化工廠生產(chǎn)安全中的危險能量辨識與隔離方法研究

楊靖毅

[新疆新業(yè)國有資產(chǎn)經(jīng)營（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊 830002]

企業(yè)危險能量的管理是保證企業(yè)生產(chǎn)安全的重要一環(huán)。在生產(chǎn)過程中通過對各種危險物質(zhì)的合理控制及隔離來控制危險因素從而降低危險發(fā)生概率。但是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的危險能量往往具有較強的動態(tài)性和隨機性，且大部分在生產(chǎn)過程中由于各種原因可能導(dǎo)致出現(xiàn)爆炸等重大事故。因此本文研究基于危險能量分析方法設(shè)計出的一種安全風(fēng)險管控措施——危險能量識別與隔離方法，可以有效避免化工生產(chǎn)過程中發(fā)生爆炸等重大事故。

1 基本原理

危險物質(zhì)是指具有一定危險性，在一定條件下能引起爆炸、燃燒、腐蝕、毒害、放射性污染等危害的物質(zhì)。按照危險物質(zhì)的特性，危險能量可分為易燃易爆物能量、易燃液體能量、可燃?xì)怏w能量、毒害氣體能量、放射性能量等；根據(jù)影響危險能量的要素，可以將危險能量分為危害風(fēng)險、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險等。化工企業(yè)在開展全面安全管理工作時，應(yīng)當(dāng)對事故風(fēng)險進(jìn)行辨識并采取相應(yīng)的風(fēng)險管控措施。

1.1 危險物質(zhì)的種類

根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）的定義，按照危害程度的不同可以將危險物質(zhì)分為四類：易燃液體、易燃固體、易燃易爆物品、放射性物質(zhì)。其中易燃液體指燃點低、易燃液體（如汽油）及其他易燃液體；液化氣體指具有氧化性物質(zhì)或與氧化性物質(zhì)混合后所產(chǎn)生的氣體；非易燃液體（如乙醚）是由不同性質(zhì)物質(zhì)組成的混合物所具有的混合溶劑。而在使用過程中又往往需要添加一些其他物質(zhì)成分，如助燃劑等。

1.2 危害風(fēng)險

危害風(fēng)險主要是指影響人身安全和財產(chǎn)安全的各種危害。危害過程一般分為兩個階段：一是從危害物質(zhì)本身進(jìn)入人體前的反應(yīng)過程終止階段（如化學(xué)變化、光變化）；二是從危害物質(zhì)進(jìn)入人體后的反應(yīng)過程終止階段（如燃燒反應(yīng)終止）引發(fā)人或物傷亡的安全風(fēng)險。危害物質(zhì)是對人體健康及生命安全有直接危害的物質(zhì)，一般分為：有毒有害材料、爆炸品、放射性危險物。其中，有毒有害材料主要指毒害氣體或液體本身，如毒氣和液體產(chǎn)生的腐蝕性氣體；腐蝕品主要指腐蝕介質(zhì)與被腐蝕表面所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕性固體和氣體，如腐蝕介質(zhì)中所產(chǎn)生的腐蝕性液體和氣體。危害速度越快，受到污染的時間越短，損失就越小。當(dāng)危害速度大于一定速度后，對人體造成損害是不可避免，但危害速度過快對人體來說是毀滅性打擊。

1.3 環(huán)境條件

在環(huán)境條件相同時，有毒有害氣體在濃度、溫度等方面的反應(yīng)速度和反應(yīng)速率都比較大，當(dāng)環(huán)境條件的溫度較高、光照強度較大或者長時間處于高溫、高壓、高腐蝕性的區(qū)域時，易造成有毒有害氣體的爆炸和燃燒。爆炸和燃燒可以由多種條件共同作用：空氣、熱量、水蒸氣及其鹽分；可燃物；有毒金屬；污染物等。

1.4 影響危險能量的要素

影響危險能量的要素主要有化學(xué)環(huán)境、物理條件、化學(xué)性質(zhì)、安全防范措施、安全風(fēng)險等級等。化學(xué)環(huán)境的主要方面包括大氣、水、土壤、噪聲、毒氣、放射性氣體和機械損傷等。對化工企業(yè)來說，安全風(fēng)險主要是指各種火災(zāi)、爆炸、中毒和污染事件（危害）造成身體傷害、財產(chǎn)損失以及經(jīng)濟(jì)損失等造成人身傷害和財產(chǎn)損失行為形成的可能性。物理條件包括溫度、壓力、重力、輻射等；氣候條件包括溫濕度、氣壓、降水季節(jié)等；安全防范包括安全防護(hù)措施和應(yīng)急救援措施；應(yīng)急救援技術(shù)包括人員防護(hù)技術(shù)、消防技術(shù)等。安全風(fēng)險等級是指危險特性等級為Ⅰ或者Ⅱ級，或者是影響范圍達(dá)到一定程度時應(yīng)當(dāng)采取的最小可能安全防范措施和應(yīng)急救援措施。對于危險狀態(tài)下產(chǎn)生且不能避免且能夠控制的損害事故來說，在發(fā)生過程中需要采取相應(yīng)的保護(hù)措施和應(yīng)急救援措施。

1.5 其他風(fēng)險因素

根據(jù)對化學(xué)原料及產(chǎn)品的分析，化學(xué)品事故中常見的風(fēng)險因素有爆炸和火災(zāi)、中毒和窒息、中毒休克等。爆炸事故中的爆炸包括爆炸性爆炸、毒害性爆炸和放射性爆炸；中毒包括一氧化碳和硫化氫中毒、有機磷和有機化合物中毒；窒息引起的缺氧窒息導(dǎo)致的窒息死亡事故是指機械原因?qū)е轮舷⑺劳龊蜋C械原因死亡事故。毒害性和窒息導(dǎo)致的窒息死亡事故是指吸入毒害性毒物致人死亡或經(jīng)搶救無效死亡事故（特殊情況下除外）。窒息事故具有以下特點：對人的生命健康存在直接威脅，事故發(fā)生后短時間內(nèi)傷亡較大，救援困難等。

2 危險能量辨識

企業(yè)的危險能量主要包括高溫、低溫、腐蝕、自燃、放電、靜電接地等。一般認(rèn)為高溫、低溫、腐蝕、放電、靜電接地等風(fēng)險因素可以通過不同形式的措施進(jìn)行管控或消除，因此對不同類型的風(fēng)險因素進(jìn)行辨識并進(jìn)行有效消除是非常有必要的。同時，企業(yè)通過對危險氣體進(jìn)行分析來了解自身或周圍環(huán)境中存在的重大安全隱患，從而達(dá)到及時發(fā)現(xiàn)及消除隱患的目的。但是由于目前大量化工生產(chǎn)企業(yè)均屬于傳統(tǒng)化工企業(yè)模式。因此本文通過對化工過程中不同因素間存在相互影響因素的識別，從而確定各物質(zhì)間存在相互作用，進(jìn)而對不同因素所引起的風(fēng)險進(jìn)行合理管控及消除。

2.1 高溫

化工生產(chǎn)中，原料或中間體在高溫下的物理或化學(xué)變化、反應(yīng)過程中的化學(xué)變化以及產(chǎn)品儲存時在高溫下的物理或化學(xué)變化等會導(dǎo)致材料或產(chǎn)品產(chǎn)生一系列的變化過程、產(chǎn)物變化、工藝過程或產(chǎn)品發(fā)生變化。尤其是化工生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生較多具有危險性的工藝參數(shù)及反應(yīng)條件，生成新物質(zhì)或新產(chǎn)品。但是因原料或中間體在高溫下時的物理變化、反應(yīng)條件及產(chǎn)物變化都會導(dǎo)致產(chǎn)品高溫特性發(fā)生改變，從而導(dǎo)致產(chǎn)品在不同階段出現(xiàn)不同程度的安全隱患。同時，由于高溫反應(yīng)一般屬于高風(fēng)險反應(yīng)，若反應(yīng)設(shè)備或反應(yīng)器中存在重大缺陷或局部溫度過高時，會引起安全事故發(fā)生。此外部分化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中會形成硫化氫等酸性氣體以及某些特殊物料在高溫下發(fā)生反應(yīng)會導(dǎo)致環(huán)境溫度過高及高溫時間太長時，可能會導(dǎo)致產(chǎn)品泄漏甚至發(fā)生火災(zāi)。

2.2 腐蝕

化工生產(chǎn)中腐蝕一般是指化學(xué)、物理作用，例如空氣中的水蒸氣等水溶性氣體對金屬材料或產(chǎn)品有腐蝕作用。當(dāng)發(fā)生在裝置中時，對設(shè)備、管道等都會造成不同程度的腐蝕。腐蝕可以導(dǎo)致設(shè)備變形、破裂和機械破壞、設(shè)備泄漏等。例如化工裝置內(nèi)可能存在化學(xué)腐蝕性物料，或者裝置內(nèi)被氣體腐蝕（含可燃物），或設(shè)備被化學(xué)腐蝕（含腐蝕），而造成腐蝕傷害。另外，某些化學(xué)品由于化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定（可氧化），或者由于反應(yīng)過程中雜質(zhì)（如金屬）的存在，會導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)發(fā)生異常，從而產(chǎn)生危害人體安全的化學(xué)物質(zhì)。腐蝕發(fā)生后可能會導(dǎo)致人員中毒，嚴(yán)重影響設(shè)備及人員生命安全。

2.3 放電

放電是指氣體與液體的相互作用。包括氣體、液體的氣態(tài)現(xiàn)象，固體材料的液態(tài)現(xiàn)象及氣體與液體的液態(tài)相作用。化工過程中產(chǎn)生的放電能量主要有：化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電火花、熱力學(xué)效應(yīng)及化學(xué)物相的熱分解作用等。此外，電催化劑及電化學(xué)作用產(chǎn)生的正負(fù)電火花、電化學(xué)溶液或氣溶膠引起的液態(tài)水或泡沫液體電火花、金屬離子作用產(chǎn)生的電離火花也都會引起電火花放電現(xiàn)象。因此需要對各個工藝設(shè)備管路系統(tǒng)都有充分認(rèn)識，并且對可能產(chǎn)生電火花、電化學(xué)作用、電火花等放電能量的部位進(jìn)行重點管控。

3 危險源分析、預(yù)警與控制

危險源識別和分析工作的目的是通過對危險狀態(tài)的客觀描述和準(zhǔn)確預(yù)測，準(zhǔn)確地將危險狀況劃分為不穩(wěn)定狀態(tài)和不穩(wěn)定階段。通過風(fēng)險預(yù)警，及時提示相關(guān)部門采取防范措施以降低和控制危險可能發(fā)生的概率。在工廠現(xiàn)場，根據(jù)不同物質(zhì)類別采用相應(yīng)的安全設(shè)施。在不穩(wěn)定環(huán)節(jié)采用安全閥等防爆炸裝置，防止氣體或液體泄漏形成爆炸事故；在不穩(wěn)定階段主要關(guān)注各種溫度、壓力或者電氣參數(shù)是否變化產(chǎn)生爆燃事故；同時需根據(jù)工藝變更對安全生產(chǎn)條件進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整以保證安全生產(chǎn)。由于這些系統(tǒng)都是相互獨立且相互關(guān)聯(lián)的，因此需要對上述系統(tǒng)進(jìn)行單獨分析、評估、控制或者應(yīng)急處理而采取不同的措施。而危險狀態(tài)的識別則是基于風(fēng)險識別方法研究成果進(jìn)行的一項工作，同時根據(jù)企業(yè)現(xiàn)場實際情況制定相應(yīng)對策以減少危險發(fā)生的概率，最終達(dá)到減少或消除危險因素、降低安全事故的目的。

3.1 危險狀態(tài)的控制

控制危險狀態(tài)的核心是要提高企業(yè)對危險條件下安全生產(chǎn)的認(rèn)識，實現(xiàn)從被動接受到主動預(yù)防的轉(zhuǎn)變，通過合理布局、嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝參數(shù)以降低生產(chǎn)安全事故的發(fā)生概率。同時以安全管控為核心思想來確定控制措施等級，并進(jìn)行針對性地監(jiān)督管理，確保相關(guān)管理措施得到落實到位，從而實現(xiàn)控制危險狀態(tài)的目的。此外要充分發(fā)揮安全管理人員在生產(chǎn)管理中的關(guān)鍵作用，及時發(fā)現(xiàn)隱患并排除；要合理控制不穩(wěn)定區(qū)域，在不穩(wěn)定區(qū)域引入相應(yīng)設(shè)施將安全閥、儀表等防爆炸裝置投入使用。

3.2 優(yōu)化現(xiàn)場的危險源

危險源分析的目的是使生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境更加優(yōu)化，使危險源得到充分利用。因此，在進(jìn)行危險源分析時，需要關(guān)注企業(yè)環(huán)境，對可能影響車間安全環(huán)境因素提出防范對策。優(yōu)化現(xiàn)場的危險源將在一定程度上減少或消除隱患、降低安全風(fēng)險。例如：對于含有硝酸、氨水等可燃?xì)怏w的生產(chǎn)裝置以及有條件排放有毒氣體的工段應(yīng)采用耐腐蝕、防爆型金屬容器以防止泄漏；對液體生產(chǎn)裝置尤其是部分易爆炸和有毒物質(zhì)多的裝置，應(yīng)采用防靜電保護(hù)措施；對于易燃易爆物質(zhì)及可燃?xì)怏w生產(chǎn)工藝單元需要根據(jù)其性質(zhì)、密度和壓力制定相應(yīng)的防爆炸措施；對危險源，企業(yè)或車間，應(yīng)對安全風(fēng)險較高的區(qū)域采用防爆型金屬容器以降低局部閃爆的風(fēng)險。

3.3 防止危險能量碰撞

在生產(chǎn)工藝和設(shè)備出現(xiàn)故障時，可通過事故警示系統(tǒng)（例如警示燈、警報聲）、事故警示設(shè)備，及時采取措施降低危害等級的同時最大限度地減少事故后果的發(fā)生。當(dāng)企業(yè)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)發(fā)生事故時，可根據(jù)事故警示系統(tǒng)提示或者事故警示設(shè)備采取有效措施防止事故發(fā)生。如設(shè)備故障時設(shè)備溫度、壓力和電氣參數(shù)波動較大時，可考慮采取熱隔離工藝措施防止其傳遞到另一設(shè)備上進(jìn)而引起爆炸，或采取隔離措施防止其他設(shè)備被引燃，或采取控制措施使溫度和電氣參數(shù)等穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)。

一旦出現(xiàn)意外，立即進(jìn)行應(yīng)急處理。一旦發(fā)現(xiàn)情況失控，要立即轉(zhuǎn)移人員，并撤離危險區(qū)域。特別是在發(fā)生意外時，可以在廠區(qū)布置、建筑物設(shè)計等方面，充分考慮到人員的避險和營救。總體而言，應(yīng)該考慮到以下問題：①在緊急情況下，立即疏散人群，按照指定的撤退路線，設(shè)置安全出口，緊急疏散；②可以采取隔離措施保護(hù)人員，如設(shè)立安全場所等。所以，必須事先制定好緊急預(yù)案，并進(jìn)行緊急救援演練。

3.4 能量隔離的重要性

通常情況下，能量隔離會造成損害：①設(shè)備不小心啟動。②在設(shè)備起動之前，未對場地進(jìn)行任何清潔。③沒有停止正在運轉(zhuǎn)的設(shè)備。④能源未被切斷，剩余能源未被清除。所以，在開始工作之前，一定要先把“能量”分開，這比節(jié)省時間、省錢、避免麻煩和提高產(chǎn)量要重要得多。所以，由于石化企業(yè)流程長、工藝復(fù)雜，在進(jìn)行大修、短期停工檢修、運行設(shè)備、電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，需要對設(shè)備進(jìn)行能量隔離，能量隔離只能防止人為的意外或疏忽，對故意的損壞行為無效。一般而言，化工行業(yè)的能源主要有電能、熱能、電離輻射、化學(xué)能、機械能等。其隔離的目標(biāo)是為了對化工企業(yè)的設(shè)備進(jìn)行必要的基本隔離和保護(hù)，所以在具體的實施中，常常采用一套有效的程序來進(jìn)行控制，以避免因疏忽、失誤、操作不當(dāng)而造成的人身、環(huán)境或設(shè)備的損壞。根據(jù)英國石油公司 HSSE的年度報告，全球90%的石化企業(yè)發(fā)生的安全事故都是因為這些問題而導(dǎo)致的，根據(jù)公司內(nèi)部的調(diào)查，這些事故中有40%是因為能源隔離不完全造成的。所以對大型石化企業(yè)實施能源隔離管理是十分必要的。

3.5 做好后續(xù)優(yōu)化更新工作

因為我國目前在化工廠安全生產(chǎn)危險能量隔離的研究時間還比較短，工作人員容易受到自身認(rèn)知能力以及個人知識掌握的限制，所以他們編制、繪制的化工危險能量評估表、控制程序、化工危險能量地圖和化工危險源隔離管理可能會產(chǎn)生一系列的問題，再加上化工企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備、國家政策、化工行業(yè)規(guī)范要求都處于不斷更新變化的狀態(tài)，因此工作人員應(yīng)該保持定期總結(jié)之前問題的習(xí)慣，做好后續(xù)優(yōu)化更新的工作，國家及相關(guān)化工廠企業(yè)應(yīng)該鼓勵工作人員及時更新學(xué)習(xí)新型隔離方式，保證化工危險能量隔離工作與時俱進(jìn)。

4 結(jié)束語

在對常見化工物質(zhì)進(jìn)行危險能量研究的基礎(chǔ)上，基于危險能量分析方法，對危險物質(zhì)的基本原理進(jìn)行了研究。首先對危險物質(zhì)的種類進(jìn)行了相關(guān)闡述；其次對危險能量的等級進(jìn)行了分析；最后通過對危險能量的相關(guān)分析，探索出了影響危險能量的幾種因素。此外，本文對危險能量的辨識進(jìn)行了大量的闡述與分析，首先介紹了企業(yè)危險能量的分類，然后從高溫、腐蝕、放電這三個方面進(jìn)行了詳細(xì)的描述。之后對危險源的控制等進(jìn)行了研究。首先介紹了危險狀態(tài)的控制，之后對現(xiàn)場的危險源進(jìn)行優(yōu)化加以表述，并在防止危險能源的碰撞方面進(jìn)行了相關(guān)講解。最后，對能量隔離的重要性加以表述，并提醒化工企業(yè)要重視能量隔離。同時對于企業(yè)的工作人員也要做好后續(xù)的優(yōu)化工作，及時學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，不斷提升自己的能力，跟緊時代的發(fā)展，熟悉掌握新型的隔離方式。