安全系統(tǒng)工程學(xué) 課件 第5章 系統(tǒng)安全預(yù)測

安全系統(tǒng)工程目錄緒論1事故致因理論2系統(tǒng)安全分析3系統(tǒng)安全評價4系統(tǒng)安全預(yù)測5系統(tǒng)安全決策67實務(wù)-安全評價5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法

（道化學(xué)公司-DOW）陶氏火災(zāi)爆炸評價法流程、適用范圍關(guān)鍵知識點引導(dǎo)語

如何評價計算不同工藝現(xiàn)狀及運行的固有屬性？重點回顧

結(jié)構(gòu)重要度、概率重要度、關(guān)鍵重要度分析的意義是什么？

事故樹的特點及其優(yōu)缺點是什么？通過評價人員對幾種工藝現(xiàn)狀及運行的固有屬性進行比較計算，確定工藝危險特性重要性大小，并根據(jù)評價結(jié)果，確定進一步評價的對象。以作業(yè)現(xiàn)場危險度、事故概率和事故嚴(yán)重度為基礎(chǔ)，對不同作業(yè)現(xiàn)場的危險性進行鑒別。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法危險指數(shù)評價方法5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法常見的危險指數(shù)評價方法：危險度評價；陶氏（DOW）火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)法；蒙特法；化工廠危險等級指數(shù)法；其他危險等級評價法?？捎糜谠u價生產(chǎn)、儲存、處理具有可燃、爆炸、化學(xué)活潑性物質(zhì)的化工過程；可用于供、排水(氣)系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、配電系統(tǒng)以及整流器、變壓器、鍋爐、發(fā)電廠的某些設(shè)施和具有一定潛在危險的裝置等。在國際上得到廣泛應(yīng)用，是最主要的危險指數(shù)評價方法。DOW火災(zāi)爆炸評價法5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法定義1：以物質(zhì)的閃點（或沸點）為基礎(chǔ)，代表物質(zhì)潛在能量的物質(zhì)系數(shù)，結(jié)合物質(zhì)的特定危險值、工藝過程及特殊工藝的危險值，計算出系統(tǒng)的火災(zāi)、爆炸指數(shù)，以評價該系統(tǒng)火災(zāi)、爆炸危險程度的方法。定義2：以已往的事故統(tǒng)計資料及物質(zhì)的潛在能量和現(xiàn)行安全措施為依據(jù)，定量地對工藝裝置及所含物料的實際潛在火災(zāi)、爆炸和反應(yīng)危險性進行分析評價。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法F&EI=F3×MF就是“DOW”量化潛在火災(zāi)、爆炸和反應(yīng)性事故的預(yù)期損失；確定可能引起事故發(fā)生或使事故擴大的裝置；向有關(guān)部門通報潛在的火災(zāi)、爆炸危險性；使有關(guān)人員及工程技術(shù)人員了解到各工藝部門可能造成的損失，以確定減輕事故嚴(yán)重性和總損失的有效、經(jīng)濟的途經(jīng)。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法評價目的確定BI確定危害系數(shù)確定工藝單元危險系數(shù)（F3=F1×F2）確定火災(zāi)、爆炸指數(shù)（F&EI=F3×MF）計算安全措施補償系數(shù)（C=C1×C2×C3）確定暴露面積確定暴露區(qū)域內(nèi)財產(chǎn)的更換價值確定MPDO確定實際MPPD確定基本MPPD選取工藝單元確定物質(zhì)系數(shù)（MF）計算一般工藝危險系數(shù)（F1）計算特殊工藝危險系數(shù)（F2）DOW的評價過程以工藝過程中的物質(zhì)、設(shè)備、物量等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)；加上一般工藝或特殊工藝的危險修正系數(shù)；求出火災(zāi)爆炸指數(shù)逐步推算，得出最大可能財產(chǎn)損失和停業(yè)損失。1.選擇工藝單元a.定義：工藝單元—工藝裝置的任一主要單元。生產(chǎn)單元—包括化學(xué)工藝、機械加工、倉庫、包裝線等在內(nèi)的整個生產(chǎn)設(shè)施。恰當(dāng)工藝單元—在計算火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)時，只評價從預(yù)防損失角度考慮對工藝有影響的工藝單元，簡稱工藝單元。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法b.

選擇恰當(dāng)工藝單元的重要參數(shù)潛在化學(xué)能(物質(zhì)系數(shù))；工藝單元中危險物質(zhì)的數(shù)量；資金密度(每平方米美元數(shù))；操作壓力和操作溫度；導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故的歷史資料；對裝置起關(guān)鍵作用的單元。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法c.選擇恰當(dāng)工藝單元時，還應(yīng)注意以下幾個要點：工藝單元中所處理的易燃、可燃或化學(xué)活性物質(zhì)的最低量為2268千克或2.27m3。一般，所處理的易燃、可燃或化學(xué)活性物質(zhì)的量至少為454千克或0.454m3。設(shè)備串聯(lián)布置且相互間未有效隔離，要仔細考慮如何劃分單元。要仔細考慮操作狀態(tài)（如開車、正常生產(chǎn)、停車、裝料、卸料、填加觸媒等）及操作時間，對F&EI有影響的異常狀況，判別選擇一個操作階段還是幾個階段來確定重大危險。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法2.確定物質(zhì)系數(shù)(MF)表述物質(zhì)在燃燒或其它化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸時釋放能量大小的內(nèi)在特性，是一個最基礎(chǔ)的數(shù)值。要研究工藝單元中所有操作環(huán)節(jié)，以確定最危險狀況(在開車、操作、停車過程中最危險物質(zhì)的泄漏及運行中的工藝設(shè)備)最危險的物質(zhì)。由美國消防協(xié)會規(guī)定的NF、NR(分別代表物質(zhì)的燃燒性和化學(xué)活性)決定。一些物質(zhì)的物質(zhì)系數(shù)求取方法包括以下幾個方面：5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法表外物質(zhì)的物質(zhì)系數(shù)；混合物；煙霧；物質(zhì)系數(shù)的溫度修正揮發(fā)性固體、液體、氣體的易燃性或可燃性NFPA325M或49反應(yīng)性或不穩(wěn)定性備注NR=0NR=1NR=2NR=3NR=4不燃物NF=0114242940暴露在816℃的熱空氣中5分鐘不燃燒F.P＞93.3℃NF=1414242940F.P為閉杯閃點37.8℃＜F.P.≤93.3℃NF=2101424294022.8℃≤F.P.＜37.8℃或F.P.＜22.8℃且B.P.≥37.8℃NF=31616242940B.P.為標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的沸點F.P.＜22.8℃且B.P＜37.8℃NF=42121242940可燃性粉塵或煙霧Kst值是用帶強點火源的16升或更大的密閉試驗容器測定的，見NFPA68St-1(Kst≤200巴·米/秒)1616242940St-2(Kst=201～300巴·米/秒)2121242940St-3(Kst＞300巴·米/秒)2424242940可燃性固體厚度＞40mm，緊密的NF=1414242940包括50.8mm厚的木板、鎂錠、緊密的固體堆積物、緊密的紙張或廢料薄膜卷厚度＜40mm，疏松的NF=21014242940包括塑料顆粒、支架、木材平板架之類粗粒狀材料，以及聚苯乙烯類不起塵的粉塵物料等泡沫材料、纖維、粉狀物等NF=31616242940包括輪胎、膠靴類橡膠制品等5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法3.工藝單元危險系數(shù)(F3)工藝單元危險系數(shù)(F3)包括一般工藝危險系數(shù)(F1)和特殊工藝危險系數(shù)(F2)，對每項系數(shù)都要恰當(dāng)?shù)剡M行評估。a.一般工藝危險性這是確定事故損害大小的主要因素。共有六項，根據(jù)實際情況，并不是每項系數(shù)都采用，各項系數(shù)根據(jù)表格具體取值根據(jù)表格注：一般工藝危險系數(shù)的計算：一般工藝危險系數(shù)(F1)=基本系數(shù)+所選取物質(zhì)系數(shù)。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法b.特殊工藝危險性這是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要因素，特定工藝條件導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故的主要原因，共有12項，各項系數(shù)根據(jù)表格具體取值根據(jù)表格c.計算工藝單元危險系數(shù)工藝單元危險系數(shù)(F3)=一般工藝危險系數(shù)(F1)×特殊工藝危險系數(shù)(F2)；注：F3取值范圍為1~8，若大于8，則按8計算。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法序號項目內(nèi)容系數(shù)備注1放熱化學(xué)反應(yīng)(1)輕微放熱反應(yīng)包括加氫、水合、異構(gòu)化、磺化、中和0.30(2)中等放熱反應(yīng)包括烷基化、酯化、加成、氧化、聚合、縮合0.50對于燃燒過程及使用氯酸鹽、硝酸、次氯酸鹽類強氧化劑時，系數(shù)為1.00;加成反應(yīng)使用強酸（無機酸）時，系數(shù)為0.75(3)劇烈放熱反應(yīng)1.00指一旦反應(yīng)失控有嚴(yán)重火災(zāi)、爆炸危險的反應(yīng)，如鹵化反應(yīng)(4)特別強烈的放熱反應(yīng)1.25

指相當(dāng)危險的放熱反應(yīng)，如硝化反應(yīng)2吸熱反應(yīng)(1)反應(yīng)器中發(fā)生吸熱反應(yīng)0.20當(dāng)吸熱反應(yīng)的能量由固體、液體或氣體燃料提供時，系數(shù)為0.40(2)煅燒0.40(3)電解0.20(4)熱解或裂化用電加熱或高溫氣體間接加熱0.20直接火加熱0.40一般工藝危險系數(shù)取值表（部分）特殊工藝危險系數(shù)取值表（部分）2．特殊工藝危險基本系數(shù)1.001.00A．毒性物質(zhì)0.20～0.80B．負壓（<500mmHg）0.50C．接近易燃范圍的操作：惰性化未惰性化（1）罐裝易燃液體0.50（2）過程失?；虼祾吖收?.30（3）一直在燃燒范圍內(nèi)0.80D．粉塵爆炸0.25～2.00E．壓力：操作壓力（千帕，絕對）釋放壓力（千帕，絕對）4.計算火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)(F&EI)火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)用來估計生產(chǎn)過程中的事故可能造成的破壞。按直接原因，易燃物泄漏并點燃后引起的火災(zāi)或燃料混合物爆炸的破壞類型有：5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法沖擊波或燃爆；初始泄漏引起的火災(zāi)；容器爆炸引起對管道與設(shè)備的撞擊；引起二次事故—其他可燃物的能量釋放，單元危險系數(shù)和物質(zhì)系數(shù)越大則二次事故越嚴(yán)重。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)(F&EI)=單元危險系數(shù)(F3)×物質(zhì)系數(shù)(MF)F&EI值1～6061～9697～127128～158＞158危險等級最輕較輕中等很大非常大小結(jié)問題

DOW火災(zāi)評價法定義、適用范圍？DOW危險指數(shù)的具體分級？1.緒論

DOW火災(zāi)爆炸評價法流程

評價工藝單元的選擇

物質(zhì)系數(shù)、一般/特殊工藝單元系數(shù)的確定安全系統(tǒng)工程目錄緒論1事故致因理論2系統(tǒng)安全分析3系統(tǒng)安全評價4系統(tǒng)安全預(yù)測5系統(tǒng)安全決策67實務(wù)-安全評價5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法

DOW補償措施系數(shù)的確定蒙德法(Mond)評價的基本程序危險度評價關(guān)鍵知識點引導(dǎo)語工藝單元中含有毒性物質(zhì)，如何評價？重點回顧

DOW火災(zāi)評價法適用范圍、程序？5.安全措施補償系數(shù)任何一個化工廠或建筑物在建造時，都應(yīng)考慮使一些基礎(chǔ)的設(shè)計特征符合有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。除了這些基本的設(shè)計要求外，還應(yīng)根據(jù)實際情況和經(jīng)驗考慮到安全措施的要求，以預(yù)防嚴(yán)重事故的發(fā)生，降低事故的概率和危害。安全措施可分為三類：Cl—工藝控制；C2—危險物質(zhì)隔離；C3—防火設(shè)施。單元的安全措施補償系數(shù)=C1×C2×C3注：無安全補償系數(shù)時，填入1.00，采用的各項補償系數(shù)之積。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法a.工藝控制安全措施包括：

應(yīng)急電源冷卻抑爆緊急停車裝置計算機控制惰性氣體保護操作指南或操作規(guī)程活性化學(xué)物質(zhì)檢查其他工藝過程危險分析注：工藝控制安全補償系數(shù)C1=上述各項選取的補償系數(shù)之積b.物質(zhì)隔離安全措施包括：遠距離控制閥備用泄料裝置排放系統(tǒng)聯(lián)鎖裝置注：物質(zhì)隔離安全補償系數(shù)C2=上述各項選取的補償系數(shù)之積5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法c.防火措施安全措施包括：泄漏檢測裝置鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)消防水供應(yīng)特殊系統(tǒng)噴灑系統(tǒng)水幕泡沫裝置手提式滅火器/水槍電纜保護注：防火措施安全補償系數(shù)C3=上述各項選取的補償系數(shù)之積項目補償系數(shù)范圍采用補償系數(shù)*1．工藝控制a.應(yīng)急電源0.98b.冷卻裝置0.97-0.99c.抑爆裝置0.84-0.98d.緊急切斷裝置0.96-0.99e.計算機控制0.93-0.99f.惰性氣體保護0.94-0.96g.操作規(guī)程/程序0.91-0.99h.化學(xué)活潑性物質(zhì)檢查0.91-0.98i.其它工藝危險分析0.91-0.98工藝控制安全補償系數(shù)C1**2.物質(zhì)隔離a.遙控閥0.96-0.98b.卸料/排空裝置0.96-0.98c.排放系統(tǒng)0.91-0.97d.連鎖裝置0.98物質(zhì)隔離安全補償系數(shù)C2**3.防火設(shè)施a.泄漏檢驗裝置0.94-0.98b.鋼結(jié)構(gòu)0.95-0.98c.消防水供應(yīng)系統(tǒng)0.94-0.97d.特殊滅火系統(tǒng)0.91e.灑水滅火系統(tǒng)0.74-0.97f.水幕0.97-0.98g.泡沫滅火裝置0.92-0.97h.手提式滅火器和噴水槍0.93-0.98i.電纜防護0.94-0.98防火設(shè)施安全補償系數(shù)C3**6.計算暴露半徑和暴露區(qū)域暴露半徑：R=0.256×F&EI（m），它表明了生產(chǎn)單元危險區(qū)域的平面分布。它是一個以工藝設(shè)備的關(guān)鍵部位為中心，以暴露半徑為半徑的圓。暴露區(qū)域＝πR2（m2），暴露區(qū)域意味著其內(nèi)的設(shè)備將會暴露在本單元發(fā)生的火災(zāi)或爆炸環(huán)境中。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法更換價值可按以下幾種方法計算：采用暴露區(qū)域內(nèi)設(shè)備的更換價值；用現(xiàn)行的工程成本來估算暴露區(qū)域內(nèi)所有財產(chǎn)的更換價值(地基和其他一些不會遭受損失的項目除外)；從整個裝置的更換價值推算每平方米的設(shè)備費，再乘上暴露區(qū)域的面積，即為更換價值。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法7.暴露區(qū)域財產(chǎn)價值暴露區(qū)域內(nèi)財產(chǎn)價值可由區(qū)域內(nèi)含有的財產(chǎn)(包括在存物料)的更換價值來確定：更換價值=原來成本×0.82×增長系數(shù)式中：0.82—考慮了場地平整、道路、地下管線、地基等在事故發(fā)生時不會遭到損失或無需更換的系數(shù)；增長系數(shù)由工程預(yù)算專家確定。8.破壞（危害）系數(shù)的確定由單元危險系數(shù)(F3)和物質(zhì)系數(shù)MF確定。表示單元中的物料或反應(yīng)能量釋放所引起的火災(zāi)、爆炸事故綜合效應(yīng)。單元物質(zhì)系數(shù)(MF)和危險系數(shù)曲線的交點求出。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法9.計算基本最大可能財產(chǎn)損失(BaseMPPD)基本最大可能財產(chǎn)損失=危害系數(shù)(DF)×暴露區(qū)域財產(chǎn)價值它是假定沒有任何一種安全措施來降低損失。10.實際最大可能財產(chǎn)損失(ActualMPPD)實際最大可能財產(chǎn)損失=基本最大可能財產(chǎn)損失×安全措施補償系數(shù)。表示在采取適當(dāng)?shù)姆雷o措施后，事故造成的財產(chǎn)損失。5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法11.最大可能工作日損失(MPDO)是評價停產(chǎn)損失(BI)的必經(jīng)步驟，根據(jù)物料貯量和產(chǎn)品需求的不同狀況停產(chǎn)損失往往等于或超過財產(chǎn)損失。最大可能工作日損失(MPDO)可以根據(jù)實際最大可能財產(chǎn)損失按最大可能停工天數(shù)(MPDO)計算圖查取。序號內(nèi)容工藝單元1火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)（F&EI）2危險等級3暴露區(qū)域半徑m4暴露區(qū)域面積m25暴露區(qū)域內(nèi)財產(chǎn)價值6破壞系數(shù)7基本最大可能財產(chǎn)損失（基本MPPD）8安全措施補償系數(shù)9實際最大可能財產(chǎn)損失（實際MPPD）10最大可能停工天數(shù)（MPDO）天11停產(chǎn)損失（BI）在考慮對系統(tǒng)安全的影響因素方面更加全面、更注意系統(tǒng)性,而且注意到在采取措施、改進工藝以后根據(jù)反饋的信息修正危險性指數(shù),突出了該方法的動態(tài)特性。擴充內(nèi)容主要有：蒙特法評價法5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法增加了毒性的概念和計算；增加了幾個特殊工程類型的危險性；發(fā)展了某些補償系數(shù)；能對較廣范圍內(nèi)的工程及儲存設(shè)備進行研究。評價步驟：確定需要評價的單元根據(jù)工廠的實際情況，選擇危險性比較大的工藝生產(chǎn)線、車間或工段確定為需要評價的單元或子系統(tǒng)。計算道氏綜合指數(shù)D計算綜合危險性指數(shù)R采取安全措施后對綜合危險性重新進行評價

D值范圍危險程度D值范圍危險程度0～20緩和90～115極端20～40輕微115～150非常嚴(yán)重40～60中等150～200可能是災(zāi)難性的60～75中等偏大200以上以上高度災(zāi)難性的75～90大

總危險性系數(shù)R總危險性范疇總危險性系數(shù)R總危險性范疇0~20緩和1100~2500高((2類))20~100低2500~12500非常高100~500中等12500~65000極端500~1100高((1類))65000~非常極端5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法危險度評價分級法借鑒日本勞動省“六個段法”的定量評價表，結(jié)合我國《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》(GB50160、《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險度分類》(HGJ43)等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程，中石化編制了“危險度評價值”表。規(guī)定單元危險度分別按A=10分；B=5分；C=2分；D=0分賦值計分，由累計分值確定單元危險度等級。總分值≥16分11~15分≤10分等級ⅠⅡⅢ危險程度高度危險中度危險低度危險危險度評價法5.危險指數(shù)及破壞范圍評價法分值項目A(10分)B(5分)C(2分)D(0分)物質(zhì)(系指單元中危險、有害程度最大之物質(zhì))(1)甲類可燃氣體*1；

(2)甲A類物質(zhì)及液態(tài)烴類；

(3)甲類固體；

(4)極度危害介質(zhì)*2(1)乙類可燃氣體；

(2)甲B、乙A類可燃氣體；

(3)乙類固體；

(4)高度危害介質(zhì)

(1)乙B、丙A、丙B類可燃液體；

(2)丙類固體；

(3)中、輕度危害介質(zhì)

下屬左述之A、B、C項之物質(zhì)

容量*3(1)氣體1000m3以上；

(2)液體100m3以上

(1)氣體500~1000m3；

(2)液體50~100m3

(1)氣體100~500m3；

(2)液體10~50m3

(1)氣體＜100m3；

(2)液體＜10m3

溫度1000℃以上使用，其操作溫度在燃點以上

(1)1000℃以上使用，但操作溫度在燃點以下；

(2)在250℃~1000℃以上使用