数量必须 5 ( 浓度) 。 ( 4 ) 工艺单元内用于道化学指数法分析的危险物质决定物质的物质系数的确定原 则，其为： i 物质系数的获取原则指是直接查表获得、计算查表获得和实测获得； i i 温度修正原则指在单元操作温度超过6 0 条件时，必须对既定m f 进行修 正。 3 2 1 3 工艺因素原则 工艺因素原则包括操作因素原则、反应因素原则和功能因素原则三个方面，具体表 述如下： ( 1 ) 操作因素原则 操作因素原则主要包括危险物质的相态确定和操作温度与危险物质的关系两个方 面，其为： i 操作压力和温度下，危险物质的相态确定。 i i 操作温度与危险物质的关系，主要确定操作温度是否位于危险物质的闪点燃烧点 以上，因为一旦操作温度达到甚至高于上述温度，火灾、爆炸危险性将急剧增大。 ( 2 ) 反应因素原则 反应因素原则主要考虑工艺单元中，物质的变化特性、反应特性对装置或设备的影 响程度，主要包括物质的物理变化特性确定和物质的反应特性确定。 该原则的主要目的是提示化学反应的复杂性可能导致其整体的危险性较大，而单纯 的物理过程相对容易控制，危险性可能相对较小。但是并不绝对，因为物理变化前后物 质的危险性也可能产生剧变。 若工艺单元中所进行的反应为物理的相变过程，如单元中主要的反应仅仅是蒸馏、 吸附等物理过程，其中的危险物质可能只是在相态上发生变化，其危险特性等变化不大， 对装置或设备的影响程度可能相对较小。 如果单元中主要发生的是化学过程，由于原子级别上的重组导致物质系数等可能发 生较大变化，因此，分析和确定反应过程中决定物质的变化是决定性的过程。 ( 3 ) 功能因素原则 一般而言，对装置起关键作用的单元由于其事故可能对整个工序产生大的影响，所 以一般来说应当划分为恰当工艺单元进行评价。 该原则的掌握比较灵活，也没有较为确切的数据说什么样的操作条件、进行什么反 应、对系统关键到什么程度才应该作为一个单元运用道化学方法进行分析。主要还是靠 综合考虑这几种因素，并结合前述的几个原则，对待确定单元的火灾爆炸危险性进行估 计，看其火灾、爆炸危险性是否显著。 过程中可以参考历史事故记录及专家和技术工人的实际经验。 第三章道化学方法中恰当工艺单元选取的模式研究 3 3 恰当工艺单元选择的模式建立 3 3 1 恰当工艺单元的选择方法 恰当工艺单元选择的理论依据就是上节中的三大原则。实际使用中依据一定的次序 对待研究对象( 譬如某独立装置区) 运用三大原则进行考虑，综合后确定出危险性相对 较大的部分为恰当工艺单元。其具体步骤如下： 取得全厂