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略阳钢铁制氧站生产系统安全性分析（制氧工艺） 班 级：安全1201 学生姓名： 指导教师： 摘要：随着科学技术的发展，对氧气产品的需求量在不断增长，制氧企业的生产规模也在不断扩大。氧气的性质决定了氧气在生产、储存过程中存在着燃烧、爆炸等固有危险性，而制氧企业设备大型化、高度连续性、自动化程度高、高危险性的生产特点又决定了它具有许多潜在的危险性。因此，在制氧企业中实现安全评价是十分必要的。本文通过安全评价的相关知识对略阳钢厂制氧站进行安全风险评价，对生产环节进行系统分析、辨别其存在的危险有害因素，并对该项目的制氧工艺进行了火灾爆炸指数评价，通过计算该工艺火灾、爆炸指数，评价火灾爆炸固有危险性等级，最终计算出安全措施补偿系数、最大可能财产损失等。并提出相关的安全措施，力图减少制氧站事故的发生，避免制氧站生产中人的伤害，降低财产的损失。关键词：安全评价，制氧工艺，火灾、爆炸危险指数 & ( ): 1201 : : , , . , , , a . , . , , , , . , , , , . , , .: , , , 目录1引言51.1项目概况51.2主要评价内容61.2.1生产工艺流程简介61.2.2主要工艺装置情况71.2.3氧气储存设施情况81.3主要评价依据81.3.1法律、法规依据81.3.2技术标准、规范92.危险、有害因素辨识与分析102.1辨识原则102.2辨识的方法102.2辨识的结果及分析112.3重大危险源的辨识122.3.1重大危险源的辨识依据122.3.2重大危险源的分类122.3.3重大危险源的危险性分级133.评价单元的划分及评价方法的选择133.1评价单元的划分133.2评价方法的选择134.安全评价过程144.1评价内容144.2评价过程144.3火灾爆炸指数的计算与评价154.2.1 氧气的物质系数154.2.2 一般工艺危险系数值F1154.2.3 特殊工艺危险系数值F2154.2.4 工艺单元危险因素值F3164.2.5 火灾和爆炸指数164.2.6 火灾爆炸固有危险性164.2.7 安全措施补偿系数计算174.2.8 最大可能财产损失185.提出安全对策措施196.评价结论及建议20参考文献21致 谢221引言钢铁产业作为我国国民经济的一项重要基础产业,为国家经济快速健康发展做出了无法取代的贡献，而制氧企业的原料、产品包括氧、氮、氩等，均为压缩气体和液化气体，而制氧工艺复杂，生产车间 环境多变，诸多不确定因素制约着制氧车间的安全生产，制氧设备的安全评价必须引起足够重视。安全与 环保是企业发展的基础和前提，只有安全生产才能保证投入产出的最优化，对制氧设备进行安全评价工作，一直是钢铁集团的首要工作。 道化学火灾、爆炸危险指数评价法()由美国道化学公司于1964年发表第一版，历经29年，不断修改完善；在1993年推出了第七版，以已往的事故统计资料及物质的潜在能量和现行安全措施为依据，定量地对工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应危险性行分析评价，可以说更趋完善、更趋成熟 该评价法是危险指数法常用的一种，评价人员通过对工艺现状及运行的固有属性进行比较计算，确定工艺危险特性重要性大小，并根据评价结果，确定进一步评价对象。它可以运用在工程项目的各个阶段(可行性研究、设计、运行等)，或在详细设计完成之前，或在现有装置危险分析计划制定之前。当然它也可用于在役装置，作为确定工艺及操作危险性的依据。使用法针对炼钢公司制氧工艺进行安全评价能达到理想的评价效果。1.1项目概况略阳钢铁厂是目前陕西省最大的钢铁联合企业，位于秦岭南麓，嘉陵江上游，于1966年在原略阳矿山公司基础上开始建设，现有职工8152人。至1991年累计固定资产投资25503万元，形成固定资产原值165695万元，净值108022万元。目前主要生产设备有2套磁选系统，2台24m2烧结机，2座150m3高炉，两座8公称吨转炉，一套5002开坯机和一套3502/3005/3005/3002/8002横列式小型轧机机组。此外，尚有与之配套的公用辅助生产设施，其中制氧车间建有1l500m3，1800m3制氧机组。1992年完成生铁18.5万吨，钢18万吨，钢材8.5万吨，预计实现产值14500万元，实现利税5000万元，其中利润2000万元。1.2主要评价内容1.2.1生产工艺流程简介被评价单位空气制氧工艺流程见图如图1-1 图1-1空分制氧工艺流程制氧过程大致包括6个阶段：空气净化；空气压缩；压缩空气中二氧化碳和水蒸气的清除；空气液化；精馏分离成氧和氮；产品的储存和运输。略钢氧气站选用了国内空分设备，较先进的分子筛空气净化流程。原料空气由吸入塔吸入，经袋式过滤器去除灰尘等机械杂质后入离心空压机，空气被压缩至0.6后进入预冷系统的空冷塔冷却至8后，进入分子筛吸附器清除空气中的油、水、烃类、2及其它杂质。分子筛吸附器交换使用，吸附器再生气用污氮气，净化的空气经主热交换器进入分馏塔分馏。另从主换热器中部抽出部分空气与主换热器冷端出口的部分空气汇合后进入透平膨胀机进行绝热膨胀，产生设备运转时所需大部分冷量，膨胀后空气经热虹吸换热器消除部分过热度后进入上塔中部参加精馏。从上塔顶部提到1500m3，含量1002的氮气经液氮过冷器、主换热器复热约12出分馏塔。从上塔底部得到1500m3，纯度99.6%的氧气经主换热器复热至12出分馏塔。出塔氧气进氧压机压缩至2.94，进入氧气球罐。经调节系统调压后送往炼钢车间。部分成品氧气经氧压机压缩后充入氧气瓶送至氧气用户。1.2.2主要工艺装置情况主要工艺装置情况如图1-2。表1-2 主要设备表设备名称设备型号技术参数台套数量生产厂家空气压缩机200-61型空气处理量9500m3，工作压力0.60，2开封空分设备厂氧气压缩机33/30型2开封空分设备厂3Z5.5-33/30型氧气处理量1800m3,工作压力2.942开封空分设备厂透平膨胀机68030000型工作压力5.51开封空分设备厂氟里昂冷却机组2空分塔1500/3000型氧气产量1500m31开封空分设备厂1500/1500-4型处理量10000m3，工作压力0.65 1氧气罐120m3工作压力3.04开封空分设备厂200m31.2.3氧气储存设施情况制氧站设有200m3(3.0)（氧气）球型储罐两个，120m3(3.0)（氧气）球型储罐两个，氧气瓶贮存间的空瓶和实瓶若干只。1.3主要评价依据1.3.1法律、法规依据（1）中华人民共和国宪法（1982年12月4日）（2004年修正）；（2）中华人民共和国劳动法（1994年7月5日）；（3）中华人民共和国安全生产法（主席令第70号，2002年11月1日起实施）；（4）中华人民共和国消防法（全国人大常委1998年4月）；（5）中华人民共和国职业病防治法（主席令第60号，2002年5月1日起实施）；（6）安全生产许可证条例（国务院令第397号）；（7）危险化学品生产企业安全生产许可证实施办法（国家安全监管局令第10号）；（8）安全评价通则（国家安全生产监督管理局安监管技装字200337号）；（9）安全现状评价导则（安监管规划字200436号）；）（10）危险化学品生产企业安全评价导则（安监管危化字2004127号）（11）危险化学品事故应急救援预案编制导则（单位版）（安监管危化字200443号）（12）危险化学品安全管理条例（国务院令第344号）（13）化学危险物品安全管理条例（国发198714号）（14）气瓶安全监察规程原劳动部劳锅字(1989)12号（15）作业场所安全使用化学品公约（第170号国际公约）1.3.2技术标准、规范（1）50030-91氧气站设计规范（2）1419493永久气体气瓶充装规定、（3）172641998永久气体气瓶充装站安全技术条件（4）1687 建筑设计防火规范（2001年修订版）；（5）4090 建筑灭火器配置设计规范；（6）5005794 建筑物防雷设计规范（2000年版）；（7）5005892 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范；（8）182182000 重大危险源辨识；（9）5018793 工业企业总平面设计规范；（10）2002 工业企业设计卫生标准；（11）22002 工作场所有害因素职业接触限值；（12）22-87 厂矿道路设计规范（13）15603-1995常用化学危险品贮存通则（14）8785 工业企业噪声控制设计规范；（15）280191 生产过程安全卫生要求总则；（16）215890 防止静电事故通用导则；（17）5005495 低压配电设计规范；（18）8785 工业企业噪声控制设计规范；（19）8095 噪声作业分级；（20）28932001 安全色；（21）289496 安全标志；2.危险、有害因素辨识与分析2.1辨识原则 危险、有害因素辨识原则有：（1）科学性、（2）系统性、（3）全面性、（4）预测性。危险有害因素辨识必须采用科学的方法、借用科学的仪器设备和科学的态度进行；各行各业的危险有害因素各有不同，必须熟练掌握运用系统工程原理，从物质、能量及其外力条件或自身变化全面的分析辨识；同时运用科学的技术方法对未知的危险、有害因素进行辨识。2.2辨识的方法（1）直观经验分析方法法a.对照、经验法对照有关标准、检查表或依靠分析人员的观察分析能力，直接地凭经验评价危险源的方法。b.类比方法 利用相同或相似工程系统或作业条件的经验和劳动安全卫生的统计资料来类推、分析评价对象的危险、有害因素。（2）系统安全分析方法应用某些系统安全工程评价方法进行危险、有害因素辨识。系统安全分析方法常用于复杂、没有事故经历的新开发系统。常用的系统安全分析方法有安全检查表分析法、故障类型及影响分析、事件树、预先危险性评价等。2.2辨识的结果及分析（1） 火灾氧气是强助燃剂，建规火险等级为乙级，是高燃物、可燃物燃烧爆炸的基本元素之一。氧气充装时流速过快，设备、管道产生静电，储存、装卸、运输过程产生泄漏，可导致火灾。（2） 爆炸使用不合格气瓶或氧气瓶压力过高，遇到高热或氢氧混装、氧气钢瓶内有油脂存在时均可导致爆炸。乙炔及其他碳氢化合物在空分装置中积聚会导致爆炸事故的发生。 （3）中毒和窒息 当空气中氧含量大于40%或吸入高浓度四氯化碳蒸气后，可产生氧中毒。在常压下，人如果吸入高浓度的氧，有可能发生氧中毒。虽然常压下氮气无毒，但当作业环境中氮气浓度增高、氧气相对减少时，容易引起人体单纯性窒息。高压下氮气可引起人体减压病。 （4）电气伤害a.雷电伤害 厂房、设备及配电装置均有遭受雷电袭击的危险，可能导致火灾、爆炸、设备破坏、人员触电伤害事故。b.漏电伤害 下雨或潮湿状态，由于电气设备缺陷，安全措施不完备或违章操作极易造成人身触电事故。 （5）机械伤害转动设备、钢瓶搬运、设备检测和维修等易产生机械伤害。（6）噪声伤害该制氧站有多台噪声设备，在噪声设备下工作的作业人员，如无防噪声设施或个人噪声防护用品，工作时间过长，容易造成人员伤害，引起作业人员职业性难听及神经、心血管系统等方面的伤害。（7）其他伤害制氧工艺所用的原料是空气，而空气是多组分的混合气体，除氧、氮和稀有气体等组分外，还含有水蒸气、二氧化碳、乙炔及其他碳氢化合物，并含有少量灰尘等固体杂质，这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置，会带来较大的危害。固体杂质会磨损空压机的运转部件，堵塞冷却器，降低冷却效率及空压机的等温效率；水蒸气和二氧化碳在加工空气冷却的过程中会首先冻结析出，将堵塞设备及气体通道，致使空分装置无法生产。2.3重大危险源的辨识2.3.1重大危险源的辨识依据重大危险源的识别依据是物质的危险特性及其数量，我国危险源辨识目前所依据的标准是 18218-2009重大危险源辨识标准。标准中规定当单元内存在的危险性物质的数量等于或超过上述标准中规定的临界量时，该单元即被认定为重大危险源。2.3.2重大危险源的分类重大危险源分类是重大危险源申报、普查的基础，科学、合理的分类有助于客观地反映重大危险源的本质特性，有利于重大危险源普查工作的顺利进行。综合考虑多种因素，重大危险源分类遵循以下原则：从可操作性出发，以重大危险源所处的场所或设备、设施对重大危险源进行分类；再按相似相容原理，依据各大类重大危险源各自的特性有层次地展开。重大危险源分为生产场所重大危险源和储存区重大危险源。2.3.3重大危险源的危险性分级重大危险源的危险性分级，目前国际、国内通用的做法是以单元固有危险性大小作为分级的依据。3.评价单元的划分及评价方法的选择3.1评价单元的划分空压机、冷冻机、分子筛吸附器、膨胀机、分馏塔、缓冲罐、氧压机、氮压机等相对独立，只是利用管线相互联系，所以从空间布置上可以划分独立评价单元，主要可分为过滤干燥区域、气体压缩区域、换热区域、缓冲罐区域、产品蒸馏区域、产品贮存区域、通入装置区的主要配管桥区、运输装卸区域。3.2评价方法的选择本次安全评价工作的范围是略阳钢铁制氧站生产系统制氧工艺的安全性分析，该生产项目主要为氧气和氮气的制造。由于氧气的强烈助燃作用，在制氧设备中，一旦混入油脂、油气或超量碳氢化合物等易燃物质，则这些物质可与纯度较高的氧气接触发生剧烈的氧化反应发生自燃，从而引起火灾或燃爆。此外，空压机、冷冻机、分子筛吸附器、膨胀机、分馏塔、缓冲罐、氧压机、氮压机等相对独立，只是利用管线相互联系，从空间布置上可以划分独立评价单元，因此，用 法评价对制氧系统发生火灾和化学性爆炸事故确定其危险性等级是可行的，所以采用进行评价。1964年，美国道化学公司首创了火灾、爆炸危险指数评价法，后经过不断修改，目前已发展到了第七版，该法是以往事故的统计资料、物质的潜在能量和现行安全防灾措施的状况为依据，以单元重要危险物质在标准状态下发生火灾、爆炸或释放出危险性潜在能量的可能性大小为基础，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。另外还可加上对特定物质、一般工艺及特定工艺的危险修正系数，求出火灾、爆炸指数。它是定量地对工艺过程、生产装置及所含物料的潜在火灾、爆炸和反应性危险情况通过逐步推算进行客观的评价，再根据指数的大小将其分成几个等级，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。由于该评价方法科学合理，切实实际，而且提供了评价火灾、爆炸总体危险的关键数据，可以与“化学暴露指数指南”（第2版）及其他工艺数据联合使用，形成一个风险分析软件包，从而更好地剖析生产单元的潜在危险，因此，它已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。 4.安全评价过程4.1评价内容由于该炼钢公司制氧车间制氧生产线工艺基本相同，本评价仅对当前最大生产能力的生产线进行评价。4.2评价过程火灾、爆炸指数法计算程序见图4-1图4-1 火灾、爆炸指数法计算程序图4.3火灾爆炸指数的计算与评价 4.2.1 氧气的物质系数高浓度的氧气属于强氧化剂，经查的火灾、爆炸危险指南中常用化合物和物质的值表，氧气的物质系数为1。 4.2.2 一般工艺危险系数值F1制氧单元的一般工艺危险系数值F1的计算过程见表4-2。表4-2制氧单元的一般工艺危险系数值F1一般工艺危险系数 取值范围取值说明基数1.01.0放热化学反应O301250无此过程吸热化学反应0200400无反应器中的吸热过程物料处理与运输0251O50.4凭经验确定封闭式或室内工艺单元025 0900纯氧部分为开放式通道020O350符合要求排放和泄露控制0250500该系数不适用于氧气F1144.2.3 特殊工艺危险系数值F2制氧单元的特殊工艺危险系数值F2的确定过程见表4-3。表4-3制氧单元的特殊工艺危险系数值F2特殊工艺危险系数取值范围取值说明基数1.0毒性物质040无毒物负压0.500无负压易燃范围内及接近易燃范围的操作0.301.600.3制氧系统混入可燃杂质粉尘爆炸0.1252.000无压力0.102.000.80制氧系统存在压力低温0.200.300.3为低温系统易燃及不稳定物质量0.100.800.2高浓度氧气腐蚀及磨损0.100.750.1高浓度氧气的氧化作用泄露-接头盒填料0.101.500.3有泄露的可能性使用明火设备0.101.500无热油热交换系统0.151.150无转动设备0.500.5有F23.54.2.4 工艺单元危险因素值F3 制氧系统的单元危险因素值F3为：F31F2=1.43.5=4.94.2.5 火灾和爆炸指数 评价单元的F3均为4.9，则制氧系统的火灾爆炸指数为： 34.91=4.94.2.6 火灾爆炸固有危险性查表4-4得，当等于4.9时，对应的危险等级为“最低”。由此，可得出初始评价结论：在本企业中制氧系统发生火灾爆炸的固有危险程度为“最低”。表4-4火灾、爆炸危险等级值160619697127128158159危险程度最低较轻中等高非常高危险等级IV4.2.7 安全措施补偿系数计算该制氧系统火灾爆炸安全措施补偿系数的计算过程如表4-5所示。表4-5制氧系统安全措施补偿系数计算表工艺控制安全补偿系数项目补偿系数范围采用补偿系数a.应急电源0.980.98b.冷却装置0.970.990.97c.抑爆装置0.840.98d.紧急停车装置0.960.990.98e.计算机控制0.930.990.95f.惰性气体保护0.940.96g.操作规程/指南0.910.990.93h.活性化学物质检查0.910.98i.其他工艺危险分析0.910.980.98工艺控制安全补偿系数C1C1=0.980.980.980.970.930.95=0.806物质隔离安全补偿系数a.遥控阀0.960.980.96b.卸料/排空装置0.960.98c.排放系统0.910.970.94d.连锁装置0.980.98物质隔离安全补偿系数C2C2=0.960.940.98=0.884防火设施安全补偿系数a.泄漏检测装置0.940.980.96b.钢结构0.950.980.98c.消防水供应系统0.940.970.97d.计算机控制洒水灭火系统0.740.97e.水幕0.970.98f.泡沫灭火装置0.920.97g.手提式灭火器和喷水枪0.930.980.97h.电缆防护0.940.98防火设施安全补偿系数C3C3=0.960.970.98=0.885安全措施补偿系数 1C2C3=0.8060.8840.885=0.631火灾爆炸暴露区域计算：暴露半径为：0.840.3084()=0.2564.9=1.2544 m 暴露面积为： R=1.2544=4.943 m根据及F3查得单元危害系数（)为0.14.2.8 最大可能财产损失假设该影响区域内的财产(装备、设施等的总投资)价值为w万元，以此最大可能的财产损失(基本)和实际可能的财产损失（实际)的表达式为：最大可能财产损失(基本)=总价值0.820.10.82=0.082W；其中，0.82是一个不经受损失的成本允许量，如场地、道路等。实际最大可能财产损失(实际) = 基本0.082W0.631=0.0517W5.提出安全对策措施 通过对该制氧站生产装置进行评价分析，根据相关法律、法规、标准及行业安全技术规范的要求，对照制氧站安全评价检查表的检查内容及该厂、站制定的安全生产管理制度和各装置、工艺安全技术操作规程，针对评价过程中发现的安全隐患，提出如下措施与建议： (1)从前面分析可知，氧气易燃易爆，是极强的助燃剂，具有一定的危险性，应积极组织科研力量进行工艺技术的改进，使制氧工艺的生产达到本质安全；（2） 加强工艺管理，严格控制指标，进一步完善并严格执行操作规程，加强巡检，及时发现问题。正确判断，及时处理，消除各种可能导致火灾、爆炸的不安全因素；（3） 加强操作人员的安全意识教育和安全技能、操作水平培训；（4） 定期做好压力容器的检验的安全附件的校验、清洗工作。压力容器的设计、制造、安装、使用、修理和改造必须严格遵循质技监局锅发1999154号压力容器安全技术监察规程的要求，完善压力容器技术档案和安全管理规章制度；（5） 定期校验各种测量仪表，如压力计、氧分析仪、流量计、温度计等，保证仪表完好；（6） 定期进行控制系统连锁的调校，确保灵敏、可靠、严格执行联锁装置摘除管理规定；（7） 制氧站避雷器、设备和管道的静电接地装置要定期检测，并做好避雷设施的防腐除锈等维护工作；（8） 准备充分的消防设备、器材，并保证完好、可用；（9） 制定各种事故处理预案，并定期开展演练；经常进行安全检查，及时消除隐患。严禁充装钢印、颜色标记不符合规定；瓶内介质不确定；附件不合格；超过检验期；有外观缺陷；粘有