第三节火灾爆炸危险指数法

第三节火灾爆炸危险指数法第1页，共71页。优选第三节火灾爆炸危险指数法第2页，共71页。第一部分

评价方法及评价程序

第3页，共71页。一、概述1、名称道化学公司火灾、爆炸危险指数法（DowChemicalCompany,FireandExplosionIndex）2、创立时间

1964年（第1版）1993年（第7版）3、定量依据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。第4页，共71页。二、评价目的及适用范围1、评价目的客观地量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预期损失；找出可能导致事故发生或使事故扩大的设备；向管理部门通报潜在的火灾、爆炸危险性；使工程技术人员了解各部分可能的损失和减少损失的途径。2、适用范围储存、处理、生产易燃易爆、可燃、活性物质的操作过程污水处理设备（设施）、公用工程系统、管道系统、变压器、发电设备、热氧化器等工艺单元第5页，共71页。十大步骤1、确定单元。2、求取单元内的物质系数MF。3、按单元的工艺条件，选用适当的危险系数。4、用一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数相乘求出工艺单元危险系数。5、将工艺单元危险系数与物质系数相乘，求出火灾、爆炸危险指数（F&EI）。6、用火灾、爆炸指数计算单元的暴露区域半径，并计算暴露面积。7、查出单元暴露区域内的所有设备的更换价值，并确定危害系数，求出基本最大可能财产损失MPPD。8、应用安全措施补偿系数乘以基本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MPDO确定停产损失。三、评价程序6第6页，共71页。火灾、爆炸危险指数评价程序框图7第7页，共71页。四、所需资料

准确的装置（生产单元）设计方案；工艺流程图；工艺设备及安装成本表。道氏7版火灾、爆炸指数（F&EI）评价法；道氏7版火灾、爆炸指数计算表；安全措施补偿系数表；工艺单元风险分析汇总表；生产装置风险分析汇总表；8第8页，共71页。第二部分

工艺单元选择

第9页，共71页。一、工艺单元及恰当工艺单元1、工艺单元

工艺装置的任一主要单元——工艺单元2、恰当工艺单元（简称工艺单元）

从损失预防角度来看对工艺有影响的工艺单元精馏塔再沸器回流罐冷凝器第10页，共71页。

物质的潜在的化学能（物质系数）；工艺单元中危险物质的数量；资金密度；操作压力与操作温度；导致火灾、爆炸事故的历史资料；对装置操作起关键作用的设备。二、选择恰当工艺单元的重要参数11第11页，共71页。

工艺单元的可燃、易燃或化学活性物质的最低量为2268kg或2.27m3。当设备串联布置且中间未相互有效隔开，应认真考虑单元划分的合理性。仔细考虑操作状态和操作时间也很重要。三、选择工艺单元的几项要点12第12页，共71页。第三部分

物质系数确定第13页，共71页。一、有关概念

物质系数MF——表示物质由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸过程中释放能量大小的内在特性。

MF由NF和NR求得。

NF——物质可燃性

NR——化学活泼性（不稳定性）第14页，共71页。二、课堂练习给出下列物质的物质系数MF：1、乙炔 2、苯甲醛 3、环丁烷4、柴油 5、乙烯6、硫化氢7、甲基环己烷8、萘9、硝酸钾291021102421161029第15页，共71页。三、表外物质的物质系数求取物质NFPA325M及NFPA49反应性分级NR01234液体、气体(包括挥发固体)的易燃性或可燃性暴露在816℃的热空气5min不燃燃烧的不燃物NF=0114242940FP>93.3℃NF=141424294037.8℃<FP≤93.3℃NF=2101424294022.8℃≤FP<37.8℃或FP<22.8℃且BP≥37.8℃NF=31616242940FP<22.8℃且BP<37.8℃NF=42121242940可燃性粉尘或烟雾St-1(Kst≤200bar·m/s)1616242940St-2(Kst=201～300bar·m/s)2121242940St-3(Kst>300bar·m/s)2424242940可燃性固体厚度>40mm的密实物质NF=1414242940厚度<40mm的疏松物质NF=21014242940多孔物质、纤维、粉状物等NF=31616242940第16页，共71页。Nr=0在燃烧条件下仍能保持稳定的物质。不与水反应的物质；在温度300～500℃时用差示扫描量热（DSC）测定显示温升的物质；＜500℃时不显示温升的物质。

Nr=1自身通常稳定但在加温加压条件下就变得不稳定的物质。接触空气、受光照射或受潮发生变化或分解的物质；在150℃至300℃间显示温升的物质。17第17页，共71页。Nr=2在加温加压下易于发生剧烈化学变化的物质。用DSC试验在温度小于150℃显示温升的物质；与水剧烈反应或与水形成潜在爆炸性混合物的物质。

Nr=3本身能发生爆炸分解或爆炸反应，但须要强引发源或引发前必需在密闭状态下加热的物质。加温加热时对热或机械冲击敏感的物质；不需要要加热或密闭，即与水发生爆炸反应的物质。

Nr=4在常温常压下自身易于引发爆炸分解或爆炸反应的物质。18第18页，共71页。四、课堂练习

一未知可燃液体A的闪点为75℃，其DTA/DSC温升的放热起始温度为200℃，试求出该物质的物质系数MF。若操作温度为240℃，试求出该物质较正后的物质系数。第19页，共71页。20第20页，共71页。五、混合物的物质系数求取

如果存在由多种物质组成的混合物，当这些物质的含量基本相同，但物质系数不同时，如果其中物质系数最大的物质浓度在5%以上(质量浓度)，可将最大物质系数作为工艺单元的物质系数。在工艺单元中，虽然存在由多种物质组成的混合物，但其中某种物质的浓度足够高，一旦发生泄漏，引起火灾、爆炸事故，工艺单元中混合物的性质与高浓度物质的性质十分相似，这时可以用该高浓度物质的物质系数作为工艺单元的物质系数。单元中虽然存在由多种危险性反应物和一种生成物组成的危险性混合物，但由于发生化学反应且反应速度很快，危险性反应物存在的时间足够短，单元危险主要来自生成物时，可把生成物的物质系数作为工艺单元的物质系数。第21页，共71页。六、课堂练习聚合釜苯乙烯1吨/次乙苯1吨/次

右图为一聚合装置，原料为苯乙烯和乙苯，反应为间歇反应，反应时间为5小时/釜，试确定该单元的物质系数。第22页，共71页。第四部分

工艺单元危险系数第23页，共71页。一、工艺单元危险系数F3

F3=F1×F2

F1——一般工艺危险系数；F2——特殊工艺危险系数。第24页，共71页。二、一般工艺危险系数F1

放热反应吸热反应物料处理与输送封闭单元或室内单元通道排放和泄漏控制第25页，共71页。1、放热反应1）轻微放热反应的危险系数为0.3，包括加氢、水合、异构化、磺化、中和等反应；2）中等放热反应系数为0.5，包括烷基化、酯化、加成、氧化、缩合、聚合等反应；3）剧烈反应——指一旦反应失控有严重火灾、爆炸危险的反应，如卤化反应，取1.00。4）特别剧烈的反应，系数取1.25，指相当危险的放热反应。第26页，共71页。1、放热反应

苯乙烯与乙苯反应生成聚苯乙烯，该反应为放热反应，试确定该反应的放热反应系数。硝酸与二甲苯反应生成硝基二甲苯，该反应为放热反应，试确定该反应的放热反应系数。第27页，共71页。2、吸热反应

反应器中的吸热反应——系数0.2；煅烧——系数0.4；电解——系数0.2；热解或裂化：间接加热——系数0.2；直接火加热——系数0.4。第28页，共71页。

1)所有I类易燃或液化石油气类的物料在连接或未连接的管线上装卸时的系数为0.5。

2)采用人工加料，且空气可随时加料进入离心机、间歇式反应器、间歇式混料器设备内，并且能引起燃烧或发生反应的危险，不论是否采用惰性气体置换，系数均取0.5。

3)可燃性物质存放于库房或露天时的系数为：①对NF=3或NF=4的易燃液体或气体，系数取0.85，包括桶装、罐装、可移动挠性容器和气溶胶罐装；②对NF=3的可燃固体，系数取0.5；③对NF=2的可燃性固体，系数取0.4；④对闭杯闪点大于37.8℃并低于60℃的可燃性液体，系数取0.25。3、物料处理与输送29第29页，共71页。3、物料处理与输送

试确定液化气灌瓶间的加气单元的物料处理与输送系数。试确定某露天存放的氢气瓶储存单元的物料处理与输送系数。第30页，共71页。4、封闭单元或室内操作1)粉尘过滤或或捕集器安置在封闭区域内时，系数取0.50；2)在封闭区域内，在闪点以上处理易燃液体时，系数取0.3；如果处理易燃液体量>4540kg，系数取0.45。3)在封闭区域内，在沸点以上处理液化石油气或任何易燃液体量时，系数取0.6；若易燃液体的量大于4540kg，则系数取0.90；4)若已安装了合理的通风装置，1)、3)两项系数减50％。第31页，共71页。4、封闭单元或室内操作

某车间内，反应器单元内反应器中氢气的量为1吨，反应温度为100℃，且该车间已安装了防爆的机械通风装置，试确定该单元的封闭单元或室内操作系数。第32页，共71页。5、通道

生产装置周围必须有紧急救援车辆的通道，“最低要求”是至少在两个方向上设有通道。至少有一条通道必须是通向公路的，火灾时消防道路可以看做是第二条通道，设有监控水枪并处于待用状态。整个操作区面积大于925m2，且通道不符合要求时，系数为0.35；整个库区面积大于2315m2，且通道不符合要求时，系数为0.35。面积小于上述数值时，要分析它对通道的要求。如果通道不符合要求，影响消防时，系数取0.20。第33页，共71页。5、通道

某车间内，反应器单元的操作区面积为1000m2，其旁边有一条紧急救援车辆的通道，试确定该单元的通道系数。第34页，共71页。6、排放和泄漏控制

该项系数只适用于工艺单元内物料闪点小于60℃或操作温度大于其闪点的场合。中石油大连分公司输油管道爆炸火灾事故第35页，共71页。1.一般工艺危险危险系数范围采用危险系数基本系数1.00(1)放热化学反应0.3～1.25(2)吸热反应0.20～0.40(3)物料处理与输送0.25～1.05(4)密闭式或室内工艺单元0.25～0.90(5)通道0.20～0.35(6)排放和泄漏控制0.25～0.50一般工艺危险系数(F1)一般工艺危险系数的计算36第36页，共71页。三、特殊工艺危险系数F2

毒性物质负压操作爆炸极限范围内或其附近的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泄漏——连接头和填料处明火设备的使用热油交换系统转动设备第37页，共71页。1、毒性物质

毒性物质的危险系数为0.2NH。

NH——物质毒性系数试确定分别含有下列物质的单元的毒性物质的危险系数：乙炔苯二甲胺汽油氢硫化氢第38页，共71页。2、负压操作

本项内容只适用于空气泄入系统会引起危险的场合。绝对压力小于500mmHg（66661Pa），取0.5第39页，共71页。3、爆炸极限范围内或其附近的操作

本项内容适用于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，进而导致危险的场合。某一反应单元，在加入物料前应进行氮气吹扫，最近发现氮气系统不正常，试确定在这种情况下该单元的爆炸极限范围内或其附近的操作危险系数。第40页，共71页。

(1)NF=3或NF=4的易燃液体贮罐，在贮罐泵出物料或者突然冷却时可能吸入空气，系数取0.50。打开放气阀或在负压操作中未采用惰性气体保护时，系数为0.50。如果使用了惰性化的密闭蒸汽回收系统，且能保证其气密性则不用选取系数。

(2)只有当仪表或装置失灵时，工艺设备或贮罐才处于燃烧范围内或其附近，系数为0.30。任何靠惰性气体吹扫，使其处于燃烧范围之外的操作，系数为0.30，该系数也适用于装载可燃物的船舶和槽车。若已按“负压操作”选取系数，此处不再选取。

(3)由于惰性气体吹扫系统不实用或者未采取惰性气体吹扫，使操作总是处于燃烧范围内或其附近时，系数为0.80。41第41页，共71页。4、粉尘爆炸

本项系数用于含有粉尘处理的单元，如粉体输送、混合、粉碎和包装等。某面粉厂的面粉包装单元的环境中存在着大量面粉粉尘，其粒子的粒径为110μm，试确定在这种情况下该单元的粉尘爆炸危险系数。第42页，共71页。5、压力释放

本项系数用于操作压力高于大气压，由于高压可能会引起高速率的泄漏的场合。试确定在下述两种情况下的压力释放危险系数：操作压力为800磅/英寸2（表压）的单元；操作压力为15000kPa（表压）的单元。第43页，共71页。6、低温

本项主要考虑碳钢或其他金属在其展延或脆化转变温度以下时可能存在的脆性问题。某低温冷冻单元装置结构为碳钢，其操作温度为-10℃，试确定在该情况下本单元的低温危险系数。第44页，共71页。7、易燃物质和不稳定物质的数量

本项主要讨论单元中易燃物质和不稳定物质的数量与危险性的关系。

工艺过程中的液体或气体；储存中的液体或气体（工艺操作场所之外）；储存中的可燃固体和工艺中的粉尘。第45页，共71页。

工艺过程中的液体或气体

某化工单元中异丁烷的最大单体量为106lb，试确定该单元的易燃物质和不稳定物质的数量的危险系数。46第46页，共71页。

储存中的液体或气体（工艺操作场所之外）

露天储存的异丁烷储罐中异丁烷（闪点-82℃）最大量为106lb，试确定该单元的易燃物质和不稳定物质的数量的危险系数。47第47页，共71页。8、腐蚀腐蚀速率——外部腐蚀速率和内部腐蚀速率之和。

某储存液化石油气的储罐，其储罐的腐蚀速率为0.3mm/年，试确定该单元的腐蚀危险系数。第48页，共71页。9、泄漏——连接头和填料处

本项系数适用于垫片、接头或轴的密封处及填料处可能是易燃、可燃物质的泄漏源，尤其是在热和压力周期性变化的场所。

某反应器中的物料在反应过程中，压力都要从常压逐渐增加到5kgf，且其反应为间歇反应，试确定该单元的泄漏危险系数。第49页，共71页。10、明火设备的使用

当易燃液体、蒸气或可燃性粉尘泄漏时，工艺中明火设备的存在额外增加了引起引燃的可能性。

明火设备设置在工艺单元中；明火设备附近有各种工艺单元。第50页，共71页。11、热油交换系统

大多数交换介质可燃且操作温度经常在闪点或沸点以上，因此增加了危险性。

热交换介质的使用温度；热交换介质的数量。

某热油交换系统的热交换介质热油的油量为38m3，其操作温度大于闪点，试确定该单元的热油交换系统危险系数。第51页，共71页。12、转动设备

某氢气压缩单元中，压缩机的功率为700马力，试确定该单元的转动设备危险系数。某汽油输送单元中，输送泵的功率为60马力，试确定该单元的转动设备危险系数。第52页，共71页。2.特殊工艺危险危险系数范围采用危险系数基本系数1.00(1)毒性物质0.2～0.80(2)负压(<500mmHg，66.66kPa)0.50(3)易燃范围及接近易燃范围的操作(惰化性、未惰化性)1)罐装易燃液体0.502)过程失常或吹扫故障0.303)一直在燃烧范围内0.80(4)粉尘爆炸0.25～2.00(5)压力：操作压力(绝对压力)(kPa)释放压力(绝对压力)(kPa)53第53页，共71页。6)低温0.20～0.30(7)易燃及不稳定物质的质量物质质量(kg)物质燃烧热Hc(J/kg)1)工艺中的液体及气体2)贮存中的液体及气体3)贮存中的可燃固体及工艺中的粉尘(8)腐蚀及磨蚀0.10～0.75(9)泄漏(接头和填料)0.10～1.50(10)使用明火设备(11)热油热交换系数0.15～1.15(12)转动设备0.50特殊工艺危险系数(F2)54第54页，共71页。第五部分

火灾爆炸指数F&EI第55页，共71页。一、概述F&EI

=MF×F3

MF

——物质系数；F3——工艺单元危险系数。F&EI是被用来估计生产过程中的事故可能造成的破坏。第56页，共71页。二、F&EI及危险等级

火灾、爆炸危险指数F&EI危险等级1～60最轻61～96较轻97～127中等128～158很大>159非常大第57页，共71页。第六部分

安全措施补偿系数第58页，共71页。一、安全措施的分类及单元补偿系数的确定

工艺控制补偿系数（C1）物质隔离补偿系数（C2）防火措施补偿系数（C3）C=C1×

C2×

C359第59页，共71页。项目补偿系数范围采用补偿系数(1)应急电源0.98(2)冷却装置0.97～0.99(3)抑爆装置0.84～0.98(4)紧急停车装置0.96～0.99(5)计算机控制0.93～0.99(6)惰性气体保护0.94～0.96(7)操作规程(程序)0.91～0.99(8)化学活性物质检查0.91～0.98(9)其他工艺危险分析0.91～0.98工艺控制安全补偿系数(C1)

二、工艺控制补偿系数（C1）60第60页，共71页。三、物质隔离补偿系数（C2）项目补偿系数范围采用补偿系数(1)遥控阀0.96～0.98(2)卸料(排空)装置0.96～0.98(3)排放装置0.91～0.97(4)联锁装置0.98物质隔离安全补偿系数(C2)61第61页，共71页。四、防火措施补偿系数（C3）项目补偿系数范围采用补偿系数(1)泄漏检测装置0.94～0.98(2)结构钢0.95～0.98(3)消防水供应系