基于事故樹(shù)分析法的防爆化學(xué)品泄漏火災(zāi)爆炸事故分析

基于事故樹(shù)分析法的防爆化學(xué)品泄漏火災(zāi)爆炸事故分析

工業(yè)和貿(mào)易是經(jīng)濟(jì)的基本產(chǎn)業(yè)之一，與經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和人民生活密切相關(guān)。隨著我國(guó)工業(yè)化的加速發(fā)展及人民生活水平的提高,化學(xué)工業(yè)也在快速發(fā)展。但是由于化工生產(chǎn)涉及眾多易燃、易爆、有毒、腐蝕性強(qiáng)的危險(xiǎn)化學(xué)品,在生產(chǎn)工藝復(fù)雜,生產(chǎn)條件苛刻(高溫、高壓等)的情況下,極易發(fā)生各種類(lèi)型的事故。其中因易燃易爆化學(xué)品泄漏致火災(zāi)、爆炸事故頻繁發(fā)生且影響巨大。如:2004年4月15日,重慶天原化工總廠因設(shè)備年久失修腐蝕穿孔致氯氣泄漏引發(fā)的爆炸事故,事故造成9人失蹤死亡,15萬(wàn)居民緊急疏散;1989年10月23日,美國(guó)得克薩斯州帕薩迪納,因維修程序錯(cuò)誤,致乙烯和異丁烯球閥泄漏,形成蒸氣云被引爆,損失8.12億美元的事故等。為避免或減少此類(lèi)事故的發(fā)生,需對(duì)其進(jìn)行分析,找出事故發(fā)生發(fā)展的模式,進(jìn)而提出安全對(duì)策措施?；诖?本文采用系統(tǒng)安全分析方法—事故樹(shù)分析法對(duì)此類(lèi)事故進(jìn)行分析,找出此類(lèi)事故的發(fā)生發(fā)展模式及控制事故各種對(duì)策措施。1fta分析模型的結(jié)構(gòu)事故樹(shù)分析法(FaultTreeAnalysis)簡(jiǎn)稱(chēng)FTA,是一種將系統(tǒng)故障形成的原因由總體至部分按樹(shù)枝狀逐漸細(xì)化的分析方法。FTA分析的主要任務(wù)之一是尋找導(dǎo)致系統(tǒng)事故的全部事故模式,其中發(fā)生概率最大的事故模式就是系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),找出了這種事故模式就可指導(dǎo)人們采取措施去加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié),即減小這種事故模式的發(fā)生概率從而提高系統(tǒng)可靠性。事故樹(shù)分析的步驟:(1)頂事件的選取在調(diào)查和整理過(guò)去事故或?qū)?lái)可能發(fā)生的事故基礎(chǔ)上,選取那些易于發(fā)生且后果嚴(yán)重或發(fā)生頻率不大但后果非常嚴(yán)重或后果不太嚴(yán)重但發(fā)生非常頻繁的事故作為頂上事件。(2)檢查并分析事故的原因詳細(xì)了解系統(tǒng)的構(gòu)成及相互作用模式,并通過(guò)調(diào)查分析相似系統(tǒng)已發(fā)生的事故案例,分析與事故有關(guān)的所有原因事件和各種因素。(3)制作事故樹(shù)從頂上事件開(kāi)始,采取演繹分析方法,逐層向下找出直接原因事件,直到所有最基本的事件為止。按其邏輯關(guān)系,畫(huà)出事故樹(shù)。(4)采用定量分析的方法進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)于學(xué)校事故的評(píng)價(jià)是其責(zé)任對(duì)于公①事故樹(shù)定性分析。對(duì)已畫(huà)好的事故樹(shù)建立數(shù)學(xué)模型,寫(xiě)出其結(jié)構(gòu)函數(shù)式。求事故樹(shù)的最小割集和最小徑集,進(jìn)而得到每個(gè)基本事件對(duì)頂上事件的影響程度,為采取安全措施的先后次序、輕重緩急提供依據(jù)。②事故樹(shù)定量分析。定量分析是系統(tǒng)危險(xiǎn)性分析的最高階段,是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。通過(guò)定量分析可計(jì)算出事故發(fā)生的概率,并從數(shù)量上說(shuō)明每個(gè)基本事件對(duì)頂上事件的影響程度,從而制定出最經(jīng)濟(jì)、最合理的控制事故方案,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最佳安全的目的。由于事故的定量分析需有各種元件故障率和人失誤率數(shù)據(jù)做支撐,常因數(shù)據(jù)缺乏而無(wú)法進(jìn)行定量分析,因此目前事故樹(shù)的分析多采用定性分析法。2泄漏的易風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)會(huì)發(fā)生火災(zāi)爆炸的原因分析依據(jù)事故樹(shù)分析的步驟,對(duì)化工生產(chǎn)系統(tǒng)中因危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏而導(dǎo)致的事故進(jìn)行調(diào)查與分析,確定以易燃易爆化學(xué)品泄漏火災(zāi)爆炸為事故樹(shù)的頂上事件。并結(jié)合化工生產(chǎn)系統(tǒng)及已發(fā)生的相關(guān)事故案例進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)泄漏的易燃易爆化學(xué)品之所以會(huì)發(fā)生火災(zāi)爆炸是因?yàn)樾孤┮兹家妆瘜W(xué)品的濃度達(dá)到爆炸極限且遇到點(diǎn)火源。因此把易燃易爆化學(xué)品泄漏、泄漏易燃易爆化學(xué)品濃度達(dá)到爆炸極限及點(diǎn)火源作為事故樹(shù)頂上事件的直接原因事件(中間事件),然后再分析各中間事件的原因事件,依此類(lèi)推,分析出導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的所有基本事件及邏輯關(guān)系,建立易燃易爆化學(xué)品泄漏火災(zāi)爆炸事故樹(shù)圖(見(jiàn)下圖)。3火災(zāi)損失的木定性分析3.1中毒樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)公式3.2事故樹(shù)的最小切分對(duì)事故樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)式進(jìn)行分解化簡(jiǎn)得64個(gè)最小割集:3.3事件轉(zhuǎn)換不發(fā)生求事故樹(shù)的最小徑集,就是作出與故障樹(shù)對(duì)偶的成功樹(shù),也就是把原來(lái)故障樹(shù)的與門(mén)換成或門(mén),或門(mén)換成與門(mén),各類(lèi)事件發(fā)生換成不發(fā)生。然后求出成功樹(shù)的最小割集,再根據(jù)對(duì)偶性,將成功樹(shù)的最小割集轉(zhuǎn)換成故障樹(shù)的最小徑集。根據(jù)上述原則,成功樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)式如下:對(duì)上式進(jìn)行化簡(jiǎn)共有6個(gè)最小割集,即原事故樹(shù)有6個(gè)最小徑集。分別為:3.4結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)ia最結(jié)構(gòu)重要度分析是假定各基本事件的發(fā)生概率相等情況下,分析各基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件發(fā)生的影響程度。利用最小割集判別方法,可以判別出一個(gè)條件事件和18個(gè)基本事件的各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度如下:由于條件事件a存在于每一個(gè)割集中,因此其結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)IФ(a)最大;事件X9、X12、X13、X16、X17、X18是8個(gè)3階割集中的事件,其結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)Iφ(9)、Iφ(12)、Iφ(13)、Iφ(16)、Iφ(17)、Iφ(18)相等;事件X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8是6個(gè)3階割集和2個(gè)4階割集中的事件,其結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)Iφ(1)、Iφ(2)、Iφ(3)、Iφ(4)、Iφ(5)、Iφ(6)、Iφ(7)、Iφ(8)相等;事件X10、X11、X14、X15是8個(gè)4階割集中的事件,其結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)Iφ(10)、Iφ(11)、Iφ(14)、Iφ(15)相等。由此得出結(jié)構(gòu)重要順序:4分析的結(jié)果4.1易化學(xué)品泄漏火災(zāi)年事故樹(shù)分析最小割集是導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的最少基本事件的集合,每個(gè)最小割集對(duì)應(yīng)于一種事故模式,事故樹(shù)有幾個(gè)最小割集,就有幾種事故發(fā)生發(fā)展模式。事故樹(shù)中的最小割集越多,系統(tǒng)發(fā)生事故的途徑就越多,因而系統(tǒng)就越危險(xiǎn),由上述事故樹(shù)的定性分析可知,易燃易爆化學(xué)品泄漏火災(zāi)爆炸事故樹(shù)有64個(gè)最小割集,即事故有64種發(fā)生發(fā)展模式。由于這64種事故模式所包含的基本事件數(shù)不同,因而每一種事故模式發(fā)生的概率也不一樣,其中基本事件越少的割集對(duì)應(yīng)的事故模式發(fā)生的概率就越大。4.2事故樹(shù)分析最小徑集就是頂上事件不發(fā)生所必需的基本事件的最低限度的集合。一個(gè)最小徑集中的基本事件都不發(fā)生,就可使頂上事件不發(fā)生。事故樹(shù)中有幾個(gè)最小徑集,就有幾種可能的事故控制方案。事故樹(shù)中最小徑集越多,系統(tǒng)就越安全。由事故樹(shù)的定性分析可知,易燃易爆化學(xué)品泄漏火災(zāi)爆炸事故樹(shù)有6個(gè)最小徑集,即有6種控制方案可控制事故的發(fā)生。在這6種控制方案中,一般來(lái)講,基本事件少的最小徑集所對(duì)應(yīng)的方案為優(yōu)選方案,如控制泄漏易燃易爆化學(xué)品濃度達(dá)到爆炸極限的控制方案。4.3防火設(shè)備及安全注意事項(xiàng)根據(jù)事故樹(shù)的結(jié)構(gòu)重要度分析可知:(1)條件事件a(達(dá)到爆炸極限)結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)最大,是燃爆事故發(fā)生的最重要條件,因此可通過(guò)控制這一條件事件來(lái)控制易燃易爆化學(xué)品泄漏引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故。具體可采取在有易燃易爆化學(xué)品泄漏可能處所安裝氣體報(bào)警裝置,對(duì)其濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè),一旦接近危險(xiǎn)濃度即行報(bào)警,使相關(guān)人員立刻采取堵漏等措施,避免事故發(fā)生。也可采取加強(qiáng)通風(fēng)等措施,防止泄漏易燃易爆化學(xué)品因通風(fēng)不良而蓄積達(dá)到爆炸極限。(2)點(diǎn)火源也是火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的重要因素,因此在化工生產(chǎn)中,應(yīng)加強(qiáng)易燃易爆區(qū)的防火防爆安全管理,嚴(yán)禁吸煙和動(dòng)用明火,防止鐵器撞擊,防止產(chǎn)生靜電火花,防止雷電災(zāi)害以及罐區(qū)內(nèi)電氣設(shè)備要符合防火防爆要求等,這也是防止燃爆事故發(fā)生的必要條件。(3)對(duì)于火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的另一必要條件易燃易爆化學(xué)品的泄漏雖然控制難度較大,但也應(yīng)采取有關(guān)措施,減小其泄漏概率。如可采取對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行安全知識(shí)與相關(guān)技能教育與培訓(xùn),提高其安全意識(shí)與能力,防止因操作失誤使易燃易爆化學(xué)品泄漏;加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)與管理,防止因設(shè)備故障使易燃易爆化學(xué)品泄漏等。5控制基本事件的控制措施文章從燃燒三要素入手,分析導(dǎo)致易燃易爆化學(xué)品泄漏火災(zāi)爆炸事故的原因,僅從燃燒三要素在燃燒發(fā)生過(guò)程所處的地位來(lái)看,對(duì)任一要素的控制都顯得同等重要。另外,依據(jù)事故樹(shù)的結(jié)構(gòu)重要度分析結(jié)果,對(duì)于有同等重要度的導(dǎo)致易燃易爆化學(xué)品泄漏的基本事件及屬于點(diǎn)火源的基本事件其控制的重要性亦是等同的。但根據(jù)化工生產(chǎn)實(shí)際和對(duì)已發(fā)生的大量事故的統(tǒng)計(jì)分析中可看出,實(shí)際控制措施往往與理論分析有所出入。如從理論上講,自然災(zāi)害及設(shè)計(jì)缺陷與操作失誤和設(shè)備故障具備同樣的結(jié)構(gòu)重要度,但從已發(fā)生的事故看,因操作失誤及設(shè)備故障導(dǎo)致泄漏的情形遠(yuǎn)比因自然災(zāi)害及設(shè)計(jì)缺陷要多得多,因此實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)多從控制操作失誤及設(shè)備故障等方面控制化學(xué)品的泄漏。對(duì)于靜電放電方面的控制,從理