炼胶机挡板(预先危险分析法与道化学火灾爆炸指数法在化工安全管理中的应用)

Posted 2023-06-01

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炼胶机挡板(预先危险分析法与道化学火灾爆炸指数法在化工安全管理中的应用)

在涂料生产企业的生产、储存、运输、废弃处理等环节中，存在大量的危险化学品，易发生中毒窒息和火灾爆炸事故，造成严重的人身伤亡和财产损失。通过对生产场所和储存仓库进行安全评价，可以提高企业对危险化学品的安全管理和控制水平，降低事故发生的频率和损失。常用的安全评价方法有道化学火灾爆炸指数法、安全检查表法、事件树分析法、故障树分析法、预先危险性分析法等。道化学火灾爆炸指数法(简称 DOW 法)可量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预期损失，确定可能引起事故发生或使事故扩大的装置，使有关人员及工程技术人员了解到各工艺部门可能造成的损失，以此确定减轻事故严重性和总损失的有效、经济的途径，是化工企业安全评价中最常用的定量评价方法。预先危险分析法(PHA)能大体识别与系统有关的主要危险，鉴别产生危险的原因，预测事故发生对人员和系统的影响，判别危险等级，并提出消除或控制危险性的对策措施，是常用的定性评价方法。

本文以某普通涂料生产企业为例，对其生产场所和甲类储存仓库分别进行预先危险性分析和道化学火灾爆炸指数法分析，并提出安全对策措施。

1 评价单元的基本情况

该涂料生产企业中含危险化学品的产品主要为含易燃溶剂的合成树脂、油漆、辅助材料、涂料等制品，其闭杯闪点均不高于 60 °C。生产和储存场所涉及到的主要原辅料中，属于危险化学品[1-2, 4]的有石脑油、甲苯、2−丁酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、酚醛树脂、环己酮、过氧化二苯甲酰[质量分数 35% ~ 52%，

惰性固体质量分数≥48%]等。

1. 1 储存区

储存区危险性较大的为溶剂仓库及埋地储罐区。溶剂仓库主要储存易燃液体类原料；埋地储罐区设3个 60 m3的储罐，其中 1 个储罐储存甲苯，1 个储罐储存石脑油，1 个设有内挡板，一侧储存石脑油，另一侧储存 2−丁酮。

1. 2 生产工艺线

1. 2. 1 胶粘剂生产工艺线

用电热棒加热至 90 °C 左右，主要由原料混合、炼胶、剪胶、搅拌、检验、成品包装等工艺过程组成，均在常压下进行。

1. 2. 2 稀释剂生产工艺线

该生产工艺比较简单，在常温、常压下进行，苯类、酮类、酯类原料经混合、搅拌即得产品。

2 生产场所的安全评价

针对可能发生的火灾、爆炸、中毒、窒息等危险化学品事故，依据 PHA 法[

3, 5-7]分析该公司在运行过程中可能出现的危险化学品事故、危险等级及后果，并针对可能出现的危险化学品事故，制定相应的安全对策措施，具体见表 1 和表 2。

表 1分析可能发生的火灾、爆炸事故

Table 1 Analysis on possible fire and explosion accidents

可能出现的

危险化学品事故

火灾、爆炸

危险因素

甲苯、石脑油、乙酸乙酯等易燃液体的泄漏

触发事件一

1.设备故障泄漏

2.储存系统泄漏(如包装物破损，储存桶倾翻或有缺陷等)

3.装卸、搬运作业中泄漏

4.违章操作或误操作造成泄漏

发生条件

1.易燃液体的蒸气浓度达到爆炸极限

2.易燃物质遇到点火源(明火、静电火花、高温物体等引爆能量)

3.储存方式不正确

触发事件二

1.明火

(1)点火吸烟

(2)抢修、检修，违章动火

(3)外来人员携带火种

(4)其他火源

2.火花

(1)金属撞击、摩擦(穿带钉皮鞋，工具设备碰撞等)

(2)电气火花

(3)进入的车辆未配备防火罩，启动时排气管带出火花

(4)手机、照相机、摄像机产生火花

(5)线路因老化或损坏而产生短路火花，以及因超载、绝缘烧坏而引起明火

(6)焊、割、打磨产生火花

(7)击打管道、设备产生撞击火花

(8)静电火花

(9)雷击

(10)其他能产生火花的能量

3.机械设备的高温表面或者存放温度过高

事故后果

一般情况：个体轻伤，财产损失较小。

严重情况：多人伤亡，停产，造成严重经济损失。

危险危害等级

危险的

安全对策措施

1.控制与清除火源

(1)严禁吸烟、携带火种、穿带钉皮鞋进入

(2)动火必须严格按照动火程序办理动火证，并采取有效防范措施

(3)按规范安装避雷装置，定期检查

(4)按规范采取防静电措施

(5)进出车辆要配备阻火器，正确行驶，避免故障和车祸

2.严格控制设备质量

(1)设备不定期检查、保养、维修，保持完好状态，防止易燃物料跑、冒、滴、漏

(2)按规范安装电气线路并要不定期检查、保养、维修，使其保持完好状态

3.加强管理，严格工艺纪律

(1)杜绝“三违”(即违章操作、违章指挥、违反劳动纪律)，严守工艺纪律

(2)遵守安全操作规程

(3)加强教育、培训、考核工作

4.安全设施(如消防设施、通信设施)要齐全、完好

5.严格按照《易燃易爆性商品储藏养护技术条件》(GB 17914–2013)的要求执行

1) 在预先危险性分析法中，危险危害等级分为 4 级：

I──安全的，即不会造成人员伤亡及系统损坏。

II──临界的，即处于事故的边缘状态，暂时还不至于造成人员伤亡或系统损坏。

III──危险的，即会造成人员伤亡和系统损坏，要立即采取防范措施。

IV──灾难性的，即会造成人员重大伤亡及系统严重破坏，必须予以果断排除并进行重点防范。

表 2 分析可能发生的中毒、窒息事故

Table 2 Analysis on possible intoxication and suffocation accidents

可能出现的危险化学品事故	中毒、窒息
危险因素	1.甲苯、石脑油、乙酸乙酯等物质泄漏 2.设备破损以及检修、操作时工作人员直接接触到有毒、有害物料 3.作业环境的毒物浓度超标
触发事件一	1.设备故障泄漏 2.储存系统泄漏(如包装物破损，储存桶倾翻或有缺陷等) 3.装卸、搬运作业中泄漏 4.违章操作或误操作造成泄漏 5.设备检修时未清洗置换或清洗置换不彻底 6.检修时未加强通风
发生条件	吸入、食入、皮肤接触有毒、有害物料
触发事件二	1.未戴防毒面具： (1)无防毒面具；(2)取用不方便；(3)因故未戴，怕麻烦，缺乏防范知识和意识 2.防毒面具失效： (1)破损、失效；(2)选型不对；(3)使用不当 3.有毒作业场所未采取通风措施或通风装置损坏 4.进入设备内检修时未做气体分析，未戴防毒面具，或缺氧
事故后果	一般情况：少量物料损失，个体人员中毒(或窒息) 严重情况：物料大量损失，多人中毒或者死亡
危险危害等级	临界的
安全对策措施	1.认真做好设备、管线的维护保养工作，降低泄漏的可能性 2.防止人为损坏设备、管线等现象发生 3.制定可行的化学事故应急救援预案，并组织员工演练 4.合理发放、正确佩戴劳动保护用品及防毒防护用品，操作室等场所应保持通风良好

3 危险化学品储存场所的安全评价

道化学火灾爆炸指数评价法是针对系统工艺过程中使用的物质、设备，作业、贮运以及泄漏等环节引发火灾、爆炸及中毒的危险性和有害性，通过逐步推算的方法，求出其火灾、爆炸等潜在危险及其等级的一种方法，其评价程序见图 1。

甲类溶剂仓库中存在多种甲类易燃液体，发生火灾的可能性较大，被确定为评价单元。甲类溶剂仓库储存的主要危险化学品有甲苯、2−丁酮、乙酸乙酯等甲类原料，其中乙酸乙酯的闪点较低(−4 °C)，发生火灾爆炸的可能性较大。因此以乙酸乙酯作为代表物质(即假设仓库全部放置乙酸乙酯)进行安全评价。在正常生产的情况下，甲类溶剂仓库中日常甲、乙类易燃液体的总量约 9 t。

图 1 道化学火灾爆炸指数法的评价程序

Figure 1 Procedure of Dow Chemical Company’s fire and explosion index assessment

3. 1 确定物质系数 MF

乙酸乙酯的物质系数 MF = 16，物质毒性系数 NH = 1，物质燃烧性 NF = 3，物质化学活性 NR = 0。

3. 2 确定单元的一般工艺危险系数 F1

单元的一般工艺危险系数是基本系数与 6 项工艺危险系数的总和，具体见表 3。

表 3 一般工艺危险系数 F1

Table 3 General process hazards factor F1

一般工艺危险	危险系数范围	实际取值	说明
基本系数	1.00	1.00	根据 DOW 法的规定
1 放热化学反应	0.30 ~ 1.25	0	无任何化学反应
2 吸热化学反应	0.20 ~ 0.40	0	无任何化学反应
3 物料处理与输送	0.25 ~ 1.05	0 85	对于NF = 3 或NF = 4 的易燃液体或气体，无论桶装还是罐装，系数取 0.85。
4密闭式或室内工艺单元	0.25 ~ 0.90	0	溶剂不露天储存
5通道	0.20 ~ 0.35		通道不影响消防
6排放和泄漏控制	0.20 ~ 0.50	0.50	单元周围是可排放泄漏液的平坦地，一旦失火会引起火灾，系数取 0.50

○

本评价单元的一般工艺危险系数取值为 F1 = 1.00 + 0.85 + 0.50 = 2.35。

3. 3 确定单元的特殊工艺危险系数 F2

特殊工艺过程的危险性是导致事故发生的主要因素，F2包括基本系数和 12 项工艺危险系数)，具体见表 4。

本评价单元的特殊工艺危险系数取值为 F2 = 1.00 + 0.20 + 0.50 + 0.20 + 0.10 + 0.10 = 2.10。

3. 4 确定单元的危险系数 F3

单元的危险系数 F3为一般工艺危险系数 F1 与特殊工艺危险系数 F2 的乘积，即 F3 = F1 × F2 = 2.35 × 2.10 = 4.935。

表 4 特殊工艺危险系数 F2

Table 4 Special process hazards factor F2

特殊工艺危险	危险系数范围	取值	说明
基本系数	1.00	1.00
1 毒性物质	0.20 ~ 0.80	0.20	毒性物质系数为 0.2 × NH
2负压(<500 mmHg = 66.7 kPa)	0.50	0	本单元常压操作
3爆炸极限及附近的操作：		0.50	取 a 情况下的值
a.罐装易燃液体	0.50		储存可燃液体，其温度在闭杯闪点以上且无惰性气体保护时，取 0.5
b.过程失常或吹扫故障	0.30
c.一直在燃烧范围内	0.80
4粉尘爆炸	0.25 ~ 2.00	0	无粉尘爆炸危险。
5 压力			已按负压操作选取系数，此项不再选取
操作压力(绝对)	—
释放压力(绝对)	—
6 低温	0.20 ~ 0.30	0	正常操作和异常情况下的操作温度均不低于转变温度
7易燃及不稳定物的量	—	0.20	取 b 情况下的值
a.工艺中的液体及气体	—
b.贮存中的液体及气体	—	0.20	乙酸乙酯的燃烧热 HC = 10.1 × 103 BTU/lb ，质量为 9 t，储存总能量为：10.1 × 103BTU/lb ×(9×1 000/0.454) lb = 0.2 × 109BTU(说明：1 lb =0.454 kg，BTU 为英热单位)，由“储存中总能量−危险系数表”中的 I 类易燃液体的危险系数得出系数为 0.2
c.贮存中的可燃固体及工艺中的粉尘	—
8 腐蚀与摩损	0.10 ~ 0.75	0.10	腐蚀速率<0.127 mm/a
9泄漏──接头和填料处	0.10 ~ 1.50	0.10	压盖密封处可能产生轻微泄漏
10 使用明火设备	—	0	不使用明火设备
11热油、热交换系统	0.15 ~ 1.15	0	无热油、热交换系统
12转动设备	0.50	0	无转动设备

3. 5 确定火灾爆炸危险系数 F&EI

F&EI = MF × F3 = 16 × 4.935 = 78.96。

F&EI 被用来估计工艺单元潜在的火灾爆炸危险性大小，不同的 F&EI 值对应不同的危险等级，具体见表 5。

表 5 F&EI 与危险等级的关系

Table 5 Degree of hazard for F&EI

危险等级	最轻	较轻	中等	很大	非常大
F&EI	1 ~ 60	61 ~ 96	97 ~ 127	128 ~ 158	>159

该单元的危险等级为“较轻”。

3. 6 确定安全措施补偿系数 C

安全措施的采用在一定程度上能降低火灾爆炸事故的概率并减轻事故的危害。安全措施可分为工艺控制(C1)、物质隔离(C2)和防火措施(C3)3 类，系数取值分别见表 6−8。

C1 = 0.95 × 0.98 = 0.931。

C2 = 1。

C3 = 0.98 × 0.94 × 0.94 × 0.97 = 0.84。

综合得到 C = C1 × C2 × C3 = 0.931 × 1 × 0.84 ≈ 0.782。

3. 7 补偿后的火灾爆炸系数指数 F&EI′

F&EI′ = F&EI × C = 78.96 × 0.782 ≈ 61.75

表 6 工艺控制补偿系数 C1

Table 6 Process control credit factor C1

工艺控制补偿系数	取值	说明
1应急电源补偿系数	1	无应急电源
2 冷却装置补偿系数	1	无冷却装置
3 抑爆装置补偿系数	1	无抑爆装置
4 紧急切断装置补偿系数	1	无紧急停车装置
5 计算机控制补偿系数	1	无计算机控制
6 惰性气体保护补偿系数	1	无惰性气体保护
7 操作指南或操作规程补偿系数	0.95	制定了严格、完善的操作规程
8 化学活性物质检查补偿系数	1	无活性物质检查
9 其他工艺过程危险分析补偿系数	0.98	有安全检查表分析法评价

表 7 物质隔离补偿系数 C2

Table 7 Material isolation credit factor C2

物质隔离补偿系数	取值	说明
1 遥控阀补偿系数	1	无遥控阀
2 卸料及排空装置补偿系数	1	无卸料及排空装置
3 排放系统补偿系数	1	无排放系统
4 连锁装置补偿系数	1	无连锁装置

表 8 防火措施补偿系数 C3

Table 8 Fire protection credit factor C3

防火措施补偿系数	取值	说明
1 泄漏检测装置补偿系数	0.98	有泄漏检测装置，但只起到报警作用
2 钢制结构补偿系数	1	非钢制结构
3 消防水供应补偿系数	0.94	有消防水供应
4 喷洒系统补偿系数	1	无喷洒系统
5 特殊系统补偿系数	1	无特殊系统
6 水幕补偿系数	1	无水幕
7 泡沫灭火装置补偿系数	0.94	有泡沫装置，手动启动
8手提式灭火器或水枪补偿系数	0.97	仓库周围设置有消防栓和水枪
9电缆保护补偿系数	1	无电缆保护

3. 8 确定暴露面积[

暴露半径 R = 0.256 × F&EI = 0.256 × 78.96 ≈ 20.2(m)。

暴露面积 A = πR2 = 3.141 6 × 20.22 ≈ 1 282(m2)。

3. 9 确定基本最大可能财产损失(基本 MPPD)

当 MF = 16，F3 = 4.935 时，查单元危害系数计算图，得 DF = 0.58。

基本 MPPD = MC × DF，式中 MC为暴露区域内的财产价值.

本单元的基本 MPPD = MC × 0.58 = 0.58MC(万元)。

3. 10 确定实际最大可能财产损失(实际 MPPD)

实际 MPPD = 基本 MPPD × C = 0.58MC× 0.782 ≈ 0.454MC(万元)。

3. 11 关于最大可能工作日损失(MPDO)和停工损失(BI)

当前物价与第 7 版 DOW 法制定时的物价相差较大，因此计算最大可能工作日损失(MPDO)和停工损失(BI)已无意义。

3. 12 单元的危险性评估

经过对该甲类仓库火灾爆炸危险指数评价得知：其火灾爆炸指数为 78.96，危险等级属于“较轻”，其影响半径是 20.2 m，面积是 1 282 m2；采取安全补偿措施后，火灾爆炸指数为 61.75，危险等级仍为“较轻”，但危险程度明显降低，暴露半径缩小为 15.8 m，暴露面积减小为 784.3 m2。显然，有效的安全补偿措施能显著降低储存区的火灾爆炸危险程度及其影响范围。

4 结论

从预先危险性分析法和道化学火灾爆炸指数法分别对某涂料生产企业的生产场所和甲类储存仓库进行的安全评价中可知，生产场所存在中毒窒息和火灾爆炸的危险，甲类储存仓库存在火灾爆炸的危险，为企业的安全防护与管理提供了科学依据。

经安全评价后，认为该企业生产场所和甲类储存仓库需加强安全管理，重视危险源的监控，采取有效的安全管理制度和防护措施。该单位的安全措施还存在一些不足，如缺乏排放系统、连锁装置、喷洒消防系统，消防用水总量也不够，需加大安全投入，改善安全设施。

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