安全評價方法實例（中）

二、國營某廠的活性炭生產線安全評估 ( 一 ) 危險源的定量評估 為了科學合理地反映某廠活性炭催化劑生產線目前的安全生產狀況 , 評估采用了國際上化工行業普遍采用的有效評估方法---Mond 法。 1. 生產線主要危險源及安全隱患分析活性炭催化劑生產所需原材料為優質原煤和煤焦油, 通過圖 4-17 所示工藝流程加工成最終產品。 根據實際情況 ,從各基本工序的主要原料、中間產物、工區的連貫性等方面考慮 , 活性炭催化劑生產線被分為四個評估單元 , 即① " 破碎、球磨工段” ;② " 混合、壓伸、炭化工段”; ③ " 活化工段”;④ " 催化劑生產、制藥工段” 。整個評估以此為基礎分為四部分, 分別采用 Mond法進行細評。 各單元具有的易燃易爆物質有很大差別。在單元①中 , 原料主要進行一些簡單的物理處理。由于設備破損嚴重 , 導致煤粉大量泄漏 , 主要危險集中在煤粉的爆炸問題上。評估結果表明 : 本單元修正后的危險性指數等級為 “很高”, 表明情況是較為嚴重的。 單元②的主要過程是煤粉與焦油按一定比例混合后進行壓伸 , 然后送入 800 ℃左右的 炭化爐進行高溫炭化。炭化尾氣中含有多種危險性物質 , 其中量最大且易燃易爆特性相對 最厲害的是 CO , 所以按 CO 為基本物質的評估結果 , 其危險性指數等級已進入 " 極端危險”級別。 單元③的主要過程是半成品的炭化料進入活化爐 , 與通人的高溫蒸汽進行反應 , 釋放出大量有毒的易燃易爆氣體。從量上考慮 , 仍以CO為主 , 所以單元③仍以CO為基本物質進行評估, 其綜合危險性指數分類結果已達到 " 極端危險”;供參考用的 DOW綜合指數分類結果也表明 , 其危險等級已進入 " 可能是災難性的” 一類 , 顯然其危險性已到相當嚴重 的地步。 單元④工藝雖然復雜 , 但綜合評估結果其危險性等級為 " 很高”, 較前兩個單元要低一 些 , 所以此處不再贅述。 在實際評估過程中 , 影響評估結果的因素是多方面的。但是除基本物質以外, 概括地講 , 設備與工房的嚴重破損直接導致了多種因素指標值的提高 , 比如儀器儀表殘缺不全、粉塵與有毒氣體的大量泄漏、支架平臺的嚴重腐蝕等等。雖然各單元歷年來的傷亡事故中燃爆事故不多 , 但與大量的機械傷害相比, 粉塵與氣體的爆炸燃燒才是最大的事故隱患。從評估結果來看, 一旦有此類事故發生, 其后果之嚴重是不堪設想的。 2. 關于評估采用的方法 Mond 法是由英國帝國化學公司 Mond 工廠提出的一個全面、系統的安全評估法。該方法以美國 DOW 化學公司提出的 F&EI 法為基礎 , 考慮了更多的影響因素 , 所以比較適合于一般化工生產線的安全性評估。 F&EI 法第一版發表于 1964 年。本次評估采用的是 1989 年發表的第六版 , 該版本對評估單元的毒性、高溫、高壓等方面考慮的已較為全面, 在反映化工工藝本質安全性方面較 為合理。 但這兩種方法畢竟是出自國際上安全管理程度與自動化水平較高的兩個工廠 , 能否直接拿來在國內使用還得在進一步的實踐中得出結論。本次評估是國內兵工行業第一次把該 方法應用于正式報告中。為了更加真實地反映具體情況 ,本次評估在整個體系上保持原方法 , 但在最后以修正系數的方法把一些未反映出來的因素考慮了進去 , 這樣既不影響原方 法中各因素的平衡性和科學性, 又能反映實際國情。 3. 活化工段危險性定量評估 1) 物質系數的確定 本單元主要是對炭化料進行活化處理。從燃爆危險性考慮, 在本工段可能造成燃燒爆炸反應的物質主要有 CO 、 CH4 、 C02 、H2、苯、氮氧化物、揮發盼 (含致癌物 3 、4- 苯丙蓖)及 S02 。其中 CO 是本單元的中間生成物 , 易燃易爆特性極強 , 且在上述各種生成物中數量最多。雖然某些中間生成物的爆炸危險性 ( 如H2), 高于 CO , 但它們的數量都遠比 CO 少, 故采用 CO 的物質系數 , 即 MF=6 作為本單元計算燃爆指數的初始計算參數。 2) 一般工藝危險值 (GPH) 的確定 (1) 基本系數取 1; (2) 放熱反應 ( 系數 0.30～1.25): 活化工段炭化料是在 900 ℃高溫下進行活化處理 , 主要表現為放熱過程 , 故選取放熱化學反應系數為 1.00; (3) 吸熱過程 ( 系數 0.20～0.40): 活化過程是放熱反應 , 無吸熱過程 , 故此項不予考慮 ; (4) 物質的搬運或移動 ( 系數 0.25～1.05): 活化過程中 , 炭化料需要從爐頂裝入容量為 30t 的爐中, 搬運和移動量大 , 溫度高, 環境惡劣 , 故選取系數為 0.80; (5) 隔離或圈圍 ( 系數 0.25～0.90): 活化爐為高溫設備 , 爐與爐之間元隔離防護 , 一但發生事故就會波及整個工房 , 故選了上限系數值 0.9; (6) 疏散通道 ( 系數 0.35): 工房內 , 各個爐體布置較緊密 , 元充分疏散通道 , 所有上下階梯腐蝕嚴重 , 故選取系數 0.35; (7) 液體排放及飛濺控制 (0.25～0.50): 該單元元液體產物或排放物 , 故此項系數為0 。 由以上 7 項 , 可以累計得到一般工藝危險值 : GPH=1.0+1.0+0.80+0.90+0.35=4.05 3) 特殊工藝危險值 (SPH) 的確定 (1) 基本系數取 1; (2) 有毒物質 ( 系數 0.20～0.80): 該單元排放有多種有毒氣體 , 故選取系數上限值為0.80; (3) 負壓 : 該單元爐內是正壓操作 , 故此項系數為 0; (4) 是否在可燃范圍或靠近可燃范圍操作 : ①罐式存貯可燃液體 : 本單元元可燃液體 , 本項系數為 0; ②工藝不穩定或不易洗滌 : 本單元工藝是穩定的 , 本項系數為 0; ③總是處在可燃范圍內 ( 系數 0.80): 本單元物理化學反應溫度就處在可燃范圍內 , 故選取系數為 0.8O; (5) 粉塵爆炸 ( 系數 0.25～2.00): 本單元的炭化料基本不存在粉塵 , 故本項系數為 0; (6) 壓力 : 活化爐正常工作時受正壓 (98Pa), 基本屬于常壓操作 , 故此項系數為0; (7) 低溫 ( 系數 0.20～0.30): 本單元此項系數為 0; (8) 可燃或不穩定物質的數量 : 儲存的可燃固體或生產過程中存在的粉塵總量為 90t, 查表得此項系數為 0.18; (9) 腐蝕性和侵蝕性 ( 系數 0.10～0.75): 活化爐大量排放腐蝕性氣體有 S02 、氮氧化物和 C02, 故選取上限系數為 0.75; (10) 泄漏 (0.10～1.50): 由于設備腐蝕、泄漏嚴重, 故選取上限系數為 1.505; (11) 使用明火加熱器 : 本單元元明火 , 故此項不予考慮 ; (12) 熱油交換系統 ( 系數 0.15～1.15): 本單元元熱油交換系統 , 此項不予考慮 ; (13) 旋轉設備 ( 系數 0.50): 本單元使用鼓熱風機等旋轉設備 , 且功率較大 , 故此項系數取為 0.50 。 由以上幾項累計得到特殊工藝危險值 : SPH=1.0+0.80+0.80+0.18+0.75+1.50+0.50=5.53 4) 單元危險系數 F3=GPH × SPH=4.05 × 5.53=22.40 5) 火災爆炸指數 F＆EI=F3 × MF =22.40 × 6=134.38 6)DOW 綜合指數 D =MF × GPH × M × (SPH+L) =6 × 4.05 × 1.00 × (5.53+0.7)=151 式中 ,L 是本評估單元的布置危險值, 它參考表4-23 表 4-23 人、機、環安全狀態評估得分表 評 估 項 目 標 準 值 評 估 值 得 分 率 （一）人員安全素質管理水平 220 175.5 79.8％ S_x領導安全意識和素質 60 51.5 85.8％ S_x安全部門的職能作用 40 32 80％ S_x職工文化素質和安全技術教育 60 50 83％ S_x規章制度執行情況 60 42 70％ （二）機（物）安全狀態 600 136 22.6％ S_y主要生產設備完好率及安全可靠性 260 37 14％ S_y儀器儀表完好率及安全可靠性 110 40 36％ S_y安全裝置及有效性 60 16 27％ S_y電器防爆及防靜電與避雷 100 0 0％ S_y能源動力安全保障 70 43 61％ （三）環境安全條件 180 43 23.9％ S_z工房及設施 60 18 30％ S_z工藝設備布置 40 12 30％ S_z作業環境文明衛生情況 30 1 3％ S_z消防設施 35 6 17％ S_z防毒和急救器材 15 6 40％ 合計 1000 354.5 35.5％ 中 " 環境安全條件”內 "工藝設 備布置”的得分率 30% 得到 ,L 取 1-30%=0.7 ;M 是本評估單元的特定物質危險值 , 因為本單元沒有自燃發熱的物質 , 所以取基本系數1.00 。計算結果 , 在 D 值危險等級分類表 中屬 "可能是災難性的”。 7) 火災荷載系數 G 它是取整個評估工段上所有燃爆物質的總熱值除以總占地面積的單位總潛熱 , 主要以90t 炭化料的總熱量除 200Om2 占地得到 36000Okcal/m2 。 8) 單元毒性指數 U 本單元毒性相對較高 , 所以從取值表中對應取 U=90 9) 設備內爆炸指數 E 活化爐內有負壓產生時 , 空氣進入爐體易引起爆炸 , 所以還是有一定危險性 , 對應取E=3( 中等 ) 。 10) 氣體爆炸指數 A 取法與 E 相似 , 由于煤氣大量泄漏 , 空氣爆炸危險性較高 , 取 A=266 。 11) 綜合危險性指數 R R=D × [1 十 (G × U × A × E)^1/2/1000] =151 × [1+(360000 × 9 × 266 × 3)^1/2/1000] =7829 在R值危險等級分類表屬危險性 “很高” ( 二 ) 人、機、環修正系數K1,K1, K1 的計算 這三個修正系數主要參考表 4-23" 人、機、環安全狀態評估得分表"中的得分率得到 ,以每一得分率去除標準值0.684得: K1=0.684/0.798=0.857 K2=0.684/0.226=3.026 K3=0.684/0.239=2.862 修正后的綜合危險性指數 R′ 為 : R′=R × K1 × K2 × K3 =7829 × 0.857 × 3.026 × 2.862=58106 在 R 值危險等級分類中屬 " 極端危險” 。 到此為止 , 就得到了活化工段評估值。 DOW 綜合指數評估結果為 " 可能是災難性的”,Mond 法綜合危險性指數評估結果為危險性 " 很高”, 而修正后的綜合危險性指數評估結果為 " 極端危險” 。