道化學火災爆炸危險指數評價法在安全評價中的應用

程相黨(河南愛維安全評價有限公司, 河南 鶴壁 458030)

道化學火災爆炸危險指數評價法在安全評價中的應用

程相黨(河南愛維安全評價有限公司, 河南 鶴壁 458030)

針對存在火災爆炸危險的某個單元進行安全評價，在安全評價過程中選用的道化學火災爆炸危險指數法是定量評價方法之一。利用道化學火災爆炸危險指數法進行評價，得出其安全措施補償前后的火災爆炸指數( F&EI)和危險暴露面積、危害系數、危險等級、實際可能財產損失等指數，通過提出安全對策措施建議，指導企業采取安全預防措施后可以有效降低該工藝單元的風險程度，為企業的安全管理和事故風險預防提供科學依據。

安全評價;火災爆炸危險指數法；單元；危險指數

安全評價是應用安全系統工程的原理及方法，對工程、系統中存在的危險、有害因素做出辨別與分析，判斷出工程、系統發生事故或急性職業危害的可能性及其嚴重程度，同時提出相應的安全對策措施建議，以實現工程、系統工程、系統安全為目的，從而為工程、系統制定防范措施和管理決策提供科學依據[1-2]。在評價過程中安全評價人員需要選擇多種的評價方法，道化學火災爆炸危險指數法是其中之一[3-5]。

道化學火災爆炸危險指數法[6]的目的是量化潛在火災爆炸和反應性事故的預期損失；確定可能引起事故發生或使事故擴大的裝置；向有關部門通報潛在的火災爆炸危險性；使有關人員及工程技術人員了解到各工藝部門可能造成的損失，據此確定減輕事故嚴重性和總損失的有效的、經濟的途徑。該評價方法是通過對工藝單元危險物質的辨識、決定物質的選取和危險系數的計算來確定初始的火災爆炸危險指數等級，針對生產或工藝過程所采取的各種安全裝置、措施，計算出安全措施補償系數，作出危險分析，得出安全補償后的實際危險等級并用于指導安全生產。

1 計算程序

道化學火災爆炸危險指數評價法風險分析計算程序如圖1所示。

圖1 道化學火災爆炸危險指數評價法計算程序

2 安全評價實例：某食品廠制冷機系統(5t液氨儲罐)火災爆炸危險指數評價

2.1 物質系數的確定

該制冷系統中的主要物料為液氨，查表可確定其可燃性等級NR＝1，液氨的閃點不確定，NF無法確定，取物質系數MF＝16。

2.2 單元工藝危險系數F3及火災爆炸指數

分析選取的工藝單元為液氨制冷系統，確定MF的物質為液氨。

(1)一般工藝危險性 單元的一般工藝危險系數的基本系數為1.00，無危險時系數用0.00；因液氨在壓縮過程中放熱，采用危險系數0.3；在氣化過程中吸熱采用危險系數0.25；液氨采用全密閉管道輸送，危險系數采取0.50；單元為室內工藝單元，危險系數采用0.80；通道通暢，危險系數采取0.20；排放采用強制通風，泄漏采用與排放連鎖，危險系數采取0.20。

F1＝1.00＋0.30+0.25+0.50+0.80+0.20＋0.20＝3.25

(2)特殊工藝危險性 單元的特殊工藝危險性系數的基本系數為1.00，無危險時系數用0.00；因液氨為毒性液化氣體，危險系數采取0.20；工藝操作物料為有壓力情況下操作，危險系數選取0.65；制冷系統為低溫操作，危險系數采取0.25；液氨具有一定的堿性腐蝕性，危險系數采取0.10；液氨為壓縮液化的氣體，接頭密封不嚴或有裂縫，或者填料不實都會引起泄漏，所以危險系數采取0.65。

F2＝1.00+0.20+0.65+0.25+0.10+0.65＝2.85

(3)單元工藝危險系數 單元工藝危險系數F3=一般工藝危險系數F1×特殊工藝危險系數F2

F3=3.25×2.85≈9.26

(4)火災爆炸指數 火災、爆炸指數：F&EI=F3×MF =9.26×16≈132

(5)危險度 根據計算數值結果比較判定，該單元危險度很大。

2.3 確定安全措施補償系數

2.3.1 工藝控制補償系數(C1)

工藝控制補償系數C1：

該系統單元采取的工藝控制補償措施及所取補償系數值分別為：應急電源0.98，冷卻裝置0.97，緊急切斷裝置0.99，操作規程0.94，其他工藝分析0.98。

則C1=0.98×0.97×0.99×0.94×0.98≈0.87

2.3.2 物質隔離補償系數(C2)

物質隔離補償系數C2：

該系統單元采取的物質隔離補償措施及所取補償系數值分別為：卸料/排空裝置0.96，排放系統0.91，聯鎖裝置0.98。

則C2=0.96×0.91×0.98≈0.86

2.3.3 防火措施補償系數(C3)

防火措施補償系數C3：

該系統單元采取的防火補償措施及所取補償系數值分別為：泄漏檢測裝置0.94，結構鋼0.98，消防水供應系統0.97，灑水滅火系統0.97，手提式滅火器材/水槍0.98。

則C2=0.94×0.98×0.97×0.97×0.98≈0.85

2.3.4 安全措施補償系數(C)及補償后火災爆炸危險指數(F&EI)

安全措施補償系數

C=C1×C2×C3=0.87×0.86×0.85≈0.64

補償后火災爆炸危險指數

(F&EI)= F&EI×C=132×0.64≈84

補償后火災爆炸危險等級為較輕。

2.4 危害程度計算

2.4.1 暴露區域計算

暴露區域計算方法如下：暴露區域的面積S=πR2(m2)

R為暴露半徑，R=F&EI×0.84×0.3048。

單元的暴露半徑與暴露區域計算如下：

R=132×0.84×0.3048≈33.80m

R=84×0.84×0.3048≈21.51m(補償后)

S=πR2=3.14×(33.80)2≈3587.26m2

S=πR2=3.14×(21.51)2≈1452.82m2(補償后)

2.4.2 暴露區域內財產價值

暴露區域內財產價值是由區域內含有財產的更換價值來確定。

更換價值=原來成本×0.82×價值增長系數。

因為單元暴露區域內具體財產很難確定，在此以財產的實際價值PAV(the property of the actual value)代替。

2.4.3 危害系數的確定

危害系數由單元危險系數(F3)和物質系數(MF)按照道化學七版的相關圖表查得，用HF表示，代表了單元中物料泄漏或反應能量釋放所引起火災爆炸事故的綜合效應。當MF=16時，與不同的單元危險系數X(即F&EI)對應的危害系數Y(即HF)為：

根據上面公式得出結果該系統單元危害系數HF為0.72。

2.4.4 基本最大可能財產損失(Base MPPD)

基本最大可能財產損失是在假設沒有采取任何一種安全措施的情況下可能造成的最大財產損失，它由危害系數和暴露區域內財產價值相乘得到，即：

Base MPPD=HF×PAV=0.72PAV。

2.4.5 實際最大可能財產損失(Actual MPPD)

實際最大可能財產損失(Actual MPPD)是基本最大可能財產損失(Base MPPD)與安全措施的補償系數(C)的乘積，表示在采取適當的防護措施后事故造成的損失。但如果這些防護裝置或者措施發生故障或者未被有效的實施，事故損失值應接近于基本最大可能財產損失(Base MPPD)。

此方法也可根據求出的實際MPPD估算發生事故時的最大可能停產的天數，確定停產造成的損失。由于各單元實際MPPD數值在評價中難以確定，所以在此不對天數及其造成的影響作分析。

2.4.6 補償結果

通過計算可知該系統單元在未采取補償措施時，火災爆炸指數F&EI值為132，危險等級為很大。在采取了工藝控制措施、物質隔離措施及防火措施補償后，火災爆炸指數F&EI值降為84，危險等級為較輕。

3 結語

采用道化學火災爆炸危險指數評價法，得出該企業制冷系統的火災爆炸危險指數為132，危險等級為“很大”，一旦發生火災、爆炸事故，以制冷間儲罐為中心，半徑為33.80m的區域內的人員、財產都可能受到損害，72%的建構筑物毀壞、財產損失。通過分析指導企業采取了相應的安全預防措施后，危險指數降為84，危險等級為“較輕”，降低了36.4%，效果非常顯著。

[1]王金波，等.安全系統工程[M].東北工學院出版社.

[2]劉鐵民，張興凱，劉功智.安全評價方法應用與指南[M].化學工業出版社.

[3]劉楊，李曉鳳，姜志勇，等.道化學火災、爆炸危險指數評價法在輕烴儲罐中的應用[J]. 科學技術與工程，2012，(22)：5509-5512.

[4]趙成建. DOW分析法在原油罐區安全評估中的應用淺談[J].廣東化工，2011，(5)：46-47.

[5]張冀東.道化學公司火災爆炸危險指數法在LNG加氣站儲罐安全評價中的應用[J].內蒙古石油化工,2012,(15):40-41.

[6]American Institute of Chemical Engineers. Dow's Fire & Explosion Index Hazard Classification Guide [S].7th Ed. New York:Dow Chemical Company, 1994.美國化學工程師研究所.道化學指數評價法分類指導[S].第七版.紐約:道氏化學公司，1994.