摘要:安全咨詢在化工行業(yè)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(fā)展。本文通過對國內(nèi)外化工安全評價現(xiàn)狀的分析,詳細地比較了幾種常用方法。在此基礎(chǔ)上,提出一套可行的評價方案,并結(jié)合具體項目,運用該方案分析了項目的危險等級,制定了預(yù)防措施。
隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,各類適應(yīng)市場需求的大型、特大型化工項目開始上馬,企業(yè)對于安全生產(chǎn)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(fā)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(yīng)用其開發(fā)的物質(zhì)系數(shù)作為系統(tǒng)安全工程評價方法。我國于70年代末,在化工行業(yè)開始應(yīng)用系統(tǒng)安全工程的危險分析和評價方法。1989年化工部職業(yè)安全衛(wèi)生研究院完成了化工部的研究課題《光氣及光氣化產(chǎn)品企業(yè)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(fā)生概率為基礎(chǔ),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(shù)據(jù),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(shù)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(yīng)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(fā)生概率結(jié)合起來,根據(jù)系統(tǒng)各組成要素的故障率及失誤率,確定系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)安全性評定及制定安全措施的依據(jù)。
其中故障樹分析較為典型,它是以故障事件的發(fā)生為最后狀態(tài),然后使用系統(tǒng)分析的方法尋找造成這—狀態(tài)的一系列失誤原因。
112、指數(shù)法
指數(shù)法又稱評分法,它是根據(jù)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(chǔ)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(chǔ)發(fā)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(zāi)爆炸指數(shù)”評價法。該評價法是以能代表重要物質(zhì)在標準狀態(tài)下的火災(zāi)、爆炸或放出能量的危險性潛在能量的“物質(zhì)系數(shù)”為基礎(chǔ),同時把引起火災(zāi)或爆炸時特殊物質(zhì)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(yīng)的特殊過程危險性等作為追加系數(shù)加以修正,計算出“火災(zāi)爆炸指數(shù)”,并根據(jù)指數(shù)的大小對石油化工裝置的危險性程度進行分組,再根據(jù)不同的等級提出相應(yīng)的安全對策措施。
道化學公司評價法的第一版發(fā)表于1964年。目前已發(fā)表了第七版,該版是在原有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上逐步修改了一些條款,以便與法規(guī)和預(yù)防原則相一致,同時給出了美國消防協(xié)會(NFPA)的最新的物質(zhì)系數(shù)。道化法評價程序如圖1。
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(xiàn)有裝置及計劃建設(shè)裝置的危險性研究中,認為道化學公司方法在工程設(shè)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(jīng)過幾次試驗后,證實了用該方法評價新設(shè)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(zāi)爆炸指數(shù)”擴展到包括物質(zhì)毒性在內(nèi)的“火災(zāi)、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(fā)展了某些補償系數(shù);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(yù)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(zhì)系數(shù)、特殊物質(zhì)危險系數(shù)、一般工藝危險系數(shù)、特殊工藝危險系數(shù)、數(shù)量危險系數(shù)、布置危險系數(shù)和毒性危險系數(shù);依據(jù)公式計算綜合危險指數(shù)、火災(zāi)負荷指數(shù)、裝置內(nèi)部爆炸指標、環(huán)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(shù),包括容器系統(tǒng)、工藝管理、安全態(tài)度、防火、物質(zhì)隔離和滅火活動6個補償系數(shù);計算補償后的火災(zāi)負荷、裝置內(nèi)部爆炸指標、環(huán)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(yè)公司的火災(zāi)爆炸指數(shù)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(zhì)系數(shù)和毒性系數(shù)、計算一般工藝危險性系數(shù)、計算特殊工藝危險性系數(shù)、計算火災(zāi)、爆炸指數(shù)和毒性指標、評價危險等級。
113、評價方案設(shè)計
蒙德法、道化法和快速排序法是廣泛應(yīng)用于火災(zāi)、爆炸、毒性方面安全評價的方法,三者之間有著許多聯(lián)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(zāi)爆炸、毒性危險級。在對評價單元火災(zāi)爆炸影響區(qū)域和各種可能損失方面,道化法有獨特的優(yōu)勢,但蒙德法在考慮火災(zāi)、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(nèi)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(jīng)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(yù)備階段。在開始進行具體單元評價前,必須準備好相關(guān)資料,熟悉工藝流程,查閱類似案例。
(2)單元劃分。按生產(chǎn)工藝過程,把重要生產(chǎn)設(shè)備做為評價單元,單元劃分是評價的基礎(chǔ),盡量全面清楚。
(3)快速評價。一般的大型設(shè)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(guān)損失。
(5)故障樹分析。在重大化工項目評價中,筆者發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)那些不易覺察的故障,并有針對性地防止事故發(fā)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(yù)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(jīng)過前面詳細分析計算后,應(yīng)對各單元道化法評價的結(jié)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(yù)防措施,有重要危險性的單元有必要拿出緊急預(yù)防方案來。
2、實例分析
筆者以某大型石化企業(yè)的新、擴建項目的安全評價為例,該項目是以塔河重質(zhì)油為主要原料,加工生產(chǎn)汽油、柴油、潤滑油等一系列產(chǎn)品。該企業(yè)原有一套年加工250萬噸的設(shè)備,但隨著市場的需求擴大,原有設(shè)備技改換新,欲新建、擴建成年生產(chǎn)能力達400萬噸的項目。
為了保證新舊設(shè)備的順利升級,筆者對評價方案的設(shè)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(yù)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(guān)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(jīng)驗。評價項目所涉及到的文檔、物質(zhì)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(shù)據(jù)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(zhì)屬性表、單元設(shè)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(shè)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(fā)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(nèi)有16個裝置,筆者把每個裝置的數(shù)據(jù)填入快速評價表中,計算出它們的火災(zāi)爆炸指數(shù)和毒性指標。從計算結(jié)果中可以很快得出該單元內(nèi)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(jié)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(shù)。
215、故障樹分析
在許多大型設(shè)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(yù)案,充分發(fā)現(xiàn)可能存在的隱患,有效防止故障發(fā)生。
以柴油加氫裝置為例,分析其發(fā)生爆炸事件的原因。經(jīng)過故障樹分析發(fā)現(xiàn)(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(chǎn)期間的監(jiān)控措施,包括過壓、超溫、泄漏監(jiān)控等。如對故障樹進行進一步的分析,可以發(fā)現(xiàn)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(yīng)裝置泄漏;X7為人為火源;X8為靜電起火
圖 2 故障樹分析
3、結(jié)語
從總體上來說,我國的安全評價工作與發(fā)達國家存在著相當大的差距。例如:工程設(shè)計階段的安全性預(yù)評價未能廣泛開展,專業(yè)設(shè)計人員和工廠的安全管理人員大都沒有掌握系統(tǒng)安全工程方法。
目前,國內(nèi)的很多企業(yè)都已經(jīng)或正在準備實施ISO9000和ISO14000的系統(tǒng)和標準,而ISO18000(安全及衛(wèi)生管理)的體系和標準已在歐洲草擬,預(yù)計在不久的將來將正式執(zhí)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。
