化工安全工程：第五章 重大危险源辨识与安全评价

1、5 重大危险源辨识与安全评价重大危险源辨识与评价技术是重大危险源安全管理中的一项基础性工作，是依靠现代科学技术来预防工业重大事故的具体体现。通过进行重大危险源辨识与评价，可以掌握企业或生产过程的安全生产状况，明确安全整顿目标，提高设施、设备的本质安全水平和安全管理水平，实现安全和生产的同步发展，使安全生产工作真正转移到以预防为主的轨道上来，真正落实“安全第一，预防为主”的工作方针。重大危险源的辨识和评价技术分为辨识和评价两个方面。15.1 危险化学品重大危险源辨识21976年，英国重大危险源咨询委员会(MH)首次向英国卫生与安全监察局提交了建议的重大危险源标准；1979年，MH又对辨识重大危险

2、源的标准进行了修改，临界量值从极毒物质100g到一般易燃易爆液体10000t不等。英国美国1992年，美国政府颁布了高度危险化学品处理过程的安全管理标准，对重大危险源辨识提出了规定，规定了137种易燃、易爆、强反应性及有毒化学物质及其临界量；随后，美国环境保护署(EPA)又颁布了预防化学泄漏事故的风险管理程序(RMP)标准，对危险源的确认做出了规定。3国际劳工组织于1993年通过了预防重大工业事故公约。此外，在国际劳工组织支持下，印度、泰国、马来西亚和巴基斯坦等都建立了国家重大危险源辨识标准。1993年澳大利亚国家职业安全卫生委员会颁布了重大危险源控制国家标准，各州将用该标准作为控制业重大危险

3、源的立法依据。中国1997年，原劳动部在北京、上海、天津、深圳、青岛和成都6个城市开展了重大危险源普查试点工作，取得了良好的成就。制定颁布国家标准危险化学品重大危险源辨识(GB18218-2009)；并对危险化学品的范围和临界量进行了修订，同时取消了生产场所与储存区危险品临界量之间的区别。45.1 危险化学品重大危险源辨识5.1.1 危险源、重大危险源及其分类物质的危险性及其数量指可能引起事故的根源，它指系统、过程或设备的可能造成事故、造成人员伤害、财产损失或环境破坏的危险物质、生产装置、设施或场所以及个人作业的不安全行为或组织管理失误等。GB18218-2009危险化学品重大危险源辨识：长期

4、或临时地生产、加工、搬运、使用或储存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。重大危险源危险源危险品临界量5危险源分类第一类危险源(也称静态危险源)系统中存在的、可能发生意外释放的能量(能源或能量载体)或危险物质。产生、供给能量的装置、设备;人体或物体具有较高势能的装置、设备场所;能量载体;一旦失控可能造成巨大能量的装置、设备、场所，如强烈放热反应的化工装置等;一旦失控可能发生能量蓄积或突然释放的装置、设备、场所，如各种压力容器等;危险物质，如各种有毒、有害、可燃烧爆炸的物质等;生产、加工、储存危险物质的装置、设备、场所;人体一旦与之接触将导致能量意外释放的物体。第二类危险源导致能量或

5、物质约束或限制措施破坏或失效的各种原因，它通常包括人的失误、物的障碍、环境因素。人的失误即人的行为的结果偏离了预定的目的；物的障碍即是由于性能低下不能实现预定功能的现象；环境因素包括温度、湿度、照明、粉尘、噪声、振动等物理因素。第三类危险源管理缺陷、组织失误(组织程序、组织文化、组织规则等)、管理决策失误、系统扰动等，造成生产系统畸变、破损失调、运行无序等不安全因素称为第三类危险源。动态危险源6重大危险源分类按危害形式分类：火灾、爆炸、毒物泄漏。按相似相容性原则分类：易燃、易爆、有毒物质的储罐区(储罐)；易燃、易爆、有毒物质的库区(库)；具有火灾、爆炸、中毒危险的生产场所；企业危险建(构)筑物

6、；压力管道；锅炉；压力容器。7第一类危险源的存在是事故发生的前提，没有第一类危险源就谈不上能量或危险物质的意外释放，也就无所谓事故。如果没有第二类危险源和第三类危险源对第一类(静态)危险源的动态触发，也不会发生能量或危险物质的意外释放，第二类危险源和第三类危险源的出现是第一类危险源导致事故的必要条件。在事故发生发展过程中，这三类危险源相互依存、相辅相成。第一类(静态)危险源在事故时放出的能量是导致人员伤亡和财产损失的能量的主体，主要决定事故后果的严重度；第二类和第三类危险源(统称为动态触发型危险源)出现的难易程度决定事故发生的可能性的大小。8决定事故发生的严重度前提条件后果静态危险源（第一类危

7、险源）第二类危险源动态触发型危险源第三类危险源伤亡损失事故财产损失能量或危险物质意外泄放95.1 危险化学品重大危险源辨识5.1.2 重大危险源辨识标准我国在GB18218-2009危险化学品重大危险源辨识标准中提出了142种物质及它们的危险临界量，其中包括:爆炸性固体物质(26种)易燃物质(34种)活泼性物质(21种)有毒性物质(61种)105.1 危险化学品重大危险源辨识5.1.3 重大危险源物质临界量的计算爆炸性固体物质的临界量可采用TNT当量法来计算。对爆炸性固体物质而言，如果某次爆炸事故的危险性与xkgTNT炸药爆炸危险性相当，则称此爆炸的危险性为xkgTNT当量。TNT当量法是以G

8、B18218-2009危险化学品重大危险源辨识中的三硝基甲苯(TNT)的临界量为标准，若数量为x的其他爆炸性固体物质的爆炸危险性与5t TNT爆炸危险性相当，则 x1为该爆炸性固体物质的临界量。5.1.3.1爆炸性固体物质临界量的计算11易燃易爆液体物质临界量可采用汽油当量法进行定义。对易燃易爆液体物质而言，如果某次事故燃爆危险性与m kg汽油燃爆危险性相当，则称此燃爆的危险性为m kg汽油当量。汽油当量法以GB 18218-2009危险化学品重大危险源辨识中的汽油临界量为标准，若数量为xt的其他易燃易爆液体物质的燃爆危险性与2t汽油燃爆危险性相当，则xt为该易燃易爆液体物质的临界量。5.1.

9、3.1易燃易爆液体物质临界量的计算125.1.3.1易燃易爆气体物质临界量的计算易燃易爆气体物质的临界量可按甲烷当量法进行计算。对易燃易爆气体物质而言，如果某次事故燃爆危险性与m kg甲烷燃爆危险性相当，则称此燃爆的危险性为m kg甲烷当量；气体物质燃烧爆炸危险性也是由它本身固有能量和外界诱发能量决定的，考虑可采用下式计算易燃易爆气体物质临界量：5.1.3.4有毒物质临界量的计算5.2 重大危险源辨识与安全评价13对于现代化的化工生产装置须实行现代化安全管理，也就是从系统的观念出发，运用科学分析方法识别、评价、控制危险，使系统达到最佳安全。应用系统工程的原理和方法预先找出影响系统正常运行的各种

10、事件出现的条件，可能导致的后果，并制定消除和控制这些事件的对策，以达到预防事故、实现系统安全的目的。辨别危险、分析事故及影响后果的过程就是危险性分析。14危险性分析有定性分析和定量分析两种类型：定性分析找出系统存在的危险因素，分析危险在什么情况下能发生事故及对系统安全影响的大小，提出针对性的安全措施控制危险。定性危险性分析也就是对系统进行危险性评价。定量分析在定性分析的基础上，进一步研究事故或故障与其影响因素之间的数量关系，以数量大小评定系统的安全可靠性。定量危险性分析也就是对系统进行安全性评价。本章共介绍了5种危险性分析方法，重点讲述3种比较常用的方法：安全检查表，预先危险性分析，危险与操作

11、性研究,事件树分析和事故树分析。5.2.1 安全检查表15安全检查表( Safety Check List，SCL )是进行安全检查和诊断的清单。它由一些有经验的并且对工艺、设备及操作熟悉的人员，事先对检查对象共同进行详细分析、充分讨论，列出检查项目和检查要点并编制成表，表中详细列出了检查对象、检查项目（内容）、检查结果等，能够直观地反映检查对象的安全状态。安全检查表是最早开发的一种系统危险性分析方法，也是最基础、最简便、应用最多的识别危险的方法。对于比较复杂的系统，在编制安全检查表时，通常是将系统分割成若干个子系统，按子系统编制安全检查表。在我国目前安全检查表不仅用于定性危险性分析，有的还对

12、检查项目给予量化，用于系统的安全评价。16安全检查表的优点：安全检查表能够全面找出生产装置的危险因素和薄弱环节。安全检查表是由各种专业人员事先经过充分的分析和讨论，集中了大家的智慧和经验而编制出来的，按照安全检查表进行检查就会避免传统安全检查时的一些弊端。安全检查表简明易懂，易于掌握，实施方便。安全检查表应用范围广。包括项目的设计、施工、验收；机械设备的设计、制造，运行；装置的日常操作、作业环境、运行状态及组织管理等各个方面都可应用。安全检查表的编制比较容易掌握。编制安全检查表没有一个固定的格式，可以根据企业的情况边做边完善；编制的依据之一是有关安全的规程、规范和标准。 运用安全检查表可以对系

13、统进行安全性评价。安全检查表编制的步骤和依据:安全检查表编制的步骤：由安全职能部门牵头，组成一个由工艺、设备、操作及管理人员的编制小组，大致按以下几步开展工作：熟悉系统：详细了解系统的结构、功能、工艺流程、操作条件、设备布置和已有的安全卫生设施等。搜集有关安全的法规、标准和制度及同类系统的事故资料，作为编制安全检查表的依据。按功能或结构将系统划分成若干个子系统。逐个列出潜在的危险因素。确定安全检查表的检查内容和要点，并按照一定的格式列成表。安全检查表的种类和内容:主要内容：从安全方面检查总图布置、工艺装置布置、安全装置与设施、消防设施、工业卫生措施、危险物品的储存和运输等设计内容。常用于设计人

14、员对工程项目安全设计和安监局进行安全审查。(一)设计审查用安全检查表主要内容：厂区各生产工艺和装置的安全性、重点部位、安全装置与设施、危险品的贮存和使用、消防通道与设施、操作管理与遵章守纪等。常用于设计人员对工程项目安全设计和安监局进行安全审查。(二)厂级安全用检查表主要内容：工艺安全、设备状况、产品和原料的合理存放、通风照明、噪声振动、安全装置、消防设施、防护用具、安全标志及操作安全等。主要用于车间定期安全检查和预防性安全检查。(三)车间安全用检查表19安全检查表的种类和内容:主要内容：根据岗位的工艺与设施、危险部位、防灾控制要点等确定。重点是防止操作失误、内容具体、简明易行。主要用于班组日

15、常安全检查、自查互查和安全教育。(四)工段与岗位安全检查表主要内容：用于专业性安全检查或特种设备安全检查。如：锅炉压力容器、特种作业人员的安全技术考核等。(五)专业性安全用检查表安全检查表的格式:安全检查表的格式应根据检查项目而设计，不可能完全一致。用于定性危险性分析的检查表一般包括：类别、项目内容、检查结果、检查日期和检查人等；检查内容一般采用提问式，结果用“是”或“否”表示；也可用肯定式。用于安全评价的检查表应考虑检查评分的需要设置评分栏目。23编制和使用安全检查表应注意的问题：检查内容尽可能系统而完整，尤其对可能导致事故的关键因素不能漏掉，应突出重点。各类检查表因适用对象不同，检查内容应

16、有所侧重。凡重点危险部位应单独编制检查表，对能导致事故的所有危险因素都要列出。每项检查内容要定义明确、便于操作。安全检查表要根据工艺或设备的变更而及时修改，适应生产实际的需要。对查出的问题要及时反馈到有关部门并落实整改措施。每一个环节实施人员都要签字，责任明确。5.2.2 预先危险性分析24预先危险性分析(Preliminary Hazard Analysis)是指在一项工程活动之前(包括设计、施工、生产和维修等)，对系统存在的各种危险因素、出现的条件以及导致事故的后果进行宏观的、概略的分析，以便提出安全防范措施。25预先危险性分析步骤熟悉系统在危险性分析之前，必须先对系统的生产目的、工艺流程

17、、操作条件、设备结构、环境状况，同类装置或设备发生事故的资料，进行广泛地搜集并熟悉和掌握。识别危险找出系统存在的各种潜在危险因素。可将系统划分成若干个子系统，按子系统进行查找。分析触发事件触发事件亦即危险因素显现的条件事件。如液化石油气储存在钢瓶里是不会发生火灾的，但泄漏出来可能发生火灾。液化石油气泄漏的原因就是触发事件。找出形成事故的原因事件危险因素出现以后要发展为事故还需要一定的条件，这就是事故的原因事件。26预先危险性分析步骤确定事故情况和后果 危险因素查出以后，能导致什么样的事故，造成怎样的破坏后果，需进行推测。划分危险因素的危险等级 在系统或子系统查出的危险因素可能有很多，为使采取安

18、全措施时有轻重缓急、先后次序，对这些危险因素按造成后果的严重程度划分成四个危险等级。制定安全措施 针对危险因素出现条件及形成事故的原因制定相应的安全措施。危险等级影响程度定 义1级安全的尚不能造成事故2级临界的处于事故的边缘状态，暂时还不会造成人员伤亡和财产损失。应予已派出或采取措施。3级危险的必然会造成人员伤亡和财产损失，要立即采取措施4级破坏性的会造成灾难性事故（伤亡严重、系统破坏），必须立即排除27例：无水氟化氢系统成品储存单元预先危险性分析表。氟化氢是一种极强的腐蚀剂，有剧毒。它是无色的气体，但是在空气中，只要超过3ppm就会产生刺激的味道。氢氟酸可以透过皮肤黏膜、呼吸道及肠胃道吸收，

19、若不慎发生氢氟酸暴露，应立即用大量清水冲洗20至30分钟，然后以葡萄酸钙软膏或药水涂抹；若不小心误饮，则要立即喝下大量的高钙牛奶，然后紧急送医处理。单元操作的内容是将制得的无水氟化氢经冷凝器冷凝后存储在储罐内。为保持氟化氢呈液体状态，储罐外面装有夹层，通过循环冷冻盐水降温。储罐内的氟化氢在需要时通过管道充装到气瓶内，气瓶内充装液体的量用磅秤计量。28系统单元危险危害因素触发事件现象事故情况事故原因后果等级措施无水氢氟酸生产系统成品储存包装单元充装时氢氟酸泄漏气瓶充装过量气瓶腐蚀穿孔储罐压力过高阀门、管道连接处密封不良；拆卸时钢瓶内有残液夹套内强制循环；液位报警；防液堤；刺激性气味人员中毒或灼伤

20、人员现场违规操作；无个体防护用品中毒灼伤，严重可致死通风排毒；密封检查；残液处理；个人防护；现场设急救药品和措施329预先危险性分析的特点：适应范围广，凡能对系统造成影响的人、物、环境中潜在的危险有害因素都可用于识别和分析；方法简便，容易掌握；既要找出危险因素出现的条件，也要分析危险转变成事故的原因，可以使安全措施全面和具体。预先危险性分析一般作为定性分析手段。预先危险性分析表与安全检查表的区别预先危险性分析表侧重于分析和提出对策，比较深入和全面，多用于专业分析；安全检查表侧重于表述检查结果，明确指出符合与否，一般企业的安全生产管理都可以使用。5.3 危险和操作性研究 30危险和操作性研究(H

21、azard and Operability Studies， HAZOP)是查明生产装置和工艺过程中工艺参数及操作控制中可能出现的偏差，并针对这些偏差，找出原因、分析后果，提出对策的一种分析方法。HAZOP分析方法是英国帝国化学工业公司（ ICI）为解决除草剂制造过程中的危害于1960年代发展起来的一套以引导词（Guide Words）为主体的危害分析方法，用来检查设计的安全以及危害的因果来源。31HAZOP分析的目的是系统、详细地对工艺过程和操作进行检查，以确定过程的偏差是否导致不希望的后果。该方法可用于连续或间歇过程，还可以对拟订的操作规程进行分析HAZOP分析过程将列出引起偏差的原因、后

22、果，以及针对这些偏差及后果已使用的安全装置，当分析确信对这些偏差的保护措施不当时，将提出相应的改进措施。HAZOP分析方法是团队合作，即各个专业、具有不同知识背景的人员所组成的分析组一起工作比他们独自一人单独工作更具有创造性与系统性，能识别更多的问题。32HAZOP分析步骤：建立分析小组 小组召集人应具备工业安全及实际进行危害分析及实际进行危害及可操作性分析经验的资深工程师担任。生产工程师：熟悉基本设计、程序模拟；系统工程师：熟悉生产线及仪器图及基本设计规范；品质工程师：熟悉标准操作步骤及标准；仪控工程师：具备设备及控制系统选择经验；安全工程师：了解安全标准、法规、安全管理等；其他专业人员：工

23、业卫生专业人员、电机工程师、维修工程师等。33HAZOP分析步骤：搜集必要的资料和数据 流程图、管线及仪表图、设计标准 流程说明、质能平衡、生产计划、生产目标 设备规格、设备布置图 公共及支援设施说明 操作步骤及维修计划将系统划分为若干个部分 根据工艺流程和操作条件，将分析对象划分为若干个适当的部分（分析节点）。明确各部分的供能及正常的参数和状态。34节点划分示意图35序号 节点类型序号 节点类型1 管线10 热交换器2 泵11 软管3 间歇式反应器12 操作步骤4 连续式反应器13 公用工程和服务设施5 罐、槽、容器14 其他6 塔7 压缩机8 鼓风机9 炉子常用节点类型36HAZOP分析步

24、骤：分析偏差 从某一部分开始，以正常的工艺参数和操作条件为标准，逐项分析可能发生的各种偏差，找出原因及可能产生的后果，并确定防范措施。将分析结果列表。37HAZOP分析引导词及其意义引 导 词意 义NONE(空白）设计或操作要求的指标和事件完全不发生；如无流量无催化剂MORE（过量）同标准值相比，数值偏大；如温度、压力、流量等数值偏高LESS（减量）同标准值相比，数值偏小；如温度、压力、流量等数值偏低AS WELL AS（伴随）在完成既定功能的同时，伴随多余事件发生；如物料在输送过程中发生组分及相变化PART OF（部分）只完成既定功能的一部分；如组分的比例发生变化，无某些组分REVERSE（

25、相逆）出现和设计要求完全相反的事或物；如流体反向流动，加热而不是冷却，反应向相反的方向进行OTHER THAN（异常）出现和设计要求不相同的事或物；如发中异常事件或状态、开停车、维修、改变操作模式38 引导词 工艺参数 偏差 NONE（空白） FLOW（流量）NONE FLOW（无流量） MORE（过量） PRESSURE（压力） HIGH PRESSURE（压力高） AS WELL AS（伴随）ONE PHASE（一相）TWO PHASE（两相） OTHER THAN（异常）OPERATION（操作）MAINTENANCE（维修）HAZOP分析常用工艺参数39课堂练习引导词工艺参数偏差空白流

26、量过量流量减量流量伴随流量部分流量相逆流量异常流量无流量 流量大 流量小 输送过程中有其他物质 物质含量不足 反向输送 输送的不是该物质 40HAZOP分析步骤：结果整理 整个系统分析完成后，对提出的安全措施进行归纳和整理。4142应用举例：TC热电偶反应器物料进口冷却水出口冷却水进口某放热反应反应器，夹套水冷却。冷却水流量是控制反应温度的关键环节。试以冷却系统为分析对象，对其进行HAZOP分析。43序号引导词偏差原因后果建议措施1NONE工艺参数：冷却水流量无冷却水冷却水源无水冷却管道堵塞阀门损坏未打开气压使阀门关闭反应器内温度升高热量失控，反应器爆炸设置备用冷却水源安装过滤器，防止杂物进入

27、管线，堵塞管道安装备用控制阀或手动旁路阀门安装备用控制器；安装高温报警器；安装高温紧急关闭系统；安装冷却水流量计和低流量报警器44序号引导词偏差原因后果建议措施2MORE3REVERSE冷却水流量偏高控制阀失效，开度过大控制器失效，开度过大温度传感器损坏，测量失误反应器温度降低，产物减少安装备用控制阀安装备用控制器安装现场直接显示仪表冷却水逆向流动冷却水源失效导致反向流动冷却水出口存在背压而反向流动冷却异常反应过程失控在管道上加装止逆阀安装高温报警器；安装高温紧急关闭系统；安装冷却水流量计和低流量报警器45序号引导词偏差原因后果建议措施4AS WELL AS冷却水进入反应器反应器壁破损，冷却水

28、压力高于反应器内压力反应器内物质被稀释产品报废反应器过满安装反应产物分析装置安装高液位报警装置安装溢流装置定期检查维修设备产品进入夹套反应器壁破损，反应器内压力高于冷却水压力冷却水被污染产率下降冷却能力下降材料被腐蚀安装冷却水质分析仪冷却水管道上安装止逆阀，防止回流定期检查维修设备46HAZOP分析方法的体会HAZOP方法需要非常细致全面的资料和参加人员丰富的工程经验，是紧密的团队合作；HAZOP方法的核心是偏差原因后果预防的完整体系，缺一不可。HAZOP方法能够最大程度的找出隐患，并制定相应的处理方案。475.2.4 事件树分析法事件树分析(Event Tree Analysis, ETA)

29、 是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识的方法。一起事故的发生，是许多原因事件相继发生的结果。在事件发生的顺序上，存在着因果的逻辑关系。事件树分析法是一种时序逻辑的事故分析方法，针对每一事件取对立的两种状态之一的原则，逐步向结果方面发展，直到达到系统故障或事故为止。所分析的情况用树枝状图表示，故叫事件树。48事件树分析步骤【例】某反应器系统如图所示。该反应是放热过程，为此在反应器的夹套内通入冷冻盐水以移走反应热。如果冷冻盐水流量减少，会使反应器温度升高，反应速度加快，以致反应失控。在反应器上安装有温度测量控制系统，并与冷冻盐水人口阀门连接，根据温度控制冷冻盐

30、水流量。为安全起见，安装了温度报警仪，当温度超过规定值时自动报警，以便操作者及时采取措施。(1)确定初始事件(2)判定安全功能(3)绘制事件树(4)简化事件树49(1)确定初始事件A冷冻盐水流量减少高温报警仪报警B操作者发现反应器超温C操作者恢复冷冻盐水流量D操作者紧急关闭反应器E安全功能B高温报警仪报警C操作者发现反应器超温D操作者恢复冷冻盐水流量E操作者紧急关闭反应器故障率0.010.250.250.1事故发生的时序逻辑50“反应失控”事故概率51事件树分析法既可以定性地了解整个事件的动态变化过程，又可以定量计算出各阶段的概率，最终了解事故发展过程中各种状态的发生概率。在事故前应用ETA方

31、法能够预测事故及不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最经济的预防手段和方法；在事故后用ETA分析事故原因，十分方便明确，ETA的分析资料既可作为直观的安全教育资料，也有助于推测类似事故的预防对策。当积累了大量事故资料时，可采用计算机模拟，使ETA对事故的预测更为有效。在安全管理上用ETA对重大问题进行决策，具有其他方法所不具备的优势。5.2.4 事件树分析法5.2.5 事故树分析法52主要内容：事故树分析法的基本概念；事故树的描述方法和实现过程；以事故树模型为基础，事故的最小割集、最小径集和结构重要度的数学建模和分析；根据事故树分析结果，提出安全控制方案和预防措施。53事故树分析(Fault

32、Tree Analysis，FTA)一种从结果到原因找出与灾害事故有关的各种因素及其之间因果关系和逻辑关系的作图分析法。1961年，美国贝尔实验室的维森 (H.A.Watson)首创了FTA ，并应用于研究导弹发射控制系统的安全性评价中，用它来预测导弹发射的随机故障概率。美国波音飞机公司的哈斯尔 (Hassle) 等人对这个方法又作了重大改进，并采用电子计算机进行辅助分析和计算。1974 年，美国原子能委员会耗资300万美元，相当于建造一座1000兆瓦核电站投资的1%，应用FTA对商用核电站进行了风险评价，发表了拉斯姆逊报告 (Rasmussen Report)，引起世界各国的关注。目前事故树

33、分析法已从宇航、核工业进入一般电子、电力、化工、机械、交通等领域，它可以进行故障诊断、分析系统的薄弱环节，指导系统的安全运行和维修，实现系统的优化设计。5.2.5.1 事故树分析法的概念54顶上事件/事故分析造成事故的各种原因及其相互间的逻辑关系直至分析到基本事件：最基本的原因事件无法进一步展开的事件有意忽略的事件位于事故树底端由顶至底的图形分析模型事故树分析法目的：找出事故原因；分析影响因素间因果关系；判断不同因素的影响重要程度；做出定性分析。555.2.5.2 事故树分析法的实现一、事故树分析步骤熟悉系统调查事故确定顶上事件收集系统资料调查原因事件建造事故树修改简化事故树定性分析定量分析制

34、定安全措施56一、事故树分析步骤5.2.5.2 事故树分析法的实现确定顶上事件一般选择发生可能性大且能造成一定后果的事故进行分析；顶上事件可以是已经发生的事故，也可以是预想；顶上事件要单一事故，且定义明确，概念清晰。例如：“反应失控聚合釜爆炸”、“氧气钢瓶超压爆炸”，象“过程火灾”，“化工厂爆炸”过于笼统，无法细节化向下分析。建造事故树从顶上事件开始，采取演绎分析方法，逐层向下找出直接原因事件，直到所有最基本的事件为止。每一层事件都按照输入（原因）与输出（结果）之间逻辑关系用逻辑门连接起来。这样得到的图形就是事故树。57建造事故树确定分析的深度。在分析原因事件时，要分析到哪一层为止，需事先明确

35、。分析的太浅，可能发生遗漏；分析得太深，则事故树过于庞大繁琐。具体深度应视分析对象而定。对化工生产系统来说，一般只到泵、阀门、管道故障为止；电器设备分析到继电器、开关、电机故障为止，其中零件故障就不一定展开分析。调查原因事件。就是找出系统的所有潜在危险因素和薄弱环节，包括设备元件等硬件故障、软件故障、人为差错以及环境因素，凡与事故有关的原因都找出来，作为事故树的原因事件。确定不予考虑的事件。与事故无关的原因有各种各样，但有些原因根本不可能发生或发生机会很少，如导线故障、飓风、龙卷风等，编制事故树可不予考虑，但要事先说明。二、事故树分析步骤5.2.5.2 事故树分析法的实现585.2.5.3 事

36、故树分析法的实现二、事故树的符号和意义种类符号名称意义事件符号顶上时间或中间原因事件表示由许多其他事件相互作用而引起的事件。这些事件都可进一步向下分析，处于事故树的顶端或中间。基本事件事故树中最基本的原因时间，不能继续向下分析，处于事故树的底端省略事件由于缺乏资料不能进一步展开或不愿继续分析而有意省略的事件，处于事故树的底端正常事件正常情况下应该发生的事件，处于事故树底端转移符号转入符号表示此处与有相同字母或数字的转出符号连接转出符号表示此处与有相同字母或数字的转入符号连接59种类符号名称意义逻辑关系符号与表示下面的输入事件都发生，上层的输出事件才可能发生或表示下面的输入事件只要有一个发生，就

37、会引起上层输出事件发生条件与表示输入事件都发生的同时，还必须满足条件a，上层输出事件才能发生条件或表示任一个输入事件发生的同时，条件a也发生，上层输出事件就会发生限制表示下面一个输入事件发生的同时，条件a也发生，上层输出事件就会发生二、事故树的符号和意义5.2.5.3 事故树分析法的实现aaa60聚氯乙烯聚合釜爆炸事故5.2.5.4 事故树分析法实例61反应失控聚合釜爆炸可燃物浓度达到爆炸范围反应压力异常升高紧急处理系统失效泄压失效温度过高搅拌停止引发剂过量温控失效冷却能力下降引发剂浓度过高引发剂投入过量切断功能失效温度调节系统故障温度检测系统故障冷却水流量过低冷却水温度过高计算机控制失效加中

38、止剂系统失效电机及传动系统故障停电甲苯溶剂量过少浓度分析失误检测失效阀门本体故障阀门控制失效顶上事件/事故事件原因及逻辑关系基本事件逻辑关系符号事件原因及逻辑关系625.2.5.5 事故树定性分析分配律幂等律吸收律互补律1 全集0 空集a 补集例： T A B C D T M1 M2 M3 修改简化事故树63 T M1 M2 M3 能够引起顶上事件发生的最低限度基本事件的集合称为最小割集。在最小割集中任意去掉一个基本事件，顶上事件就不会发生。64最小割集最小径集指不能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合。表征系统不发生事故的模式。例： T T德莫根律“与”和“或”相换所有事件换成原集的补

39、集互为补集成功树事故树互为补集成功树的最小割集=原事故树的最小径集65例： T A B C D T A B C D成功树的4个最小割集=事故树的4个最小径集。事故树用最小割集描述：事故树用最小径集描述：665.2.5.5 基本事件的结构重要度分析结构重要度不考虑各基本事件发生概率高低，仅从事故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。结构重要度分析方法：精确计算出各基本事件的结构重要度系数，按系数由大到小排列各基本事件的重要程度；用最小割集或最小径集近似判断各基本事件的结构重要度，并排列顺序。通用原则（1）单事件最小割集（径集）中基本事件结构重要度最大。Most Important

40、！67通用原则（2）仅出现在同一个最小割集（径集）中的所有基本事件结构重要度相等。5.5.4 基本事件的结构重要度分析Equal Important！通用原则（3）仅出现在基本事件数量相等的若干个最小割集（径集）中的各基本事件结构重要度依出现次数而定。出现次数越多，结构重要度越高。某事故树有3个径集，Important！68通用原则（4）两个基本事件出现在基本事件数量不等的若干个最小割集（径集）中，其结构重要度依下列情况而定：a.若它们在各最小割集（径集）中出现的次数相等，则在少事件最小割集（径集）中的基本事件结构重要度大。例某事故树有4个最小割集，Important！69通用原则（4）两个基

41、本事件出现在基本事件数量不等的若干个最小割集（径集）中，其结构重要度依下列情况而定：b.若它们在少事件最小割集（径集）中出现的次数少，在多事件最小割集（径集）中出现的次数多，以及其他更为复杂的情况下，可用近似判断式计算：基本事件Xi结构重要度的近似判定值基本事件Xi属于Kj最小割集（径集）基本事件Xi所在的最小割集（径集）中的基本事件的个数70例某事故树有5个最小径集，通用原则总结：利用上述通用原则判断基本事件结构重要度大小时，必须从14的顺序依次进行，不能单纯使用近似判断式，否则会得到错误结果。结构重要度大的基本事件对顶上时间发生的影响最大，由此确定哪些基本事件（危险因素）应该首先控制住，哪

42、些次之。71最小割集和最小径集在事故树分析中的应用：最小割集表示系统的危险性。系统中最小割集越多，系统发生事故的可能性（途径）越多，因而就越危险。最小径集代表系统的安全性。系统中最小径集越多，说明控制顶上事件不发生的方案就越多，因而系统越安全。由最小割集可直观地比较各种故障模式的危险性。最小割集中含有基本事件的个数越少，这种事故模式越危险。最小割集中只含有1个基本事件的故障模式最危险。从最小径集可选择控制事故的最佳方案。事故树中有几个最小径集，控制系统不发生顶上事件的方案就有几种。在这些方案中，控制最小径集中基本事件少的比控制多的要省功、省时、更经济核算。72求出下图事故树的最小割集、最小径集

43、，并进行结构重要度分析。 T A C D B E 事故树简化 T M1M2M3M4事故树最小割集 T A C D B E 求出下图事故树的最小割集、最小径集，并进行结构重要度分析。成功树 E T A B C D事故树最小径集防范事故首要控制因素75请对储运槽车倾覆燃烧事故，进行事故树分析，求出事故树的最小割集、最小径集，并进行结构重要度分析。5.2.6 概率风险评价法76概率风险评价法（Probability Risk Assessment，PRA）是根据事故的基本致因因素的事故发生概率，应用数理统计中的概率分析方法，求取事故基本致因因素的关联度(或重要度)或整个评价系统的事故发生概率的安全评

44、价方法。系统风险率事故损失/单位时间事故发生的概率事故次数/单位时间造成后果的严重度事故损失/单位次数生产装置或工艺过程发生事故是由组成它的若干原件相互复杂作用的结果，总的故障概率取决于这些元件的故障概率和他们之间相互作用的性质。因此为了计算装置或工艺过程的事故概率，必须首先了解各个元件故障概率。771.元件的故障概率及其求解方法平均故障间隔期平均故障率可靠度元件在规定时间内和规定条件下完成规定功能的概率。故障率（不可靠度）平均故障率曲线图78部分元件故障率元件故障/次年-1元件故障/次年-1控制阀控制器流量测量（液体）0.60.291.14压力测量泄压阀压力开关1.410.0220.14流量

45、测量（固体）流量开关气液色谱3.751.1230.6电磁阀步进电机纸式记录仪0.420.0440.22手动阀指示灯液位测量（液体）0.130.0441.70热电偶温度测量温度计温度测量0.0520.047液位测量（固体）氧分析仪pH依6.865.655.88792.元件的连接故障及系统故障概率计算元件串联系统可靠度系统故障概率若由A和B两个元件组成的系统，元件并联系统故障概率并联系统可靠度802.元件的连接故障及系统故障概率计算某放热反应反应器，夹套水冷却。用热电偶测量温度冷却水流量压力传感器，水压过低时关闭原料进口阀门试计算这一装置发生超温爆炸故障率、故障概率、可靠度和平均故障间隔期。假设操

46、作周期为一年。TIC热电偶反应器物料进口冷却水出口冷却水进口PIC81超温防护系统温度控制测温热电偶冷却水进口阀原料关闭压力传感器原料进口阀5.2.7道化学公司火灾爆炸指数危险评价法1. 评价方法与程序美国道氏化学公司火灾、爆炸指数危险评价法用于对化工工艺过程及其生产装置的火灾、爆炸危险性做出评价，并提出相应的安全措施。它以物质系数为基础，再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，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。分析时对管理因素考虑较少，因此，它主要是对化工生产过程中固有危险的度量。道化学公司火灾爆炸指数危险评价法的评价程

47、序如下图 确定单元；求取单元内的物质系数MF；按单元的工艺条件,将采用适当的危险系数,分别记入“一般工艺危险系数”和“特殊工艺危险系数”栏目内；工艺单元危险系数=一般工艺危险系数特殊工艺危险系数；火灾、爆炸危险指数(F&EI)=工艺单元危险系数物质系数；用火灾、爆炸指数查出单元的暴露区域半径，并计算暴露面积；查出单元暴露区域内的所有设备的更换价值，确定危害系数，求出基本最大可能财产损失MPPD；计算安全措施补偿系数；实际MPPD=安全措施补偿系数基本最大可能财产损失MPPD；根据实际最大可能财产损失，确定最大损失工作日MPDO；用停产损失工作日MPDO确定停产损失BI。2. 资料准备完整的工厂

48、设计方案；工艺流程图；道氏七版火灾、爆炸指数评价法；道氏七版火灾、爆炸指数计算表；安全设施补偿系数表；工艺单元危险性分析汇总表；生产装置危险性分析汇总表；工艺设备及安装成本表。3. 确定工艺单元为了便于分析，必须首先将评价对象（工厂或装置）按设备间的逻辑关系划分成工艺单元，按单元进行评价。工艺单元工艺装置的任一主要单元。生产单元包括化学工艺、机械加工、仓库、包装线等在内的整个生产设施。恰当工艺单元在计算火灾、爆炸危险指数时，只评价从预防损失角度考虑对工艺有影响的工艺单元，简称工艺单元（也有人将这些单元称为评价单元）。 选择恰当工艺单元的重要参数有下列6个。一般参数值越大，则该工艺单元就越需要评

49、价。物质的潜在化学能；危险物质的数量；资金密度（每平方英尺美元数）；操作压力与操作温度；导致火灾、爆炸事故的历史资料；装置起关键作用的单元。一般来说，单元的评价内容越多，其结果就会越接近实际危险的程度。4. 确定物质系数在火灾、爆炸指数计算和危险性评价过程中，物质系数（MF）是最基础的数值。物质系数是表述物质在燃烧或其他化学反应中引起火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性，可由美国消防协会（NFPA）确定的物质可燃性NF和化学活泼性（不稳定性）NR求得。物质的MF值可在有关手册中查到;按NF和NR求得。物 质NFPA325M/NFPA49反应性或不稳定性NR=0NR=1NR=2NR=3NR=4液体

50、、气体的易燃性或可燃性不燃物NF=0114242940FP93.3NF=141424294037.8FP93.3NF=2101424294022.8FP37.8或FP22.8并且BP37.8NF=31014242940FP22.8并且BP300m/s)2424242940可燃性固体厚度大于40mm紧密的NF=1414242940厚度小于40mm疏松的NF=21014242940泡沫材料、纤维、粉状物等NF=31616242940物质系数求取表 表中NR值按下述原则选定：NR=0燃烧条件下仍保持稳定NR=1加温加压条件下稳定性较差NR=2非加温加压条件下不稳定NR=3封闭状态下能发生爆炸NR=4

51、敞开环境能发生爆炸当单元中温度超过60 时，应考虑温度对物质危险性的影响。混合物的MF的求取：空气和易燃蒸气、氢气和氯等混合物遇火源会发生剧烈反应，其MF应使用初始状态物质（未反应前）的MF值。液体混合物及溶液的MF可由试验求得，也可使用混合物中MF最高的物质。5. 确定工艺单元危险系数 一般工艺危险性系数是确定事故危险程度的主要因素，其中包括6项内容:放热反应吸热反应物料贮运和输送封闭结构单元通道排放和泄漏。确定工艺单元危险系数的数值，需要分别确定一般工艺危险性系数和特殊工艺危险性系数。各因素的取值可查有关手册。分别分析每一因素，选取所采用的危险系数，并将数值填入“火灾、爆炸指数（F&EI）

52、表”中“一般工艺危险性系数F1”的栏目中。92特殊工艺危险性是导致事故发生的主要因素，包括：毒性物质负压操作在爆炸极限范围内或其附近操作粉尘爆炸压力释放低温易燃物质和不稳定物质的数量腐蚀与磨蚀泄漏接头和填料明火设备热油交换系统转动设备5. 确定工艺单元危险系数工艺单元危险系数（F3）各项取值可查有关手册，所选取的数值填入“火灾、爆炸指数（F&EI）表”中“特殊工艺危险性系数F2”的栏目中。一般工艺危险系数（F1）特殊工艺危险系数（F2）F&EI危险等级F&EI危险等级1-60最轻128-158很大61-96较轻159非常大97-127中等6. 计算火灾、爆炸指数 F&EI火灾、爆炸指数（F&E

53、I）是用来估计生产过程中的事故危险及可能造成的破坏。根据火灾、爆炸指数（F&EI）的大小，将危险程度划分为5级。火灾、爆炸指数（F&EI）工艺单元危险系数（F3）物质系数(MF)947. 确定暴露面积 S8. 确定暴露区域内财产的更换价值暴露半径R（英尺）0.84火灾、爆炸指数（F&EI）更换价值（美元）0.82价格增长系数原来成本959. 危害系数的确定10. 计算最大可能财产损失（基本MPPD）基本MPPD危害系数暴露区域内财产的更换价值11. 确定安全措施补偿系数 C建造一个化工厂或化工装置时，应使其设计符合有关法规、规范和标准，同时，还应根据实际情况和经验，采取合理、有效的安全措施，预

54、防事故的发生，减轻其可能造成的危害程度。采取了必要的安全措施后，则相应提高了其安全程度，因此用小于1的安全措施补偿系数对火灾、爆炸危险评价结果进行修正。安全措施分为三类：C1工艺控制；C2 物质隔离；C3 防火设施。12. 确定实际最大可能财产损失（实际MPPD）实际MPPD安全补偿系数基本MPPD13. 确定最大可能工作日损失（MPDO）1014. 停产损失的估算（BI）月产值5.2.8 火灾爆炸评价的蒙德法1974年，英国帝国化学公司（ICI）的蒙德（Mond）化工厂，根据道化学公司评价方法的原则，提出了安全评价的蒙德方法，详细规定了各种附加因素增加比例的幅度，并根据不同的措施和条件，提出了补偿系数的概念，使评价结果更符合实际。扩充内容包括：增加了毒性的