化工储罐区安全评价模式的分析.doc

5 四川理工学院毕业设计化工储罐区安全评价模式的分析 学 生：鲜汐 学 号：07031040123 专 业：安全工程 班 级：安全工程2007.1 指导老师：吴玫 四川理工学院材料与化学工程学院二一 一 年 六 月I四川理工学院毕业设计 中文摘要化工储罐区安全评价模式的分析摘 要化工储罐常常是大量聚集在一起，而贮存的化工原料常常为易燃，易爆，有毒性，或腐蚀性原料，发生意外泄漏则可能引发火灾，人员中毒等重大安全事故，对人员和财产造成不可估量的损失，其安全因素极其重要，因此，在安全工作的最初，对储罐区的安全评价环节尤其重要，通过安全评价，可以对储罐区安全现状有一定的了解，并采取一定的安全防范措施，避免发生意外。 安全评价方法有许多种，本文通过对DOW火灾法，事故后果分析法两种化工储罐区常用的安全评价方法的简单说明，采用这两种安全评价方法对苯储罐区进行风险评价，并对两种方法的评价结果进行比较分析。关键词：储罐区；安全；评价模式四川理工学院毕业设计 英文摘要Analysis of Safety Assessment Model of Chemical Storage Tank AreaAbstract Chemical tanks are often large together, and storage of chemical raw materials for inflammable, explosive, often toxic, or corrosive materials, accident leak may cause fires, personnel poisoning and other major safety accidents, of staff and property caused immeasurable loss, their safety factor is extremely important, therefore, in the security work of the storage tanks, initial safety evaluation link is especially important, through safety evaluation, can present situation of storage area have certain knowledge, and adopt a certain security precautions to avoid accidents.There are many kinds of safety assessment method, this article through to DOW fire accident consequences analysis method of two chemical storage area commonly used safety assessment methods of simple instructions, adopting the two safety evaluation method to benzene tank area, and risk assessment of two methods of evaluation results were compared.Key words: Tank area; Security; Evaluation model 四川理工学院毕业设计 目录目录1 绪论11.1 课题的提出和研究的意义11.2 国内外化工储罐区安全评价的研究发展与现状11.3 本文研究内容32 化工储罐区常用评价方法与分析42.1化工储罐区安全评价模式选择的原则42.1.1 引言42.1.2 化工储罐区安全评价方法选取原则42.2 化工储罐区安全评价步骤52.3 DOW化学火灾、爆炸指数法62.3.1 DOW火灾法的简介62.3.2 DOW火灾法的具体方法62.3.3 DOW火灾方法评述82.4 事故后果分析法82.4.1 火灾事故92.4.2 爆炸事故123苯储罐区安全评价过程与比较分析153.1 苯的性质和储罐区基本状况153.2对苯储罐的安全方法选择和具体评价内容153.3用DOW化学法对苯罐区进行安全评价153.3.1苯储罐区的火灾爆炸危险指数（MF)的确定153.3.2苯的一般工艺危险系数（F1）的确定163.3.3苯的特殊工艺危险系数（F2）的确定163.3.4火灾爆炸危险指数确定173.4安全措施补偿173.4.1工艺控制补偿系数C1的确定173.4.2物质隔离补偿系数C2的确定183.4.3 防火措施补偿系数C3的确定183.4.4 安全补偿系数C的确定183.5工艺危险汇总193.5.1火灾爆炸指数F&EI193.5.2暴露半径和暴露区域193.5.3 最大可能财产损失和实际最大可能财产损失203.6用事故后果分析法对该储罐区进行风险评价203.6.1 池火火灾模型213.6.2 苯储罐区沸腾液体蒸气云爆炸破坏与伤害情况223.7两种评价方法分析与评价结果讨论234总结与展望24参考文献25致 谢2728四川理工学院毕业设计 绪论1 绪论1.1 课题的提出和研究的意义 化工储罐主要存放一些易燃、易爆有腐蚀性或有毒的化工原料，则其物的这安全状态与贮存中人的不安全行为可能导致各种安全事故。且化工储罐常常是集聚在一起的，形成一个区域，如果化工原料发生意外泄漏，则可能发生火灾，爆炸人员中毒等重大安全事故，造成人员或财产损失。化工储罐区危险危害主要因素包括： 由储罐本身原因或人员管理造成的原料泄漏并引发火灾；由大量泄漏产生燃烧并聚积大量能量发生爆炸，对周围设施或人员造成损失和伤亡；泄漏的化工原料毒性挥发，并对一定范围人员造成其中毒甚至死亡；泄漏原料具有腐蚀性，对周围设施腐蚀并引发连环效应。由于化工储罐储存的危险化工物质具有易燃、易爆或有毒、腐蚀性，物的不安全状态，或人的不安全行为可能致使大量的易燃，易爆，有毒物质泄漏，造成大量财产损失和人员伤亡。因此，预防和控制化工储罐区的火灾爆炸事故发生，对于减少人员伤亡财产损失，维护社会稳定等有着重要的意义，开展化工储罐区的安全评价工作也日益得到人们重视。而安全评价的方法，多种多样，经历了从定性的安全评价，到定量的安全评价过程，得到了较好的完善，但评价方法是针对不同的评价对象制定出来的，不同的评价方法针对同一评价单元进行评价，其结果会相差很大，使安全管理人员不能客观地了解危险程度，于是，评价方法的选取十分重要，如果评价方法选取不恰当，则评价结果可能与实际情况相去甚远，此时如果按评价结果采取安全措施，一旦发生事故，其后果不堪设想，这就需要一套合理、合适的安全评价模式。1.2 国内外化工储罐区安全评价的研究发展与现状 安全评价又称为安全性评价，危险性评价或风险性评价，安全评价是对系统发生危险的可能性和危害程度进行定性或定量的分析，评价其危险性和发生事故的危害程度，以求最低的事故率，最低的事故损失，我最优的安全效益。安全评价是安全管理和决策科学化基础，是依靠现代科学技术预防事故的具体体现。安全评价技术是起源于上个世纪30年代，当时用于保险行业，在上个世纪60年代，由于美国军事工业需要，安全评价得到了很大的发展，1962年4月，美国公布了第一个有关系统安全的说明书：“空军弹导导弹系统安全”。系统安全工程的发展为预防，预测事故的安全评价奠定了可靠的基础，1964年美国道化学公司根据化工生产特点，首先开发出“火灾，爆炸危险指数评价法”，之后几次修订，到1993年已发展到第七版，它是以单元重要危险物质在标准状态下的火灾、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，计算单元火灾爆炸指数（F&EI），确定危险等级，并提出安全对策措施，使危险降低到人们可以接受的程度。由于其科学合理，得到了世界范围的广泛应用。1974年英国帝国化学公司在DOW法基础上发展推出“蒙德火灾、爆炸、毒性指数法”1。随后由于大量火灾、爆炸事故的发生，如：1974年英国夫利克斯保罗化工厂发生的环己烷蒸汽爆炸事故，死亡29人、受伤109人，直接经济损失达700万美元。1984年12月3日凌晨，印度博帕尔农药厂发生一起甲基异氰酸酯泄漏的恶性中毒事故，造成2500多人中毒死亡，20余万人中毒，深受其害，成为世界上绝无仅有的大惨案。1988年英国北海石油平台因天然气压缩间发生大量泄漏而大爆炸，在平台上工作的230余名工作人员只有67人幸免于难2。事故的发生促使政府、企业规定工程项目，技术开发项目必需进行安全评价，国际劳工组织（ILO）也先后公布了1988年的重大事故控制指南、1990年的重大工业事故预防实用规程和1992年的工作中安全使用化学品实用规程，对安全评价提出了要求。至今，世界各国对安全评价的推广与应用有了普遍的认识，通过安全评价，我们在生产、使用、储存危险化学品过程中，可以明确存在的危险因素、主要危险源，可以评价设备、设施和系统在生产、储存、使用化学品中是否符合有关法律、法规、标准的规定，可以对事故进行预测和分析，避免或降低事故的发生。现在，世界各国各行业所从事的安全评价几乎都沿用风险评价这一术语，唯中国、日本改用安全评价。 而我国长期以来，对化工储罐区的管理主要是靠人工完成的，没有真正意义上的监控系统和风险评价方法，最初对液位的测定都是手动用尺子测定，为了提高对储罐参数采集的精度和保护工作人员的健康，减小工作人员的工作强度，到了90年代初，各储罐基本上配用自动仪表，但具体的数据处理还是由人工完成的。而对于储罐区的安全管理也是靠生产经验和不断发现探索3。 八十年代初期，安全系统工程引入我国，受到许多大中型企业和行业管理部门的高度重视。通过翻译、消化、吸收国外安全检查表和安全分析方法，我国机械、冶金、化工、航空、航天等行业的有关企业开始应用简单的安全分析、评价方法，如安全检查表(SCL)、事故树分析(ATA)、故障类型及影响分析(FMEA)、事件树分析(ETA)、预先危险性分析(PHA)、危险可操作性研究(HAZOP)、作业环境危险评价方法(LEC)等。这一期间的主要特点是安全系统分析方法的应用，解决的问题基本上是系统局部的安全问题。1984 以后，我国开始研究安全评价理论和方法，在小范围内进行安全系统评价尝试。为推动和促进安全评价方法在我国企业安全管理中的实践和应用， 1986年原国家劳动部分别向有关科研单位下达了机械工厂危险程度分级、化工厂危险程度分级、冶金工厂危险程度分级等科研项目4。1987年首先提出对整个企业系统进行安全评价，以利用安全系统工程原理开展安全管理工作，并着手制定部颁标准。随后，许多企业和一些产业部门开始着手安全评价理论、方法的研究与应用。现在，以安全检查表为依据进行企业安全评价已经比较成熟。1988年1月1日原国家机械电子工业部颁布了第一个部颁安全评价标准机械工厂安全性评价标准，受到了企业的普遍欢迎，收到了非常好的效果。该标准的颁布执行，标志着我国的安全管理工作已经跨入一个新的历史时期。同时化工储罐方面，随着生产规模的扩大，储罐区范围也越来越大，贮存的化工原料种类越来越多，工作人员通过常年的工作管理经验和生产部门制定的安全生产计划对储罐区的管理越来越显得在实时性，准确度和合理方面的不足，同时生产自动化的不断提高也对储罐区的安全管理提出更高的要求。随着计算机技术的不断发展，可靠性的不断提高，计算机在工业中的应用越来越多，人们通过计算机对安全事故模型和安全评价模式进行分析，筛选出合适的安全评价方法。 1.3 本文研究内容随着国家、企业对安全工作的重视，位于安全环节最前的安全评价作用尤为突出，现今安全评价系统不断完善，有着许多具备成熟合理科学的评价方法，本文是要对化工储罐区的安全评价方法作简要分析。由于安全评价方法没有明确地规定应用于某一特定行业，可以说是通用的，但不同的评价方法有着其特有的着重点和研究方向，因此现今的评价方法均可用于化工储罐区的风险评价过程，但是针对同一化工储罐区采用不同方法进行评价，其评价结果会相差很大，因此，在对化工储罐区进行风险评价之前我们应该比较分析不同评价方法的差别与长短。化工储罐区常常发生火灾，爆炸，中毒事故，而针对这些事故比较简洁实用的评价方法有DOW化学法和事故后果分析法，所以本文通过对DOW化学法和事故后果分析法的评价过程进行简要说明，并将其应用于一具体苯储罐区进行风险评价，然后对照两种方法的评价结果，对两种安全评价方法进行初步的分析与总结。四川理工学院毕业设计 化工储罐区常用评价方法与分析2 化工储罐区常用评价方法与分析2.1化工储罐区安全评价模式选择的原则2.1.1 引言 化工储罐区贮存的常常为易燃、易爆、有毒物质，由于物质的不安全状态和人的不安全行为，可能致使大量易燃、易爆、有毒物质泄漏，甚至发生火灾，爆炸，人员中毒事故，造成大量人员伤亡和财产损失。因此，预防和控制化工储罐区火灾和爆炸事故的发生对于减少人员伤亡和财产损失，维护社会稳定有着重要意义，对化工储罐区安全评价工作得到人们日益重视，安全评价方法多种多样，但是不同的方法是针对不同的储罐和评价对象制定的，如果选取评价方法不恰当，其评价结果与实际情况可能相差太大，一旦发生事故，可能会造成不可估量的后果和影响，因此，在化工储罐区安全评价中，安全评价方法的选择是非常重要的，在其评价过程中，如果使用了不恰当的评价方法，不仅浪费了工作时间，影响评价工作的正常展开，而且可能导致评价结果严重失真，使安全评价失败。因此化工储罐区的安全评价应遵循以下几项原则。2.1.2 化工储罐区安全评价方法选取原则（1） 针对性原则。针对性是指要具体到所选择的评价系统，充分考虑被评价系统的规模，所贮存的产品特性，储存玩环境等选择安全评价方法。如果储罐内储存的是易燃易爆产品，就要采用火灾、爆炸模型评价方法，如果是毒性就应该选取毒性指数法。（2） 综合性原则。任何安全评价方法都有一定的使用泛围和条件并且都有各自的优点和缺点。例如危险指数评价法一般都适用于化工工艺过程安全评价，并且只是对得到了危险严重程度故障类型和影响因素分析，适用于机械，电气系统的安全评价。目前还没有一种完善的能适用于各行业的安全评价方法，因此，在许多情况下，采用综合型的，而不是单一的评价方法，也是评价对象的复杂化所决定的。（3） 全面性原则。安全评价是实现安全生产的一种管理手段，只有同时对系统的发生事故的可能性和严重程度和引起事故发生的原因进行评价，才能识别出作业相关的危险危害因素，抓获出事故隐患，才能为事故发生后应急救援提供帮助。（4） 动态性原则。系统的安全状态水平会随着系统中各因素的改变而变化。在评价的过程中，应根据分析得出的危险因子提出相应的改进措施，并同时对改进后的系统的安全状态水平进行评价。这样，安全评价作为安全生产的一种手段，从而能够实现安全生产的动态管理5。2.2 化工储罐区安全评价步骤根据化工储罐区的特点和近年来开展安全评价的实践，化工储罐区通常采用图2.1的安全评价模式进行安全评价。化工储罐区预先危险分析 预防措施否 安全检查表是 概率风险分析 事故后果分析 结论与建议 图2.1 化工储罐区安全评价基本模式其具体评价步骤为：（1） 预先危险分析。通过分析，找出该系统可能发生的各种重大事故，如火灾、爆炸、大规模有毒物质泄漏，识别系统中的主要危险危害因素，提出改进系统，预防事故发生的安全措施。主要用于系统可行性研究和初步设计阶段，也可用于系统完成后的运行阶段。（2） 安全检查表。安全检查表是一种较为简单、全面、明了的安全评价方法，编制好安全检查表不但可以用来评价，还可以用来进行日常安全管理。（3） 概率风险分析（PRA）。PRA认为一切事故属于随机事件，不存在发生与不发生的截然界限，只存在发生概率的大小之别。该方法要求基础数据准确、充分，分析过程完整、全面。组成系统的各零部件和子系统发生故障的概率数据的积累不够充分，以及人员失误概率确定困难是该方法不能得到广泛运用的根本原因。（4） 事故后果分析。化工储罐区易发生严重火灾，爆炸或中毒事故，事故后分析尤为重要，火灾爆炸伤害模式和有毒物质泄漏后扩散模式的确定是化工储罐区事故后果分析的关键。（5） 对以上步骤的说明。在应用以上模式进行化工储罐区安全评价时，应有准确，充分的组成系统各零件和子系统发生故障的概率数据和人员失误数据6。2.3 DOW化学火灾、爆炸指数法 2.3.1 DOW火灾法的简介 道（DOW）化学公司火灾爆炸危险指数评价方法，简称DOW法，是对工艺装置及所含物料的潜在火灾、爆炸和反应性危险用逐步推算的方法进行客观评价。评价过程中定量的是以住事故的统计资料、物质潜在能量和现行安全防灾措施的状况。该评价的目的是：（1） 客观地量化潜在火灾、爆炸反应性事故的固有危险性、实现危险性及预期损失；（2） 确定可能引起事故发生或使事故扩大的设备；（3） 向管理部门通报潜在的火灾、爆炸危险性；（4） 使有关人员了解各工艺部分可能造成的损失，并帮助其潜在事故的严重性和总损失的有效而经济的途径7。道化学指数法主要用于按规划设计运行的化工、石化企业生产、储存装置火灾和爆炸危险性。尽管该方法在标准的选取和参数的确定等方面还有一定的缺陷，需要进一步和完善，但目前仍是石油、化工企业定量安全评价中采用最广泛的方法。2.3.2 DOW火灾法的具体方法 DOW火灾法运用大量实验数据和实验结果，以被评价单元中的重要物质的物质系数（MF）为基础，用一般工艺危险系统（F1）确定影响事故损失大小的主要因素，特殊工艺危险系数（F2）表示影响事故发生概率的主要因素。MF、F1和F2 乘积为火灾爆炸危险指数，用来确定事故的可能影响区域，估计所评价生产过程中发生事故可能造成的破坏；由物质系数（MF）和单元工艺危险系数（F3= F1F2）得出单元危险系数（DF），从而计算评价单元基本最大可能刚才产损失（基本MPPD），然后再对工程中拟采取的安全措施取补偿系数（C），确定发生事故时实际最大可能财产损失（实际MPPD），进而确定最大可能工作日损失（MPDO）和停产损失（BI）。该方法最大特点是能用经济损失的大小来反映生产过程中火灾爆炸性的大小和所采取安全措施的有效性。DOW化法的评价步骤如下：（1） 确定单元。（2） 求取单元内的物质系数。（3） 按单元工艺条件，将采用适当的危险系数，分别计入“一般工艺危险系数”和“特殊工艺危险系数”栏目中。（4） 用一般工艺系数和特殊工艺危险系数相乘得出工艺单元危险系数。（5） 将工艺单元危险系数和物质系数相乘，求出火灾爆炸危险指数(F&EI)。（6） 用火灾，爆炸指数查出单元的暴露区域半径，并计算其面积。（7） 查出单元暴露区域内所有设备的更换价值，确定危害系数，求出最大可能财产损失（MPPD）。（8） 应用安全补偿系数乘以MPPD，确定实际MPPD。（9） 根据实际最大可能财产损失，确定最大损失工作日（MPDO）。（10） 用停产损失工作日确定停产损失（BI）。在第（5）步求出火灾爆炸危险指数F&EI后，根据表2.1划分的危险等级判断工艺单元的固有危险性。表2.1 F&EI及危险等级F&EI危险等级F&EI危险等级1-60最轻128-158很大61-96较轻大于159非常大97-127中等道化学评价程序如图2.2所示：选取工艺单元确定物质系数MF计算一般工艺系数F1计算特殊工艺系数F2确定工艺单元危险系数F3=F1F2计算安全补偿系数确定火灾爆炸指数F&EI=F3MF确定暴露面积确定暴露区内财产更换价值确定财产损失BI确定危害系数确定最大损失工作日MPPO确定实际最大可能财产损失MPPD确定基本最大可能财产损失MPPD图2.2火灾爆炸指数法评价过程2.3.3 DOW火灾方法评述 道化学法对指数法的采用使结构复杂的系统和用概率难以表达其危险性的单元进行有了可行的方法，该方法操作简单，不采用复杂的数理模型，无深奥的理论而容易掌握，是目前运用较多的评价方法之一，有石油化工等领域运用较多。评价指数值同时含有事故频率和事故后果两个方面的因素。该方法缺点是：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相互作用关系未予以考虑；各因素间乘积或相加的方法处理，忽视了各因素间重要性差别；评价至开始起就用指标值给出，使得评价后期对系统安全的改进工作困难。2.4 事故后果分析法 事故后果分析也就是假设发生事故，对发生事故的影响的损失进行分析，通常化工储罐发生事故有火灾事故，爆炸事故和中毒事故，本文通过事故后果分析法重点介绍火灾事故和爆炸事故，由于该方法是建立在假设的基础上，再运用数学模型和小型试验进行验证，所以和真实情况有一定的出入，但对于化工储罐区的风险评价有一定的参考作用。该方法分为火灾和爆炸两种模式，该方法把储罐区易燃气体、液体引起的火灾分为：池火，喷射火，火球和爆炸，固体火灾和突发火几种，而把爆炸简单分为物理爆炸和化爆炸两种进行分析的。2.4.1 火灾事故易燃、易爆的气体、液体泄漏后遇到引火源就会被点燃而着火燃烧。它们被点燃后的燃烧方式有池火、喷射火、火球和突发火4种。我们这里主要介绍对池火事故的评价和计算方法。（1） 池火。池火即是可燃液体从罐体泄漏出来，在地面形成液池，或流到水面并发生燃烧的现象。池火事故的分析主要对象有：燃烧速度，火焰高度，热辐射通量，目标入射热辐射强度。 燃烧速度的计算：可燃液体的沸点高于环境温度时，液体表面上单位面积的燃烧速度dm/dt为： dm （2.1）式中：dm/dt单位表面积燃烧速度，kg/(ms)； 液体燃烧热；J/kg； 液体的比定压热容；J/(kgK)； 液体的沸点，K； 环境温度，K； H液体的气化热，J/kg。可燃液体沸点低于环境温度，如储存的液化可燃气体，其单位面积的燃烧速度dm/dt为： （2.2） 式中各符号意义与上式相同。 一些特殊的液体燃烧速度也可以从化池手册中查到。如下表2.2列举几例：表2.2一些物质燃烧速度表8物质燃烧速度（Kg/）苯165.37乙醚125.84车用汽油91.98甲苯138.29 火焰高度计算：设液池为一半径为r的圆池子，其火焰高度可按下式计算 （2.3） 式中:h 火焰高度；m； r液池半径；m； 周围空气密度，kg/m3； G 重力加速度，98m/s2； dm/dt燃烧速度，kg/(m2s)。 热辐射通量计算：液池燃烧时放出的总热辐射通量可以通过以下式子计算： （2.4）式中：Q总热辐射通量，W； 效率因子，可取013035；目标入射热辐射强度计算：假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离(X)处的入射热辐射强度为： （2.5）式中：I热辐射强度，w/m2； Q总热辐射通量；W； 热传导系数，在无相对理想的数据时，可取值为1； X目标点到液池中心距离，m。 （2）喷射火，加压的可燃物质泄漏时形成射流，如果在泄漏裂口处被点燃，则形成喷射火。这里可以用一种包括气流效应在内的喷射扩散模式的扩展方法进行计算。 （3）火球和爆燃，火球和爆燃是由于低温可燃液化气由于过热，容器内压增大，使容器爆炸，内容物释放并被点燃，发生剧烈的燃烧，产生强大的火球，形成强烈的热辐射。其火球半径，火球燃烧时间和其释放能量都可以通过计算得出。 （4）固体火灾，固体火灾的热辐射参数按点源模型估计。此模型认为火焰射出的能量为燃烧的一部分，并且辐射强度与目标至火源中心距离的平方成反比。可以通过下面公式进行计算9： （2.6） 式中：目标接受到的辐射强度，Wm2； 辐射系数，取=025； 燃烧速率，kg/s； 燃烧热，Jkg； 目标至火源中心间的水平距离，m。 （5）突发火，泄漏的可燃气体、液体蒸发的蒸气在空中扩散，遇到火源发生突然燃烧而没有爆炸。此种情况下，处于气体燃烧范围内的室外人员将会全部烧死；建筑物内将有部分人被烧死。突发火后果分析，主要是确定可燃混合气体的燃烧上、下极限的边界线及其下限随气团扩散到达的范围。为此，可按气团扩散模型计算气团大小和可燃混合气体的浓度。火灾损失的计算：火灾是能过热辐射对周围的物或人造成损害或伤害，火灾损失的的计算也是建立在火灾辐射能量的研究上的，通过查询得不同热辐射强度所造成的伤害和损失如表2.3：表2.3不同辐射强度伤害损失10热辐射强度/对设备的损坏对人的伤害37.5操作设备全部损坏1%死亡率（10s）100%死亡率（1min）25在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量重大烧伤（10s）100%死亡率（1min）12.5在火焰时，木材燃烧、塑料融化的最低能量I度烧伤（10s）1%死亡率（1min）4.020s以上皮肤疼痛1.6长期辐射无不舒服感觉从表中可以看出，在辐射能量等级较低时，辐射时间短时不会对人造成大的伤害，此时应该加紧转移人员或寻找掩体。2.4.2 爆炸事故 爆炸是一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体的膨胀来实现。爆炸的分类标准多种，但是对于化工储罐区我们简单将其分为化学爆炸和物理爆炸两种。 物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外界做功（产生破坏）。如可燃气体、蒸气与空气混合形成爆炸。化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中物质的化学性质发生了变化，爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸有三要素，即反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。物理爆炸产生能量的计算： 当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理性爆炸，爆炸能量可以通过下式计算： （2.7）式中：气体的爆破能量，kJ；P容器内气体的绝对压力，MPa；V容器的容积，m；k气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。其中气体的绝热指数是可以通过查询化学相手册得到。 当压力容器中介质为液体时，爆炸能量计算如下 （2.8）式中：常温液体压力容器爆炸时释放的能量，kg； p液体的压力(绝)，； V容器的体积，m3； 液体在压力p和温度T下的压缩系数，。 （2）化学爆炸释放能量计算：蒸气云爆炸能量：对蒸气云爆炸（UVCE）事故进行定量分析，可用TNT当量法来预测其爆炸严重度。TNT当量： （2.9） 式中蒸气云的TNT当量，kg； 地面爆炸系数，取=1.8； 蒸气云的TNT当量系数，取值范围为0.02%14.9%； 蒸气云中燃料的总质量：kg； 燃料的燃烧热，kJ/kg； TNT的爆热，=41204690kJ/kg11。得出TNT当量后可以通过相关公式计算出蒸气云爆炸时的死亡半径，重伤半径，轻伤半径，这里不作详细说明。沸腾液体扩展蒸气爆炸能量：沸腾液体扩展蒸气爆炸指液化介质储罐在外部火焰的烘烤等条件下突然破裂，压力平衡破坏，介质急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。BLEVE模型用于模拟评价与分析沸腾液体扩展蒸气爆炸事故的后果严重度、危险等级和灾害影响范围。其爆炸损害计算：储罐区最大储存时总能量12： E=WQ （2.10）式中：E储罐区最大储存量时总能量，KJ； W罐区储物总质量，Kg； Q储存物燃烧热，KJ/Kg。蒸气云伤害半径计算： （2.11） 式中：C爆炸实验常数, 取决于损害等级, 取值为0.030.4(不同取值损害程度见表2.4) N爆炸发生系数, 根据荷兰应用科学院 TNO( 1979) 标准，取10%。 表2.4不同爆炸常数伤害表13损害等级C设备损害人员伤害10.03重创建筑物及设备1%死于肺部伤害50%耳膜破裂50被碎片击伤20.06损坏建筑物外表1%耳膜破裂1%被碎片击伤30.15玻璃破碎被碎玻璃击伤40.410玻璃破碎通过式2.11和表2.4则可计算出不同伤害程度的半径。3苯储罐区安全评价过程与比较分析3.1 苯的性质和储罐区基本状况苯（Benzene, ）在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。苯是一种碳氢化合物也是最简单的芳烃。它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯是一种石油化工基本原料。现有一苯储罐区,假设评价单元影响区域内的财产价值(装备、设施等的总投资)为A 万元 ，该储罐区长120米，宽30米，围护墙高1.5米。共有10 个贮罐，罐高5M，贮罐内存放的物质全部为苯，本文仅就存放苯的情况进行安全评价。贮罐内存放苯时的基本情况见表3.1 所示。 表3.1 储罐区储放苯情况表容积温度工作压力装满度60*10常温约高于常压80% 3.2对苯储罐的安全方法选择和具体评价内容 由于苯是易燃性液体，且有一定的毒性，我们应该采用道化学法进行安全评价，且在道化学法基础上重视其毒生影响，采用DOW火灾、爆炸、毒性指数法进行近一步评价与分析。本文采用DOW化学法和重大危险源法进行比较与评价。3.3用DOW化学法对苯罐区进行安全评价3.3.1苯储罐区的火灾爆炸危险指数（MF)的确定 MF是表述由燃烧或化学反应引起的火灾、爆炸过程中潜在的能量释放尺度，其数值的大小由美国消防协会规定的物质、（分别代表物质的燃烧性和化学性）决定的，以上数值查询道化学公司化学物质系数表（表3.2）可得：=16 表3.2 苯物性表14化学物名称物质系数MF燃烧热Hc毒性系数Nb苯1617.32燃烧系数Nf化学不稳定性闪点F沸点F30121763.3.2苯的一般工艺危险系数（F1）的确定 一般F1危险是确定事故损害大小的主要因素，其中包括基本危险系数和其它六个方面：放热反应，吸热反应，物料的处理与输送，封闭单元或室内单元，通道，排放和泄漏控制，所有七项取值之和就为单元一般F1。以上六个方面并不是每项都采取，而是根据实际情况选取。 在本案例中，基本危险系数取1.0，由于苯是处于储存状态，无放热吸热反应，因此不考虑其危险系数，物料处理与输送。本项用于评价工艺单元在处理、输送和储存物料时潜在的火灾危险性。苯储罐为物料储存装置, 对于储存于储罐内的可燃液体, 苯易燃性NF = 3, 危险系数取0.85；通道，储罐周围有与公路相连的消防通道, 且设有处于待用状态消防阀, 符合规范要求时, 该项系数不取值；排放和泄漏控制。此系数是针对大量易燃、可燃液体溢出危及周围设备的情况,不合理的排放设计将成为造成重大损失的原因。本罐区设有防火堤防止泄漏液体流入其他区域, 但由于储罐为露天布置, 危险系数取0.5；封闭单元和室内单元。处理易燃液体或气体的场所为敞开式, 有良好的通风, 以便能迅速地排出泄漏的气体和蒸汽, 减少了潜在的爆炸危险。封闭区域定义为有顶且三面或多面有墙的区域。储罐为露天敞开布置, 不取该项系数。则本案中苯的一般工艺危险系数F1=1+0.85+0.5,则F1=2.3515。3.3.3苯的特殊工艺危险系数（F2）的确定 特殊工艺危险系数( F2 ) 是影响事故发生可能性的主要因素, 特定的工艺条件是导致火灾爆炸事故的主要原因。特殊工艺危险系数有:（1）毒性物质。苯具有一定的毒性，危险系数为：0.2Nh,因为由表3.2得知苯的Nh=2，则其毒性危险系数为0.4.（2）释放压力。操作压力高于大气压时, 由于高压可能会引起高速率的泄漏, 因此要采用危险系数。本案例储罐为常压设备, 该参数不取值。（3）燃烧范围或其附近的操作。某些操作导致空气引入并夹带进入系统, 空气的进入会形成易燃混合物进而导致危险。对于易燃性NF = 3 的原苯储罐, 在苯泵出或突然冷却时可吸入空气, 危险系数取0.5。（4）易燃和不稳定物质的数量。易燃和不稳定物质的数量分为工艺中的液体和气体、储存中的液体和气体。本案例为苯储罐贮存的易燃液体，600立方米的储罐贮存苯约480立方米，密度为：878.6量，计算总重量为：421728Kg，即贮存量为：5406769mol，燃烧Hc=54067693264.4kJ/mol =176.4JK。由贮存总能量与物质危险系数曲线图可以查得该项系数为：1.5。（5）腐蚀与磨蚀。腐蚀速率按小于0.127mm/ 年取值, 系数为0.2016。小是由（6）泄漏。管阀等处可能产生轻微泄漏取值,系数为0.1国消（7）明火设备的使用。当易燃液体、蒸汽泄漏时，工艺中明火设备的存在额外增加了引燃的可能性。本案例储罐区工艺单元无明火设备，该项参数不取值。但是加热炉等使用明火的设备在评价单元中, 或其附近有各种工艺单元, 需计算危险参数。（8）转动设备。单元内大容量的泵等转动设备可能带来危险，应选取相应系数。特殊工艺危险系数还包括负压操作、粉尘爆炸、低温和热油交换系统四项危险参数，但上述参数在油气集输生产中一般不涉及，故本案例不进行探讨。（9）低温，根据DOW法，碳钢结构装置或储罐，危险系数取0.3。综上所术，则以苯储罐为评价单元的特殊式艺系数F2为：F2=1.0+0.4+0.5+1.5+0.2+0.1+0.3=4。 F3=F1F2=2.354=9.4。3.3.4火灾爆炸危险指数确定 F&EI是F3和MF的乘积，即F&EI=F3MF，它是用来估计生产过程中事故可能造成的破坏程度，故本案中F&EI=9.416=150.4.对照表2.1可知，在没有采取任何防火防爆工艺措施的情况下，该罐区处于“很大”危险等级区。3.4安全措施补偿 一个大型化工装置或储罐除了满足基本的设计规定之外，根据经验提出的安全措施也已证明是有效的，它不仅能够预防严重事故的发生， 也能降低事故的发生概率和危害。安全措施可分为3类：工艺控制C1,物质隔离C2、防火措施C3。3.4.1工艺控制补偿系数C1的确定其各项系数取值如表3.317,由各项系数乘积求得C1=0.85表3.3苯储罐区各项工艺控制补偿系数16项目应急电源冷却抑爆装置紧急停车计算机控制操作规程其它工艺补偿系数范围0.980.97-0.990.84-0.980.96-0.990.93-0.990.91-0.990.91-0.98采取补偿系数0.980.970.980.990.990.960.97 3.4.2物质隔离补偿系数C2的确定其各项系数取值如表3.4，由各项系数乘积求得C2=0.876表3.4苯储罐区物质隔离系数项目远距离控制阀备用卸料装置排放系统连锁装置补偿系数范围0.96-0.980.96-0.980.91-0.970.98采取补偿系数0.960.970.960.983.4.3 防火措施补偿系数C3的确定其各项取值如表3.5，由各项系数求得C3=0.736 表3.5苯化工储罐区防火补偿系数17项目泄漏检测装置钢质结构消防供水喷洒系统泡沫装置手提式灭火器电缆保护水幕补偿系数范围0.94-0.980.95-0.980.94-0.970.74-0.970.92-0.970.93-0.980.94-0.980.97-0.98采取补偿系数0.980.980.940.970.970.950.940.973.4.4 安全补偿系数C的确定 根据安全补偿系数公式C=C1C2C3，可计算苯储罐区单元的安全补偿系数C=0.850.8760.736=0.548。3.5工艺危险汇总工艺单元危险分析汇总以及F&EI是用来制定生产装置风险管理程序的有效工具，它提供了一种识别单元中其它危险因素的方法, 这可使得单元的所有危险因素能被发现。3.5.1火灾爆炸指数F&EI 根据章节3.3中的计算该单元在安全措施补偿前火灾爆炸指数F&EI（前）=150.4，火灾爆炸危险风险“很大”，采取安全补偿措施后的F&EI(后)=F&EI(前)安全补偿系数C=150.40.548=82.4，对照表2.1可知采取安全补偿措施后，属于“较轻”危险等级。3.5.2暴露半径和暴露区域暴露半径表明了单元危险区域的平面分布， 是以一个工它艺设备的关键部位为中心，以暴露半径为半径的圆，如果设备较大， 则以从设备表面向外量取暴露半径, 暴露区