（安全技术及工程专业论文）火力发电厂安全评价的研究.pdf

中北大学学位论文 t h eris ka s s e s s m e n tr e s e a r c ha b o u tp o w e rpia n t s a b s t r a c t w i t ht h eg r o w i n gd e m a n df o re l e c t r i c i t yi nc h i n a , m a n yp o w e rp l a n t sa r ee s t a b l i s h e d 甜io v e rt h e c o u n t r y a tt h e 女a l i l et i m e ，m a n ya c c i d e n t sa s s o c i a t e dw i t ht h ep r o d u c t i o no fe l e c t r i c i t yh a p p e n e d t h e a c c i d e n t si ne l e c t r i c i t yp r o d u c t i o ni m p a c to np e o p l e sp r o d u c t i o na n dl i f ed i r e c t l y h o wt ol 【e 印t h e e l e c t r i c i t yp r o d u c t i o np r o c e s ss a f eh a sb e c o m ea ni m p o r t a n tf a c t o rt os o c i a lh a r m o n y , s t a b i l i t ya n du n i t y s o , t h ee f f e c t i v e l yr i s ka s s e s s m e n tf o rp o w e rp l a n t sa n dr e a l i z i n gt h eh a z a r da n dp o t e n t i a lt r o u b l ee x i s ti nt h e e l e c t r i c i t yp r e o d u c t i o np r o c e s sh a sb e c o m emi m p o r t a n tp a r tt ok c 印t h en o r m a ls o c i a ld e v e l o p m e n t a f t e rt h ed e t a i l e da n a l y s i sa b o u tt h ep r o d u c t i o np r o c e s so fp o w e rp l a n t s ，t h ea u t h o rc h o s et h eh y b r i d m e t h o do f f o u rm e t h o d s t h em a i nr i s ka s s e s s m e n tm e t h o dt oa s s e s sap o w e rp l a n t t h ef o u rm e t h o d sa r e s a f e t yc h e c kl i s t , p r e l i m i n a r yh a z a r da n a l y s i s ，f a u l tt r e ea n a l y s i sa n ds i m u l a t i o na n a l y s i so ft h e c o n s e q u e n c e so f a c c i d e n t s t h eh y b r i dm e t h o dm a k eu pt h el i m i t a t i o no f e a c ho n eu s e d ，i ti sv e r ys c i e n t i f i c a n du s e f u lt h a ta n a l y s i sa n de v a l u a t i o nf r o mb o t i lg l o b a la n dl o c a l t h ea u t h o rt a k et h er e a l i t yt h a tt h e s y s t e mi sc o m p l e x , t h ep r o c e s si sb o r i n ga n dw o o e r sa l w a y sm i s s i n gs o m ew o r kp r o j e c t so rm i s t a k i n g s o m ep r o j e c t si n t oa c c o u n t , h ed e v e l o p e dt h es o f t w a r en a m e dt h ea u x i l i a r ys y s t e mo ft h er i s ke s s e s s m e n t f o rp o w e rp l a n t s t h es o f t w a r ei sv e r ys t r o n gi nf l e x i b i l i t y a c c o r d i n gt ot h ea c t u a ls i t u a t i o n , w o r k e r sc a l l a d do rd e l e t es o m ef u n c t i o n t h es o f t w a r em a d et h ep r o c e s so fr i s ka s s e s s m e n tp r o c e d u r e s ，r a d u c c dt h e i n t e n s i t yo f l a b o r a n d i m p r o v e d t h e a c c u r a c ya n de f f i c i e n c y o f r i s k a s s e s s m e n t a t t h es a m e t i m e , t h ea u t h o r a d d e dt h ec o m p u t e ra u x i l i a r ya n a l y s i so ft h r e e - d i m e n s i o n a li n t ot h em e t h o do ft h es i m u l a t i o na n a l y s i so f t h ec o n s e q u e n c e so f t h ea c c i d e n t t h ec o m p u t e ra u x i l i a r ya n a l y s i so f t h r e e d i m e n s i o n a lu s ec u r r e n t p o p u l a r 3 dt e c h n o l o g ye s t a b l i s h e dt h ev i r t u a lp o w e rp l a n t s i ti sg o o da tt h ee n t e r p r i s es a f e t ym a n a g e m e “ a c c i d e n ta n a l y s i sa n dt h es i m u l a t i o na n a l y s i so ft h ec o n s e q u e n c e so ft h ea c c i d e n t o nt h eo t h e rh a n d , t h e a u t h o rh a n gt h ea u x i l i a r ys y s t e mo ft h er i s ka s s e s s m e n tf o rp o w e rp l a n t sa n dt h e c o m p u t e ra u x i l i a r y a n a l y s i so ft h r e e d i m e n s i o n a lt o g e t h e r , i tc a nh e l pw o r k e r sg e t t i n gd a t ai nt h ep r o c e s so fr i s ka s s e s s m e n t u s e r sc a nu s et h er e s l l l t sw i t c h3 ds i m u l a t i o na n a l y s i ss y s t e mg i v e n t h ea u t h o rb r i n g3 dt e c h n o l o g yi n t ot h ep r o c e s so fr i s ka s s e s s m e n t ，u s i n gt h et e c h n o l o g yo fv i r t u a l r e a l i t ya n dt h ec o m p u t e ra s s i s t e dp r o c e d u r e s ，t h er i s ka s s e s s m e n tc a nb ef i n i s h e du n d e rt h ec i r c u m s t a n c e s o f v i s u a l i z a t i o na n dp r o c e d u r e s ，i ti si m p o r t a n tt oi m p r o v et h eq u a l i t ya n de f f i c i e n c yo f t h er i s ka s s e s s m e n t k e y w o r d s ： p o w e rp l a n t ，3 ds i m u l a t i o n ，t h ea u x i l i a r ys y s t e mo f t h er i s ka s s e s s m e n t , r i s ka s s e s s m e n tm e t h o d t h es i m u l a t i o no f c o n s e q u e n c e so f a c c i d e n t 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：二煮垒叠垡l 日期：二! 气乙j 牛 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括： 学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可 以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学 位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位 论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内容( 保密学位论文在解密 后遵守此规定) 。 签 名：蓥基鲤 导师签名：耋盈毛 日期：立蝉上毕一 日期：地啤o l 中北大学学位论文 1 绪论 安全评价也称危险度评价或风险评价，它是以实现系统安全为目的，应用安全系统 工程原理和方法，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。1 安全评价应贯穿于工程，系统的设计、建设、运行和退役整个生命周期的各个阶段。 对工程、系统进行安全评价既是企业、生产经营单位搞好安全生产的重要保证，也是政 府安全监督管理的需要。 安全评价方法是对系统的危险因素、有害因素及其危险、有害程度进行分析、评价 的方法。它是进行定性、定量安全评价的工具。目前安全评价方法有很多种，每种评价 方法都有其适用的范围和应用条件，有其自身的优缺点，对具体的评价对象，必须选用 合适的方法才能取得良好的评价效果。如果使用了不适用的安全评价方法，不仅浪费工 作时问，影响评价工作正常丌展，而且可能导致评价结果严重失真，使安全评价失败。1 1 1本文的研究课题 本文是对火力发电厂的安全评价j 作的研究。针对火力发电厂安全评价工作的特 点，找出适用的安全评价方法，丌发出“火力电厂安全评价辅助系统”，达到简化评价 人员的工作量，提高评价质量的目的。 1 2 本课题的研究背景及意义 随着社会的发展，人类对能源的需求量与日俱增，其中电能在人类的日常生活中已 经是不可缺少的部分了。人类的生产与生活离不开能源，电力是人类宝贵的能源资源， 同时也是重要的清洁能源之一。经济成长、工业发展和基本生活的保证都依赖于电力之 供给。电力来源包括煤炭发电、石油发电、天然气发电、水力发电、核能发电、地热发 电等。电力工业的发展是全球经济成长的基本前提条件。 电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是世界各国经济发展战略中的 优先发展重点，对促进国民经济的发展和社会进步起着重要作用。随着我国经济的发展， 中北大学学位论文 对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展，使我国电 力丁业发展不断跃上新台阶。 为满足国民经济发展对电力的强劲需求，全国电力装机以前所未有的速度发展， 是建国以来电源发展最快的一个阶段。截至2 0 0 5 年底，全国发电装机达到5 0 8 4 1 万千 瓦，同比增长1 4 9 。其中，水电约占总容量2 2 9 ，同比增长l o 7 ；火电约占总容量 7 5 6 ，同比增长1 6 6 ；核电达到约占总容量的1 3 5 ，同比增长0 1 。2 0 0 2 年以来 的电力大短缺引发了近几年的大投资2 0 0 3 年新增装机3 4 8 4 万千瓦，2 0 0 4 年5 1 0 0 万千瓦，2 0 0 5 年6 6 0 0 万千瓦，2 0 0 6 年新增发电装机在7 5 0 0 万千瓦左右，是新中国成 立以来发电机组投产最多的一年。受国民经济持续快速增长的强劲拉动，特别是工业高 耗能行业高速增长拉动，2 0 0 6 年上半年全国电力消费继续保持了快速增长的态势，呈现 出“十一五”期间电力消费市场继续旺盛的顺利开局。”1 社会对电力需求的不断提升，加重了我国内地火力发电厂的压力，火力发电企业成 为维持社会安定、团结、快速发展的重要保障。然而，近几年来的一些重大电力事故的 发生，不得不引起我们对火力发电厂安全评价工作深思。 2 0 0 3 年美国、英国、意大利等发达国家相继出现了大面积的停电现象，致使民航、 铁路运输中断、电话不通、所有电器设备不能正常工作。上班人员被困在回家路上，地 铁中一片黑暗，同时还造成了公共汽车拥挤，出租车短缺，高速公路塞车，市民纷纷涌 上街头，把主要交通街道挤得水泄不通的现象。这样大的停电事故虽然只有短短数小时 但已经给发达国家造成了不可估量的损失。2 0 0 5 年5 月2 5 日，莫斯科大部分地区都出 现停电现象，使得很多地铁线路和无轨电车都停止运转。俄罗斯联邦电力系统的一位发 言人玛格丽塔声称，莫斯科出现停电现象主要原因是一家电站失火，并且一家分电站出 现爆炸现象。由此可以看出电力供应单位的安全保障不容忽视。 - 在国内由于资源的相对紧张，很多大、中、小型电场纷纷上马，刚刚成立的新型电 力生产单位在设备、制度管理、资金投入等方面都存在有很多不足之处，急待于进一步 完善提高。因此造成了我国大部分地区拉闸、限电比比皆是的现象，严重影响了社会生 产、生活的正常进行。 为了保证电力的正常供应，保障社会的安定、社会经济的高速发展，就必须对电力 供应单位定期进行安全方面的评价与评估，使电力供应单位特别是电厂能够正常提供社 2 中北大学学位论文 会日常的电能源需求。安全评价方法的研究与拓新，成为保障电能正常供应的一种非常 重要的手段。 本课题是针对目前我国大部分地区使用火力发电供电的现状，对火力发电企业进行 安全评价与研究，保障火力发电企业的萨常运营。 良好的安全评价方法具有以下几个方面的优点： 1 能够提高安全评价工作的质量，一次评价就能消除很多潜在的危险因素，使系 统长期处于安全可控的状态，保障生产、生活的正常进行。 2 能够简化评价工作人员的工作量，使工作人员易于划分评价单元，便于有针对 性地进行分析、评价。 3 评价方法应直观、易于理解，不易混淆系统中各个部分造成少评、漏评重要项 目的后果。 4 适用性强、针对性强。火力发电厂中电力设备复杂程度高，包含的子系统多， 子系统之间关系复杂，评价方法能很好地适用于各个部分的子系统，有针对地、准确地 评价出各个子系统的工作状况。 5 具备很好的扩展性，能与生产、工艺流程有机地结合在一起，并根据特有的情 况，适当进行调整，很好的适应所要评价的系统。 6 具备全面性、合理性。能够对“人一机一环”三个部分全面地、合理地做出分析 评价。 1 3安全评价的国内外发展趋势 安全评价来源于人类对自然界的认识。系统的安全评价理论和方法产生于保险业。 它作为安全科学的重要组成部分，随着安全科学技术的发展而发展。 2 0 世纪3 0 年代，保险公司为客户承担各种风险，必然要收取一定的费用，而收取 费用的多少是由所承担风险的大小决定的。因此，就产生了一个衡量风险程度的问题， 这个衡量风险的过程就是当时的美国保险协会所从事的风险评价。 2 0 世纪6 0 年代，由于制造业向规模化、集约化方向发展，系统安全理论应运而生， 逐渐形成了安全系统工程的理论和方法。首先是在军事工业，1 9 6 2 年4 月，美国公布了 第一个有关系统安全的说明书“空军弹道导弹系统安全工程”，对于民兵式导弹计划有 3 中北大学学位论文 关的承包商从系统安全的角度提出了要求，这是系统安全理论首次在实际中应用。1 9 6 9 年，美国国防部批准颁布了最具有代表性的系统安全军事标准系统安全大纲要点 ( m i l s t d 一8 8 2 ) ，对实现系统安全的目标、计划和手段，包括设计、措施和评价，提出 了具体要求和程序。该标准于1 9 7 7 年修订为m i l s t d 一8 8 2 a ，1 9 8 4 年又修订为 m i l s t d 8 8 2 b 。该标准对系统整个寿命周期内的安全要求、安全工程项目做出了具体规 定。我国于1 9 9 0 年1 0 月由国防科学技术工业委员会批准发布了类似美国军用标准 m i l s t d - 8 8 2 b 的军用标准系统安全性通用大纲( g j b 9 0 0 1 9 0 0 ) 。m i l s t d 一8 8 2 系统 安全标准从开始实施，就对世界安全和防火领域产生了巨大影响。迅速被日本、英国和 欧洲等国家引进使用。此后，系统安全理论陆续推广到航空、航天、核工业、石油、化 工等领域，并不断发展、完善，成为现代安全系统工程的一种新的理论和方法体系，在 当今安全科学中占有非常重要的地位。 1 9 6 4 年，美国道( d o w ) 化学公司根据化工生产的特点，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评价。该法己修订6 次，1 9 9 3 年已发展 到第七版。它是以工艺单元重要危险物质的标准状态下的火灾、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，计算工艺单元火灾爆炸指数( f e i ) ， 确定危险等级，并确定安全对策措施，使危险较低到人们可以接受的程度。由于该评价 方法日趋科学、合理、切合实际，在世界工业界得到了一定程度的应用，促使各国对其 开展广泛研究和探讨，从而推动了评价方法的发展。1 9 7 4 年，英国帝国化学公司( i c i ) 蒙德( m o n d ) 部在道化学公司评价方法的基础上，引进了毒性概念，并发展了某些补偿 系数，提出了“蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法”。1 9 7 4 年，美国原子能委员会在没 有核电站事故先例的情况下，应用安全系统工程分析方法，提出了著名的核电站风险 报告( w a s h 一1 4 0 0 ) ，并被后来核电站发生的事故所证实。1 9 7 6 年，日本劳动省颁布了 “化工厂阶段安全评价法”。该法采用了一整套安全系统工程的综合分析和评价方法， 使化工厂的安全性在规划、设计阶段就能得到充分的保障。随着安全评价技术的发展， 安全评价已在现代安全管理中占有重要的地位。 由于安全评价在减少事故，特别是减少重大恶性事故方面取得的巨大效益，许多国 家政府和生产经营单位投入巨额资金进行安全评价。美国原子能委员会1 9 7 4 年发表的 核电站风险报告，就用了7 0 人的工作量，耗资3 0 0 万美元，相当于建造了一座1 0 0 0 m w 4 中北大学学位论文 核电站的l 。据统计，美国各公司共雇用了3 0 0 0 名足有的风险专业评价和管理人员， 美国、加拿大等国就有5 0 余家专门从事安全评价的“安全评价咨询公司”，且业务繁忙。 当前，大多数工业发达国家已将安全评价作为工厂设计和选址、系统设计、工艺过程、 事故预防措施及制定应急计划的重要依据。近年来，为了适应安全评价的需要，世界各 国开发了包括危险辨识、事故后果模型、事故频率分析、综合危险定量分析等内容的商 用化安全评价计算机软件包。随着信息处理技术和事故预防技术的进步，新型实用的安 全评价软件不断地推向市场。计算机安全评价软件的开发研究，为安全评价的应用研究 开辟了更加广阔的空间。 2 0 世纪7 0 年代以后，世界范围内发生了许多震惊世界的火灾、爆炸、有毒物质泄 漏事故。例如：1 9 7 4 年，英国夫利克斯保罗化工厂发生的环己烷蒸汽爆炸事故，导致 2 9 人死亡、1 0 9 人受伤，直接经济损失达7 0 0 万美元；1 9 7 5 年，荷兰国营矿业公司0 1 m r 乙烯装置中的烃类气体逸出，发生蒸汽爆炸，造成1 4 人死亡，1 0 6 人受伤，大部分设备 被毁坏；1 9 7 8 年，西班牙巴塞罗那市和巴来西亚市之间的道路上，一辆满载丙烷的槽车， 因充装过量发生爆炸。由于当时有8 0 0 多人正在风景区度假，造成1 5 0 人烧死、1 2 0 多 人烧伤、1 0 0 多辆汽车和1 4 幢建筑物烧毁的惨剧；1 9 8 4 年，墨西哥城液化石油气供应 中心站发生爆炸，事故中约有4 9 0 人死亡、4 0 0 0 多人受伤，另有9 0 0 多人失踪，供应站 内所有设施毁损殆尽；1 9 8 8 年英国北海石油平台天然气压缩间发生大量泄漏而爆炸，在 平台上工作的2 3 0 余名工作人员只有6 7 人幸免于难，使英国北海油田减产1 2 ；1 9 8 4 年1 2 万人中毒、2 5 0 0 多人中毒死亡的大惨案。我国今年也曾多次发生过火灾、爆炸、 毒物泄漏等重大事故。恶性事故造成的严重人员伤亡和巨大财产损失，促使各国政府、 议会立法或颁布规定，规定工程项目、技术开发项目都必须进行安全评价，并对安全设 计提出明确的要求，日本劳动安全卫生法规定，由劳动基准监督署对建设项目实行 事先审查和许可证制度：美国对重要工程项目的竣工、投产都要求进行安全评价；英国 政府规定，凡未进行安全评价的新建生产经营单位不准开工；1 9 8 2 年，欧共体颁布了关 于工业活动中重大危险源的指令，欧共体成员国陆续制定了相应的法律；国际劳工组 织( i l o ) 也先后公布了重大事故控制指南( 1 9 8 8 年) 、重大工业事故预防实用规程 ( 1 9 9 0 年) 和工作中安全使用化学品实用规程( 1 9 9 2 年) ，对安全评价提出了要求。 2 0 0 2 年，欧盟未来化学品白皮书中，明确提出危险化学品的登记及风险评价作为政府强 5 中北大学学位论文 制性的指令。 2 0 世纪8 0 年代初期，安全系统工程引入我国，受到许多大中型生产经营单位和行 业管理部门的高度重视。通过吸收、消化国外安全评价方法，机械、冶金、化工、航空、 航天等行业开始应用安全评价方法，如安全检查表( s c l ) 、事故树分析( f t a ) 、故障类 型及影响分析( f m f a ) 、事件树分析( e t a ) 、预先危险性分析( p h a ) 、危险与可操作性 研究( h a z o p ) 、作业条件危险性评价( l e c ) 等，有许多生产经营单位将安全检查表和 事故树分析法应用到生产班组和操作岗位。此外，一些石油、化工等易燃、易爆危险性 较大的生产经营单位，应用道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法进行了安全评价， 许多行业部门制定了安全检查表和安全评价标准。为推动和促进安全评价方法在我国生 产经营单位管理中的实践和应用，1 9 8 6 年，原劳动部分别向有关科研单位下达了机械工 厂危险等级分级、冶会工厂危险程度分缴等科研项目。 1 9 8 7 年，原机械电子部首先提出了在机械行业内开展机械工厂安全评价，并于1 9 8 8 年1 月1 日首次颁布安全评价标准机械工厂安全性评价标准，1 9 9 7 年又对其进行了 修订。该标准的颁布实施，标志着我国机械工业安全管理工作进入了一个新的阶段。该 标准的修订版采用了国家最新的安全技术标准，覆盖面更宽，指导性和可操作性更强， 计分更趋合理。机械工厂安全性评价标准分为两部分，一是危险程度分级，通过对机械 行业1 0 0 0 多家重点生产经营单位3 0 余年事故统计分析结果，用1 8 种设备( 设施) 及 物品的拥有量来衡量生产经营单位固有的危险程度，并作为划分危险等级的基础；二是 机械工厂安全性评价，包括综合管理评价、危险性评价、作业环境评价3 个方面，主要 评价生产经营单位的安全管i 里绩效。陔方法采用安全检查表、进行打分赋值予以评价。 由原化工部劳动保护研究所提出的化工厂危险程度分级方法，是在吸收道化学公司 火灾、爆炸危险指数评价法的基础上，通过计算物质指数、物量指数和工艺参数、设备 系数、厂房系数、安全系数、环境系数等，得到工厂的固有危险指数，进行固有危险性 分级，用工厂安全管理的等级修j 下工程固有危险等级后，得到工厂的实际危险等级。 机械工厂安全性评价标准已应用于我国1 0 0 0 多家生产经营单位，化工厂危险 程度分级方法和冶金工厂危险程度分级方法等也在相关行业的几十家生产经营单位进 行了实践。此外，我国有关部门还颁布了石化生产经营单位安全性综合评价方法、电 子经营单位安全性评价标准、航空航天工业工厂安全评价规程、兵器工业机械工厂 6 中北大学学位论文 安全性评价方法和标准、医药工业生产经营单位安全性评价通则等。 1 9 9 1 年，国家“八五”科技攻关课题中，安全评价方法的研究列为重点攻关项目。 由原劳动部劳动保护科学研究所等单位完成的“易燃、易爆、有毒重大危险源辨识、评 价技术研究”，将重大危险源评价分为固有危险性评价和现实危险性评价，后者是在前 者的基础上考虑各种控制因素，反映了人对控制事故发生和事故后果扩大的主观能动作 用。固有危险性评价主要反映物质的固有特性、危险物质生产过程的特点和危险单元内、 外部环境状况，分为事故易发性评价和事故严重度评价。事故易发性取决于危险物质事 故易发性与工艺过程危险性的耦合。易燃、易爆、有毒重大危险源辨识评价方法填补了 我国跨行业重大危险源评价方法的空白，在事故严重度评价中建立了伤害模型库，采用 了定量的计算方法，使我国安全评价方法的研究初步从定性评价进入定量评价阶段。 与此同时，安全预评价工作随着建设项目“三同时”工作的开展而向纵深度发展。 1 9 8 8 年，国内一些较早实施建设项目“三同时”的省、市，根据原劳动部 1 9 8 8 1 4 8 号 文的有关规定，在借鉴国外安全性分析、评价方法的基础上，开始了建设项目安全预评 价。 经过几年的实践，在初步取得经验的基础上，1 9 9 6 年1 0 月。原劳动部颁发了第3 号令，规定六类建设项目必须进行劳动安全卫生预评价。劳动安全卫生预评价是根据建 设项目可行性研究报告的内容，运用科学的评价方法，分析和预测该建设项目可能存在 的职业危险、有害因素的种类和危险、危害程度，提出合理可行的安全技术和管理对策， 作为该建设项目初步设计中安全技术设计和安全管理、监察的主要依据。与之配套的规 章、标准还有原劳动部第l o 号令、第11 号令和建设项目( 工程) 劳动安全卫生预评价导 则。这些法规和标准对进行预评价的时机、预评价承担单位的资质、预评价程序、预 评价大纲和报告的主要内容等方面作了详细的规定，规范和促进了建设项目安全预评价 工作的开展。 2 0 0 2 年6 月2 9 日，中华人民共和国第7 0 号主席令颁布了中华人民共和国安全生 产法，规定生产经营单位的建设项目必须实施“三同时”，同时还规定矿山建设项目和 用于生产、储存危险物品的建设项目应进行安全条件论证和安全评价。2 0 0 2 年1 月9 日中华人民共和国国务院令第3 4 4 号发布了危险化学品安全管理条例，在规定了对 危险化学品各环节管理和监督的同时，提出了“生产、储存、使用其他危险化学品的单 7 中北大学学位论文 位，应当对本单位的生产、储存装置每两年进行一次安全评价”，的要求。中华人民共 和国安全生产法和危险化学品安全管理条例的颁布，必将进一步推动安全评价工 作向更广、更深的方向发展。 国务院机构改革后，国家安全生产监督管理局要求继续做好建设项目安全预评价、 安全验收评价，安全现状评价及专项安全评价工作。国家安全生产监督管理局陆续发布 了安全评价通则及各类安全评价导则，对安全评价单位资质进行了审核登记，并通 过安全评价人员培训班和争项安全评价培训班的形式，对全国安全评价从业人员进行培 训和资格认定，使得安全评价从业人员素质大提高，为安全评价工作提供了技术和质量 保证。 尽管国内外已研究开发出数十种安全评价方法和商业化的安全评价软件包，但由于 安全评价不仅涉及自然科学，还涉及管理学、逻辑学、心理学等社会学，而且，安全评 价指标及其权值的选取与屯产技术水平、安全管理水平、生产都和管理者的素质，以及 社会和文化背景等因素密切相关。因此，每种评价方法都有一定的适用范围和限度，定 性评价方法主要依靠经验判断，不同类型评价对象的评价结果没有可比性。美国道化学 公司开发的火灾、爆炸危险指数评价法，主要适用于石油、化工生产经营单位生产、贮 存装置的火灾、爆炸危险性评价，该方法在指标选取和参数确定方面还存在缺陷。概率 性评价方法以人机系统可靠性分析为基础，要求具备评价对象的元部件和子系统以及人 的可靠性数据库和相关的事故后果伤害模型。定量安全评价方法，还需要进一步研究各 类事故后果模型、事故经济损失评价方法、事故对生态环境影响评价方法、人的行为安 全性评价方法，以及不同行业可接受的风险标准等。 目前，国外现有的安全评价方法主要适用于评价危险装置或单元发生事故的可能性 和事故后果的严重程度。国内研究开发的机械工厂安全性评价方法标准、化工厂危险程 度分级、冶金工厂危险程度分级等方法，主要用于生产经营单位的安全评价。“ 1 4 火力发电厂安全评价的现状 对于火力发电厂的安全性评价，国内和国外都做了不少研究工作，由于火力发电厂 的运行规模非常庞大，涉及到很多学科的领域，一般来讲火力发电厂可分为三个大部分： l 、电力生产设备部分，2 、劳动安全与环境部分，3 、安全管理部分。这三个部分又可 8 中北大学学位论文 分为不同的子系统，比如电力生产设备部分又可分为：机械部分与化工部分。对于划分 出的每一个部分进行安全性评价，要用到不同的评价方法，所以评价方法的选择成为一 个关键点。 目前，安全评价方法种类比较多，每一种不同的安全评价方法都有其适用范围和应 用条件，有其自身的优缺点，对于具体的评价对象，必须选用合适的方法才能取得良好 的评价效果。如果选用了不适用的安全评价方法，不仅浪费工作时间，影响评价工作正 常开展，而且可能导致评价结果严重失真，使安全评价失败。因此安全评价中，合理地 选用安全评价方法意义重大。 1 、安全评价方法概述 对于常规的火力发电厂安全评价方法，大致有以下几种： 安全检查法，它是常用的安全评价方法之一，有时也称为“工艺安全审查”、“设计 审查”或“损失预防审查”。陔方法可以用于建设项目的任何阶段。对于生产过程中很 多方面都比较适用。 安全检查表法，事先把检查对象加以分解，将大系统分割成若干个小的子系统，以 提问或打分的形式，将检查项目逐项检查，避免遗漏。是一种最常用的安全评价方法。 预先危险性分析法，是一种起源于天国军用标准安全计划的方法，主要用于对危险 物质和重要装置的主要区域进行分析，包括设计、施工和生产前对系统中存在的危险性 类别、出现条件、导致事故的后果进行分析，其目的是识别系统中潜在的危险，确定其 危险等级，防止发展成事故。 故障假设分析检查表方法，是由创造性的假设分析方法与安全检查表法组合而成 的，它弥补了单独使用时各自的不足。安全检查表法是一种以经验为主的方法，用它进 行安全评价时，成功与否很大程度上取决于检查表编制人员的经验水平。如果检查表编 制的不完整，评价人员就很难对危险性状况做出有效的分析。而故障假设分析法鼓励评 价人员思考潜在的事故后果，它弥补了安全检查表编制时可能存在的经验不足。相反， 安全检查表使故障假设分析方法更系统化。 故障类型和影响分析，是系统安全工程的一种方法，根据系统可以划分为子系统、 设备和元件的特点，按实际需要将系统进行分割，然后分析各自n - - j 能发生的故障类型及 9 中北大学学位论文 产生的影响，以便采取相应的对策，提高系统的安全可靠性。故障类型和影响分析法是 火力发电厂生产设备部分常用的一种安全分析方法。 专家评议法，是一种吸收专家参加根据事物过去、现在及发展趋势，进行积极的 创造性思维活动，对事物的未来进行分析、预测的方法。由于其简单易行，比较客观， 被人们广泛采用。在安全评价工作中，十分有用。 危险点控制法，是用于火力发电厂的一种常用方法，危险点的产生有其特定的条件， 其过程较为复杂，有一些是人们能想象分析出来的，有一些危险点却被人们疏忽。用危 险点控制理论，对火力发 u 的整个生产过程进行分析，记录危险点存在的条件，便于同 常的电力生产工作，同时也使安全评价工作有据可依。 以上所述是火力发电厂常用的安全评价方法，由于火力发电生产过程中涉及很多专 业，针对不同的专业还有很多专项安全评价方法。”1 2 、我国火力发电厂安全评价现状 对于我国的火力发电企业的安全评价现状，考虑到实用性与科学性，电力企业目前 采用的定性和量化相结合的“评价法”。根据评价的目的，将评价系统分解成不同的子 系统，编制安全检查表，确定查评项目，按照风险率分配标准分，逐项赋以与重要程度 相对应的分值，一般先确定一个总分，然后逐级确定子系统的重要程度，即确定权重系 数，根据权重系数将总分分配给各个子系统，最后再按权重系数将子系统的分数再分配 到各个评价项目。权重系数的确定，可以依靠专家群体的知识和经验，由专家讨论决定， 通过反复实践，不断修改评价内容和逐项赋以的分值，评价结果不单采用单一数字，还 采用文字说明和数字分析相结合的方法，用相对得分率( 安全基础系数) 来衡量系统的 安全性( 危险性) ，相对得分率高，说明该评价项目相对危险因素少，发生事故的可能 性小，使企业一目了然的了解企业本身哪些方面存在发生重大事故的危险因素，以便及 时采取措施，提高安全水平。 要预防事故就必须进行全面治理。人和物的运动都是在一定的环境中进行的，安全 性评价将人的不安全行为、物的不安全状态和对环境的分析三方面结合起来进行评价。 从技术对策，教育对策及管理对策的“三e ”原则来预防事故。技术对策系指对设备操 作等，在设计、检修、安装、调试、试验和运行时，从安全角度考虑应采取的措施和寻 l o 中北大学学位论文 找出可能造成设备存在的隐患，还将必要的设备诊断技术和控制技术纳入到安全性评价 的方法和查评依据之中，并加以不断的修改和补充。所谓教育对策，系指通过专家查评 和培训，使企业职工更加熟悉设备系统、规章制度、技术标准，提高职工的安全意识、 自我保护能力和业务水平，更好地掌握了安全知识和正确的操作方法。所谓管理对策， 指由国家、企业制订和颁布的有关安全法律、法规、规程规范和标准，要求认真贯彻执 行。 安全性评价源于“风险评估”中工业事故隐患。要预防和控制电力生产事故的发 生，关键在于发现和辨识生产过程中的危险和隐患，然后再采取措施加以消除和防范， 这就涉及人的能力，避免危险的知识和技能等，搞好安全性评价工作，选熟悉环境，能 辨别正常与不正常、安全与危险的运行状态，能知道隐患发展到什么程度就会发生现实 的危险，评价的形式采取电力企业的自我查评与外部专家评价相结合，由于专业水平和 “当局者迷，旁观者清”以及客观公正性等原因，只有企业自我查评丽不请中介机构有 较高水平的外部专家评价，效果也不佳。安全性评价对发现的问题，严重到如何程度， 就取决于查评人员的技术业务水平、实际工作经验以及发现问题和综合分析的能力。无 论是企业自我查评还是专家评价，查评组专家的水平和客观公正性是安全性评价成功的 关键。” 中北大学学位论文 1 5本文的主要内容 本文的主要工作内容是：在分析研究火力发电厂可能存在的危险的基础之上，划分 出安全评价的单元，采用四种安全评价方法相结合的方法，针对不同的评价单元采用不 同的安全评价方法，共同完成对火力发电厂的安全评价工作。文章的内容大至如下： 第一部分叙述了国内、外火力发电企业安全工作的状况。 第二部分叙述了火力发电厂的工作原理、生产工艺流程，并对生产工艺流程中存在 的危险因素和危害因素进行了全面分析。 第三部分在第二章分析结果的基础上划分出了安全评价单元，提出了采用安全检查 表、预先危险性分析、事故树分析法和事故后果模拟分析法四种安全评价方法相结合的 评价方法，对火力发电厂进行安全评价。针对火力发电厂机械设备多、危险源多的特点， 引入3 d 虚拟现实技术建立三维模型进行安全分析，提高安全评价工作的直观性和效率。 第四部分结合本文的分析和实际安全评价的程序，开发出了“火力发电厂安全评价 辅助系统”，并对该系统的| 刀发过程、安装、功能模块的使用等进行了叙述。 第五部分，在总结前几章的基础上，得出本文的结论。 1 2 中北大学学位论文 2 火力发电厂的危险性辨识及影响分析 2 1火力发电的工作原理 2 1 1 朗肯循环 朗肯循环是最简单的火力发电厂的理论循 环。朗肯循环系统如图2 1 所示，它的循环过程 是这样的：首先将凝汽器内的凝结水用凝结水泵 4 和给水泵6 打入锅炉l ，这个过程是给水过程 或者说是对水的绝热压缩过程。打入锅炉的水在 锅炉内吸收燃料的热量，变成过热蒸汽，这个过 程是定压吸热过程。从锅炉来的蒸汽导入汽轮机 2 ，在其中膨胀做功，这个过程是绝热膨胀过程 或能量转化过稃。做完功的乏气，排入凝汽器3 ， 被通过凝汽器的冷却水所冷却，放出汽化潜热， 1 ) 有过热器的锅炉2 ) 汽轮机和发电机 3 ) 凝汽器4 ) 凝结水泵5 ) 循环水泵 6 ) 给水箱7 ) 给水泵 图2 1 朗肯循环 凝结成水，这个过程是放热过程。放热是在凝汽器的压力下，由等温饱和蒸汽状态变为 饱和水，工质的比容一下子缩4 , , - - 、三万倍。如此循环，将热能转变为电能，达到火力 发电的目的。”： 2 1 2 火力发电过程中能量的转化过程 火力发电的过程涉及到五次能量的转换，每一次能量的转换都在不同的设备中完 成。首先，火电厂中采用的原料( 煤) ，本身具备的是化学能，煤粉碎后被鼓风机吹入锅 炉内进行烧烧，实现化学能向热能的转换。锅炉内煤燃烧产生的热能通过热传递被水吸 收，水的温度升高并且汽化，在锅炉内产生温度和压力都非常高的水蒸汽，热能转变成 水蒸汽的内能。高温、高压的水蒸汽在管道中被输送入汽轮机内，并在汽轮机的喷嘴中 沿特定的方向膨胀，流动速度加快，压力降低，水蒸汽具有的内能转换为流动蒸汽动能。 高速流动的水蒸汽在汽轮机内吹动动叶栅旋转，水蒸汽动能转变为汽轮机的旋转机械 能。高速转动的汽轮机再次带动与其相连的发电机的转子旋转切割磁力线产生电能，电 1 3 中北大学学位论文 能经过变压器变压后被输送出去。 经过上述五次能量形式的转换，将煤具有的化学能转化为电能输送出去，五次能量 形式的转换简图2 2 如下： 豳2 2 能量转换图 2 2火力发电厂的生产工艺流程 2 2 1 生产工艺流程简介 电厂以原煤、煤干石为原料，以水为工质，产生电能和热能。生产工艺流程主要包 括输煤系统、破碎煤系统、锅炉系统、汽机系统、电气系统、热工系统、化学水处理系 统、除灰渣系统等。 燃煤( 煤矸石和原煤) 运进储煤场存放，之后经两级破碎成循环流化层所需要的粒径 后，贮藏在煤仓内。在锅炉负荷调整好后，将其与储存在石灰粉仓内的石灰石粉按一定 的比例一起送入燃烧室。空气经送风机升压并在空气预热器内预热，一次风被送入风箱， 二次风送入燃烧室。燃烧气体经过各热交换器吸热后进入旋风分离器，然后进入尾部烟 道，经布袋除尘器除尘后，通过引风机烟囱排入大气。炉底的灰渣落入渣斗内和除尘器 收集的细灰一起被送入灰场或运至综合利用场所。锅炉系统的供水经过预处理和化学处 理之后，由回热系统经省煤器预热后进入汽包。水在燃烧室四周的水冷壁内吸热产生蒸 汽，再经过加热器生成过热蒸汽。过热蒸汽进入汽轮机膨胀做功，带动发电机发出电能。 同时，汽轮机泛汽经凝汽器凝结成水，进入回热系统循环利用，而发电机发出的电能经 升压站升压后送入电网。电厂的生产过程示意图见图2 3 。州 1 4 团 p r 7m 一 豢 a 窿 露 i 冀 亟 一暖霹如j翳一卿畚 嚼蒜 10j 匠f 一一 匝婴酶仗删l删n匝 稚蒜圹荆 暴羽撼 一书蝼隧一 *壬长螺据庭板 ，一稚出制tl，要脚i，皿匠 蜷辎蝼撩 辞删抖 培蝼 仪留掣扑貅k菩哥 中北大学学位论文 2 2 2 主要工艺系统简介 1 运煤系统 输煤系统是电力生产工艺中很重要的一部分，输煤系统包括以下几个子部分： 1 ) 、受卸装踅：受卸装置用来收受和卸空发到电厂的装煤铁路车皮，在某些情况下 还用来在其煤斗( 地槽) 中短期贮存所卸下来的煤。 2 ) 、输煤系统的运输机械：发电厂所耗用的燃料是用一整套机械组成的提升运输设 备输送至锅炉房煤斗