搜索
道化学火灾、爆炸指数评价法1目的美国道化学公司自1964年开发“火灾、爆炸危险指数评价法”(第一版)以来，历经29年，不断修改完善；在1993年推出了第七版，以已往的事故统计资料及物质的潜在能量和现行安全措施为依据，定量地对工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应危险性行分析评价，可以说更趋完善、更趋成熟。其目的是：(1)量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预期损失；(2)确定可能引起事故发生或使事故扩大的装置；(3)向有关部门通报潜在的火灾、爆炸危险性；(4)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。2评价计算程序评价计算程序如下：火灾、爆炸危险指数评价法风险分析计算程序如图1所示。图1风险分析计算程序3火灾、爆炸危险指数及补偿系数火灾、爆炸危险指数及补偿系数见表1、表2、表3及表4。表1火灾、爆炸指数(F＆EI)表工艺单元危险系数(F3)工艺单元危险系数(F3)包括—般工艺危险系数(F1)和特殊工艺危险系数(F2)，对每项系数都要恰当地进行评价。计算工艺单元危险系数(F3)中各项系数时，应选择物质在工艺单元中所处的最危险的状态，可以考虑的操作状态有：开车、连续操作和停车。计算F&EI时，一次只评价一种危险，如果MF是按照工艺单元中的易燃液体来确定的，就不要选择与可燃性粉尘有关的系数，即使粉尘可能存在于过程中的另一段时间内。合理的计算方法为：先用易燃液体的物质系数进行评价，然后再用可燃性粉尘的物质系数评价，只有导致最高的F&EI和实际的可能的最大财产损失的计算结果才需要报告。一个重要的例外是混合物，如果某种混杂在一起的混合物被视作最高危险物质的代表，则计算工艺单元危险系数时，可燃性粉尘和易燃蒸气的系数都要考虑。一般工艺危险性一般工艺危险是确定事故损害大小的主要因素，共有6项。根据实际情况，并不是每项系数都采用，各项系数的具体取值参见以下方面：1)放热化学反应若所分析的工艺单元有化学反应过程，则选取此项危险系数，所评价物质的反应性危险已经为物质系数所包括：(1)轻微放热反应的危险系数为0．3，包括加氢、水合、异构化、磺化、中和等反应。(2)中等放热反应系数为0．5，包括：①烷基化——引入烷基形成各种有机化合物的反应；②酯化——有机酸和醇生成酯的反应；③加成——不饱和碳氢化合物和无机酸的反应，无机酸为强酸时系数增加到0．75；④氧化——物质在氧中燃烧生成CO2，H2O的反应，或者在控制条件下物质与氧反应不生成CO2，H2O的反应，对于燃烧过程及使用氯酸盐、硝酸、次氯酸、次氯酸盐类强氧化剂时，系数增加到1．00；⑤聚合——将分子连接成链状物或其他大分子的反应；⑥缩合——两个或多个有机化合物分子连接在一起形成较大分子的化合物，并放出H2O和HCl的反应。(3)剧烈反应——指—旦反应失控有严重火灾、爆炸危险的反应，如卤化反应，取1．00。(4)特别剧烈的反应，系数取1．25，指相当危险的放热反应。2)吸热反应反应器中所发生的任何吸热反应，系数均取0．25。(1)煅烧——加热物质除去结合水或易挥发性物质的过程，系数取为0．40。(2)电解——用电流离解离子的过程，系统为0．20。(3)热解或裂化——在高温、高压和触媒作用下，将大分子裂解成小分子的过程，当用电加热或高温气体间解加热时，系数为0．20；直接火加热时，系数为0．4。3)物料处理与输送本项目用于评价工艺单元在处理、输送和贮存物料时潜在的火灾危险性。(1)所有Ⅰ类易燃或液化石油气类的物料在连接或未连接的管线上装卸时的系数为0．5。(2)采用人工加料，且空气可随时加料进入离心机、间歇式反应器、间歇式混料器设备内，并且能引起燃烧或发生反应的危险，不论是否采用惰性气体置换，系数均取0．5。(3)可燃性物质存放于库房或露天时的系数为：①对NF=3或NF=4的易燃液体或气体，系数取0．85，包括桶装、罐装、可移动挠性容器和气溶胶罐装；②对表9—7中所列NF=3的可燃固体，系数取0．5；③对表中所列NF=2的可燃性固体，系数取0．4；④对闭杯闪点大于37．8℃并低于60℃的可燃性液体，系数取0．25。若上述物质存放于货架上且未安设洒水装置时，系数要加0．20，此处考虑的范围不适合于一般贮存容器。4)封闭单元或室内单元处理易燃液体和气体的场所为敞开式，有良好的通风，以便能迅速排除泄漏的气体和蒸气，减少了潜在的爆炸危险。粉尘捕集器和过滤器也应放置在敞开区域并远离其他设备。封闭区域定义为有顶且三面或多面有墙壁的区域，或无顶但四周有墙封闭的区域。封闭单元内即使专门设计有机械通风，其效果也不如敞开式结构，但如果机械通风系统能收集所有的气体并排出去的话，则系数可以降低。系数选取原则如下：(1)粉尘过滤器或捕集器安置在封闭区域内时，系数取0．50。(2)在封闭区域内，在闪点以上处理易燃液体时，系数取0．3；如果处理易燃液体量＞4540kg，系数取0．45。(3)在封闭区域内，在沸点以上处理液化石油气或任何易燃液体量时，系数取0．6；若易燃液体的量大于4540k8，则系数取0．90。(4)若已安装了合理的通风装置时，(1)、(3)两项系数减50％。5)通道生产装置周围必须有紧急救援车辆的通道，“最低要求”是至少在两个方向上设有通道，选取封闭区域内主要工艺单元的危险系数时要格外注意。至少有一条通道必须是通向公路的，火灾时消防道路可以看做是第二条通道，设有监控水枪并处于待用状态。整个操作区面积大于925m2，且通道不符合要求时，系数为0．35；整个库区面积大于2315m2，且通道不符合要求时，系数为0．35。面积小于上述数值时，要分析它对通道的要求。如果通道不符合要求，影响消防时，系数取0．20。6)排放和泄漏控制此项内容是针对大量易燃、可燃液体溢出危及周围设备的情况，不合理的排放设计已成为造成重大损失的原因。该项系数仅适用于工艺单元内物料闪点60℃或操作温度大于其闪点的场合。为了评价排放和泄漏控制是否合理，必须估算易燃、可燃物总量以及消防水能否在事故时得到及时排放。(1)F&EI计算表中排放量按以下原则确定：①对工艺和贮存设备，取单元中最大储罐的贮量加上第二大储罐10％的贮量；②采用30min的消防水量。将上述①、②两项之和填入F&EI计算表中一般工艺危险的F&EI。(2)系数选取的原则：①设有堤坝防止泄漏液流入其他区域，但堤坝内所有设备露天放置时，系数取0．5；②单元周围为一可排放泄漏液的平坦地，一旦失火，会引起火灾，系数为0．5；③单元的三面有堤坝，能将泄漏液引至蓄液池的地沟，并满足以下条件，不取系数：·蓄液池或地沟的地面斜度不得小于下列数值：土质地面为2％，硬质地面为1％；·蓄液池或地沟的最外缘与设备的之间的距离至少小于15m，如果没有防火墙，可以减少其距离；·蓄液池的贮液能力至少等于(1)中①与②之和。④如蓄液池或地沟处设有公用工程管线或管线的距离不符合要求，系数取0．5。简而言之，有良好的排放设施才可以不取危险系数。特殊工艺危险性特殊工艺危险是影响事故发生概率的主要因素，特定的工艺条件是导致火灾、爆炸事故的主要原因。特殊工艺危险有下列12项。1)毒性物质毒性物质能够扰乱人们机体的正常反应，因而降低了人们在事故中制定对策和减轻伤害的能力。毒性物质的危险系数为0．2×NH，对于混合物，取其中最高的NH值。NH是美国消防协会在NFPA704中定义的物质毒性系数，其值在NFPA325M或NFPA49中已列出。附表中给出了许多物质的NH值；对于新物质，可请工业卫生专家帮助确定。NFPA704对物质的NH分类为：NH＝0火灾时除一般可燃物的危险外，短期接触没有其他危险的物质；NH＝1短期接触可引起刺激，致人轻微伤害的物质，包括要求使用适当的空气净化呼吸器的物质；NH＝2高浓度或短期接触可致人暂时失去能力或残留伤害的物质，包括要求使用单独供给空气的呼吸器的物质；NH＝3短期接触可致人严重的暂时或残留伤害的物质，包括要求全身防护的物质；NH＝4短暂接触也能致人死亡或严重伤害的物质。注：上述毒性系数NH值只是用来表示人体受害的程度，它可导致额外损失。该值不能用于职业卫生和环境的评价。2)负压操作本项内容适用于空气泄入系统会引起危险的场合。当空气与湿度敏感性物质或氧敏感性物质接触时可能引起危险，在易燃混合物中引入空气也会导致危险。该系数只用于绝对压力小于500mmHg(66661Pa)的情况。系数为0．50。如果采用了本项系数，就不要再采用下面“燃烧范围内或其附近的操作”和“释放压力”中的系数，以免重复。大多数汽提操作，一些压缩过程和少许蒸馏操作都属于本项内容。表压=绝对压力—大气压3)燃烧范围或其附近的操作某些操作导致空气引入并夹带进入系统，空气的进入会形成易燃混合物，进而导致危险。本条款将讨论以下有关情况：(1)NF=3或NF=4的易燃液体贮罐，在贮罐泵出物料或者突然冷却时可能吸入空气，系数取0．50。打开放气阀或在负压操作中未采用惰性气体保护时，系数为0．50。贮有可燃液体，其温度在闭杯闪点以上且无惰性气体保护时，系数也为0．50。如果使用了惰性化的密闭蒸汽回收系统，且能保证其气密性则不用选取系数。(2)只有当仪表或装置失灵时，工艺设备或贮罐才处于燃烧范围内或其附近，系数为0．30。任何靠惰性气体吹扫，使其处于燃烧范围之外的操作，系数为0．30，该系数也适用于装载可燃物的船舶和槽车。若已按“负压操作”选取系数，此处不再选取。(3)由于惰性气体吹扫系统不实用或者未采取惰性气体吹扫，使操作总是处于燃烧范围内或其附近时，系数为0．80。4)粉尘爆炸粉尘最大压力上升速度和最大压力值主要受其粒径大小的影响。通常，粉尘越细，危险性越大。这是由于细尘具有很高的压力上升速度和极大压力伴生。本项系数将用于含有粉尘处理的单元，如粉体输送、混合粉碎和包装等。所有粉尘都有一定的粒径分布范围。为了确定系数，采用10％粒径，即在这个粒径处有90％粗粒子，其余10％为细粒子。根据表8确定合理的系数。除非粉尘爆炸试验已经证明没有粉尘爆炸危险，否则都要考虑粉尘系数。5)释放压力操作压力高于大气压时，由于高压可能会引起高速率的泄漏，因此要采用危险系数。是否采用系数，取决于单元中的某些导致易燃物料泄漏的构件是否会发生故障。例如：己烷液体通过6．5cm2的小孔泄漏，当压力为517kPa(表压)时，泄漏量为272kg／min；压力为2069kPa(表压)时，泄漏量为上述的2．5倍即680kg／min。用释放压力系数确定不同压力下的特殊泄漏危险潜能，释放压力还影响扩散特性。由于高压使泄漏可能性大大增加，所以随着操作压力提高，设备的设计和保养就变得更为重要。系统操作压力在20685kPa(表压)以上时，超出标准规范的范围(美国机械工程师学会非直接火加热压力容器规范中第八章第一节)。对于这样的系统，在法兰设计中必须采用透镜垫圈、圆锥密封或类似的密封结构。参见图2，根据操作压力确定初始危险系数值。下列方程适用于压力为0～6895kPa(表压)时危险系数Y的确定。(译者注：直接引用原文公式，故公式中的压力即X值的单位应为“磅／英寸2”)。Y=0．16109+1．61503(X／1000)－1．42879(X／1000)2+0．5172(X／1000)3图2易燃、可燃液体的压力危险系数图表9可确定压力为0～6895kPa(表压)的易燃、可燃液体的压力系数(也包括图2在内)。用图2中的曲线能直接确定闪点低于60℃的易燃可燃液体的系数。对其他物质可先由曲线查出初始系数值，再用下列方法加以修正：(1)焦油、沥青、重润滑油和柏油等高粘性物质，用初始系数乘以0．7作为危险系数。(2)单独使用压缩气体或利用气体使易燃液体压力增至103kPa(表压)以上时，用初始系数值乘以1．2作为危险系数。(3)液化的易燃气体(包括所有在其沸点以上贮存的易燃物料)，用初始系数值乘以1．3作为危险系数。确定实际压力系数时，首先由图2查出操作压力系数，然后求出释放装置设定压力系数，用操作压力系数除以设定压力系数得出实