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化工安全咨詢工作如何做

類別:化工安全 發布時間:2017-12-15 瀏覽人次:

摘要:安全咨詢在化工行業中占有重要地位。安全咨詢的方法隨著科技的進步也有了長足地發展。本文通過對國內外化工安全評價現狀的分析,詳細地比較了幾種常用方法。在此基礎上,提出一套可行的評價方案,并結合具體項目,運用該方案分析了項目的危險等級,制定了預防措施。



隨著我國國民經濟的飛速發展,各類適應市場需求的大型、特大型化工項目開始上馬,企業對于安全生產的要求也愈來愈高,這就使得安全咨詢(SafetyAssessment)的重要性顯得格外重要。發達國家很早就開展了安全咨詢工作。道化學公司于60年代就應用其開發的物質系數作為系統安全工程評價方法。我國于70年代末,在化工行業開始應用系統安全工程的危險分析和評價方法。1989年化工部職業安全衛生研究院完成了化工部的研究課題《光氣及光氣化產品企業的安全評價》,并形成了國家標準。


1、評價方法選擇和介紹


通常的化工評價方法有兩類,一類是以故障發生概率為基礎,如故障類型和影響分析(FMEA)、事件樹(ETA)、故障樹(FTA)等。這些方法都是用已積累的故障數據,計算其概率,進而算出風險度,得到以量表示的安全程度。另一類方法是指數法,如道化學公司法(DOW)、蒙德法(MOND)、日本勞動省六階段法、單元危險性快速排序法等。在具體項目實施中,方法選取是很靈活的,但從目前的實際應用來看,分階段綜合使用是一種比較好的方法。


111、概率法


概率法主要是把事故后果的分析同實際運行中的事故發生概率結合起來,根據系統各組成要素的故障率及失誤率,確定系統發生事故的概率,然后將概率值劃分為若干個等級,作為對系統安全性評定及制定安全措施的依據。


其中故障樹分析較為典型,它是以故障事件的發生為最后狀態,然后使用系統分析的方法尋找造成這—狀態的一系列失誤原因。


112、指數法


指數法又稱評分法,它是根據評價對象的具體情況選定評價項目,對每個評價單元項目均訂出評價的分值范圍,在此基礎上為各評價單元評分,然后通過一定的運算求出總分值,代表性的方法是美國的道化法和英國ICI蒙德法,還有以道化法為基礎發展起來的單元危險性快速排序法。


(1)道化法(DOW)。道化法是最早美國道(DOW)化學公司1964年提出的“火災爆炸指數”評價法。該評價法是以能代表重要物質在標準狀態下的火災、爆炸或放出能量的危險性潛在能量的“物質系數”為基礎,同時把引起火災或爆炸時特殊物質危險性、取決于裝置操作方式的一般工藝過程危險性以及操作條件和化學反應的特殊過程危險性等作為追加系數加以修正,計算出“火災爆炸指數”,并根據指數的大小對石油化工裝置的危險性程度進行分組,再根據不同的等級提出相應的安全對策措施。


道化學公司評價法的第一版發表于1964年。目前已發表了第七版,該版是在原有經驗的基礎上逐步修改了一些條款,以便與法規和預防原則相一致,同時給出了美國消防協會(NFPA)的最新的物質系數。道化法評價程序如圖1。

圖 1 道化 (七版) 法評價程序圖


圖 1 道化 (七版) 法評價程序圖


(2)蒙德法(MOND)。1974年英國帝國化學公司(ICI)蒙德(MOND)部在現有裝置及計劃建設裝置的危險性研究中,認為道化學公司方法在工程設計的初階段,對裝置潛在的危險性評價是相當有意義的。在經過幾次試驗后,證實了用該方法評價新設計項目的潛在危險性時,有必要在幾個方面作重要的改進和補充。其中最重要的有兩個方面:一是引進了毒性的概念,將道化學公司的“火災爆炸指數”擴展到包括物質毒性在內的“火災、爆炸、毒性指標”的初期評價,使表示裝置潛在危鹼性的初期評價更加切合實際;二是發展了某些補償系數;三是進行裝置危險性再評價,即采取安全措施加以補償后的最終評價,從而使評價較為恰當,也使預測定量化更具有實用意義。


蒙德法的評價要點是:劃分評價單元;確定各評價要素的危險值,包括物質系數、特殊物質危險系數、一般工藝危險系數、特殊工藝危險系數、數量危險系數、布置危險系數和毒性危險系數;依據公式計算綜合危險指數、火災負荷指數、裝置內部爆炸指標、環境氣體爆炸指標、單元毒性指標、主毒性事故指標和總體危險性評分;單元的補償評價,確定補償系數,包括容器系統、工藝管理、安全態度、防火、物質隔離和滅火活動6個補償系數;計算補償后的火災負荷、裝置內部爆炸指標、環境氣體爆炸指標和總體危險性評分。


(3)快速排序法。快速排序法又稱單元危險性快速排序法,是由荷蘭勞動總管理局提出,在《重大事故控制實用手冊》中受到國際勞工局的推薦。這種方法是道化學工業公司的火災爆炸指數法的簡化方法,使用起來簡捷方便,容易推廣。具體包括以下6個步驟:單元劃分、確定物質系數和毒性系數、計算一般工藝危險性系數、計算特殊工藝危險性系數、計算火災、爆炸指數和毒性指標、評價危險等級。


113、評價方案設計


蒙德法、道化法和快速排序法是廣泛應用于火災、爆炸、毒性方面安全評價的方法,三者之間有著許多聯系和相同之處,但這幾種安全評價的方法以及選取標準也有很大差異。


總體上來說,隨著各方法版本升級,這幾種評價方法基本上都能反映出評價單元的火災爆炸、毒性危險級。在對評價單元火災爆炸影響區域和各種可能損失方面,道化法有獨特的優勢,但蒙德法在考慮火災、爆炸、毒性危險方面的影響范圍以及在考慮安全補償措施方面都較道化(七版)法更為全面,而快速排序法是道化法的簡版,它最大特點是既能找出單元內的最大危險物,又能高效地計算,極大加快了單元危險等級排序,適合于那些大型復雜單元的初評價。


經過對這幾種評價方法的全面分析,它們可以在具體項目實施中綜合利用,取長補短。針對一般化工項目安全咨詢,筆者提出如下評價方案。


(1)評價預備階段。在開始進行具體單元評價前,必須準備好相關資料,熟悉工藝流程,查閱類似案例。

(2)單元劃分。按生產工藝過程,把重要生產設備做為評價單元,單元劃分是評價的基礎,盡量全面清楚。

(3)快速評價。一般的大型設備都會有上百個單元,為了找出重大危險單元,方便以后的詳細評價和分析,必須用快速排序法對單元進行初評。

(4)道化法評價。對重大危險單元進行道化法評價,全面分析危險源和危險等級,提出控制補償措施,估算出相關損失。

(5)故障樹分析。在重大化工項目評價中,筆者發現對那些危險等級比較高的單元進行故障樹分析,能幫我們發現那些不易覺察的故障,并有針對性地防止事故發生。


道化法、蒙德法和快速排序法是從宏觀上找出危險單元,并制定預防措施,而故障樹分析則從微觀上對故障進行分析,并制定措施,兩者可謂相輔相成。



(6)總評。經過前面詳細分析計算后,應對各單元道化法評價的結果進行排序,針對危險等級比較高的單元進行故障樹分析,提出可行的預防措施,有重要危險性的單元有必要拿出緊急預防方案來。


2、實例分析


筆者以某大型石化企業的新、擴建項目的安全評價為例,該項目是以塔河重質油為主要原料,加工生產汽油、柴油、潤滑油等一系列產品。該企業原有一套年加工250萬噸的設備,但隨著市場的需求擴大,原有設備技改換新,欲新建、擴建成年生產能力達400萬噸的項目。


為了保證新舊設備的順利升級,筆者對評價方案的設計進行了周密的論證,對多種評價方法進行了反復研究比較,針對該項目的特點和要求,制定了一套切實可行的評價方案。


211、評價預備階段


“工欲善其事,必先利其器”。對每一個評價項目而言,進行充分的資料準備和相關項目文檔的查閱都是十分必要的。查閱同類項目的評價案例,既可避免許多前人的錯誤,也可從中吸取好的方法和經驗。評價項目所涉及到的文檔、物質屬性、工藝流程等資料都必須事先準備好,并按類型編排好,方便以后查閱。為此我們制定了許多數據表格,除了常用的表格外,還有一些我們自己定義的,如常用物質屬性表、單元設備及物量表、快速評價表。


212、單元劃分


有了前期的準備工作后,接下來是按化工主要工藝流程和主要大型設備來進行單元劃分。在單元劃分時,為了使方案本身既要涵蓋所有可能發生的問題,又要突出問題的主次,故把單元劃分為:常壓焦化、柴油加氫、焦碳塔、脫硫塔等13個工藝單元,這13個單元基本上包括了該項目從開始到成品的所有工藝過程,并且保證了工藝單元本身的相對完整性。


213、快速評價


針對13個評價單元,必須進行快速評價,初步確定它們的危險順序。我們以柴油加氫為例,該單元內有16個裝置,筆者把每個裝置的數據填入快速評價表中,計算出它們的火災爆炸指數和毒性指標。從計算結果中可以很快得出該單元內的危險裝置的等級排序,并把它們劃分為3個等級。


214、道化法評價程序


從單元快速排序的結果中,取危險等級為二級以上的,組成下一步詳細評價對象。按道化法評價程序(圖1),計算出危險指數。


215、故障樹分析


在許多大型設備和重大項目中,事前進行詳細的故障樹分析,能夠幫助制定完備的緊急預案,充分發現可能存在的隱患,有效防止故障發生。


以柴油加氫裝置為例,分析其發生爆炸事件的原因。經過故障樹分析發現(圖2),由于氫氣的易燃易爆,以及工藝本身的高溫高壓等特性,有必要加強工藝生產期間的監控措施,包括過壓、超溫、泄漏監控等。如對故障樹進行進一步的分析,可以發現更多的可能存在的問題和隱患。



X1為溫度過高;X2為壓力過大;X3為報警失效;X4為排空失效;X5為輸送管線泄漏;X6為反應裝置泄漏;X7為人為火源;X8為靜電起火

圖 2 故障樹分析

圖 2 故障樹分析

3、結語


從總體上來說,我國的安全評價工作與發達國家存在著相當大的差距。例如:工程設計階段的安全性預評價未能廣泛開展,專業設計人員和工廠的安全管理人員大都沒有掌握系統安全工程方法。


目前,國內的很多企業都已經或正在準備實施ISO9000和ISO14000的系統和標準,而ISO18000(安全及衛生管理)的體系和標準已在歐洲草擬,預計在不久的將來將正式執行。因此,安全評價工作日見重要,安全評價的廣泛開展也勢在必行。


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