粉尘爆炸风险评估模型与应用-王新华

粉尘爆炸风险评估模型与应用王新华博士/教授级高工广州特种机电设备检测研究院2017年6月29日目录背景概述13软件编制及工程应用4CONTENTS2国内外粉尘爆炸风险评估方法介绍粉尘爆炸风险分析52017/6/29GZSEIPPTDESIGN广东省粉尘涉爆行业检查总结Partone背景概述PartoneSummaryofBackgroundGZSEIPPTDESIGN2017/6/29GZSEIPPTDESIGN一、背景概述随着产生粉尘的制造加工企业越来越多，由于管理缺陷、安全意识薄弱等原因，粉尘爆炸事故频发。Polyethylenedustexplosion–WestPharmaceuticalServices,Kinston,NC（2004）2017/6/29GZSEIPPTDESIGNAluminumdustexplosion–HayesLemmerzInternational,Huntington,IN（2005）一、背景概述随着产生粉尘的制造加工企业越来越多，由于管理缺陷、安全意识薄弱等原因，粉尘爆炸事故频发。Phenolicresindustexplosion–CTAAcoustics,Corbin,KY（2005）2017/6/29GZSEIPPTDESIGNSugardustexplosion–ImperialSugarCompany,PortWentworth,GA（2009）一、背景概述国内重大粉尘爆炸事故MajordustexplosioninChina秦皇岛骊骅淀粉厂粉尘爆炸•时间：2010年2月24日15时58分。•地点：河北省秦皇岛市抚宁县骊骅淀粉厂。•涉及粉尘：玉米淀粉。•点火源：铁质工具摩擦、碰撞火花。•损失：21死，37伤，其中6人重伤；直接经济损失：1773万，是我国粮食行业最大的粉尘爆炸事故。•事故描述：淀粉四车间4名工人在清理和维修振动筛时，使用铁质工具，作业中撞击引发的机械火花引燃了处于爆炸浓度范围的玉米淀粉粉尘云，继而引发整个车间内积累的粉尘层二次爆炸，产生毁灭性破坏。2017/6/29GZSEIPPTDESIGN一、背景概述国内重大粉尘爆炸事故MajordustexplosioninChina秦皇岛骊骅淀粉厂粉尘爆炸发生爆炸的淀粉四车间火灾后的淀粉垛2017/6/29GZSEIPPTDESIGN一、背景概述国内重大粉尘爆炸事故MajordustexplosioninChina中荣抛光金属粉尘爆炸•时间：2014年8月2日7时33分。•地点：江苏昆山中荣金属制品有限公司汽车轮毂拋光车间。•涉及粉尘：铝合金抛光粉尘。•点火源：氧化还原反应。•损失：146人死、114人伤，是建国以来最大一起粉尘爆炸事故。•事故直接原因：事故车间除尘系统较长时间未按规定清理，铝粉尘集聚，除尘系统风机开启后，打磨过程中产生的高温颗粒在集尘桶上方形成粉尘云，1号除尘桶锈蚀破损，桶内铝粉受潮，发生氧化放热反应，到达粉尘云的引燃温度，引发除尘系统及车间的系列爆炸。因没有泄压装置，爆炸产生的高温气体和燃烧物从各个吸尘口喷出，导致全车间所有操作人员直接受到爆炸冲击，造成群死群伤。•事故处理：18人涉嫌犯罪被采取司法措施，35人受到党纪处分。2017/6/29GZSEIPPTDESIGN一、背景概述国内重大粉尘爆炸事故MajordustexplosioninChina中荣抛光金属粉尘爆炸2017/6/29GZSEIPPTDESIGN一、背景概述国内重大粉尘爆炸事故MajordustexplosioninChina台湾彩色粉尘爆燃•时间：2015年6月27日晚20时40分。•地点：台湾新北市八里的八项水上乐园。•涉及粉尘：玉米粉。•点火源：舞台右前方的BEAM200电脑灯。•损失：12人死亡，500余人受伤。•事故描述：起火原因正是部分玉米粉洒到灯面，数百度的高温引发爆炸，火势透过地上的玉米粉一路延烧，才会引发惨剧。在爆炸前空气中的粉尘浓度已达爆炸下限，每立方米超过45克。由于人群的跳跃、风吹，加上工作人员不断以二氧化碳钢瓶喷洒玉米粉，才会让燃点430度的玉米粉接触到表面温度超过400度的电脑灯，引发火势，但因为气流引燃，才会让人产生“爆炸”错觉。2017/6/29GZSEIPPTDESIGN一、背景概述事故造成大量人员烧伤2017/6/29GZSEIPPTDESIGN国内重大粉尘爆炸事故MajordustexplosioninChina台湾彩色粉尘爆燃火苗淹没了离舞台最近的派对人群一、背景概述注：1785-2012年全世界2000多起粉尘爆炸事故的不完全统计情况Fig:Contributionofdifferentdustexplosions2017/6/29GZSEIPPTDESIGN一、背景概述2017/6/29GZSEIPPTDESIGN为更好地预防粉尘爆炸事故的发生，减轻爆炸造成的严重后果度，确保粉尘涉爆行业安全稳定的发展，有必要针对粉尘制造企业的生产环境危险性进行深入研究分析，建立有效的风险评估方法，从而为企业的安全管理和粉尘爆炸防控提供科学、合理和完善的指导。Inordertopreventtheprobabilityofdustexplosionaccidents,mitigatetheseverityofconsequences,ensuresafetyandstabilityofprocessingindustry,itisimminentandgreatlysignificanttostudydustexplosionriskassessmentmethodsofprocessingplaces.PartTwo国内外粉尘爆炸风险评估方法介绍PartTwoIntroductionofDustexplosionassessmentsGZSEIPPTDESIGN2017/6/29GZSEIPPTDESIGN二、国内外风险评估方法介绍风险（Risk）可能性（Likelihood）蝴蝶结模型（Bow-tie）贝叶斯网络（Bayesian-networks）SCRAM安全检查表法火灾、爆炸指数法.....后果（Consequence）粉尘爆炸模拟代码器（Dustexplosionsimulationcode）事件树（ET）......2017/6/29GZSEIPPTDESIGN二、国内外风险评估方法介绍（1）蝴蝶结模型（Bow-tie）评T）蝴蝶结模型实际是综合考虑事故树和事件树分析方法，从而用于估粉尘爆炸事故发生的原因和产生的严重后果。Bow-tie（BT）diagramcombinesfaulttree（FT）andeventtree（Etoexploretheprimarycausesandconsequenceofacriticalevent.图：粉尘爆炸蝴蝶结模型整体框架图Fig:Genericbow-tieofdustexplosion2017/6/29GZSEIPPTDESIGN二、国内外风险评估方法介绍（2）贝叶斯网络（Bayesian-networks）节点强ndcs.via贝叶斯网络是一个有向无环图，由代表变量节点及连接这些向量点的有向边组成。节点代表随机变量，节点间的有向边代表了节间的互相关系(由父节点指向其子节点)，用条件概率进行表达关系度，没有父节点的用先验概率进行信息表达。BNaredirectedacyclicgraphsusedtorepresentrandomvariablesadependenciesamongthembymeansofchancenodesanddirectedarAccordingly,thetypeandstrengthofsuchdependenciesaremodeledconditionalprobabilitytables.图：粉尘爆炸贝叶斯网络模型Fig:Bayesiannetworkmodelofdustexplosions2017/6/29GZSEIPPTDESIGN二、国内外风险评估方法介绍k炸AnalysisMethod）危险性环境两方面考虑粉尘爆炸发损失两方面考虑粉尘爆炸造成的后风险矩阵确定最终的爆炸风险等级。isbasedontheignitionprobabilityandcloudsarising.Factorsdeterminingthequentlypersonnelarepresent,theconsequence-reducingmeasuresand（3）SCRAM（Short-cutRisSCRAM方法是指从点火源、爆生的可能性，从人员伤亡和设果，并对其进行等级划分，通Thelikelihoodofadustexplosiontheprobabilityofflammabledustconsequencesincludehowfreequipmentstrength,implementehousekeeping.备过可能性d后果2017/6/29GZSEIPPTDESIGN2017/6/29GZSEIPPTDESIGN二、国内外风险评估方法介绍知潜的危在危安全检查表法是依据相关的标准、规范，对工程、系统中已险类别、设计缺陷以及与一般工艺设备、操作、管理有关的险性和有害性进行判别检查。（4）安全检查表法（SafetyChecklistAnalysis，SCA）二、国内外风险评估方法介绍（5）Explo依反以已据应道化学火灾、爆炸指数危险评价法（Fire&sionindexassessments）往的事故统计资料及物质的潜在能量和现行安全措施为，定量地对工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和危险性行分析评价。图：道化学火灾、爆炸危险指数评价方法步骤Fig：Fire&explosionindexassessmentssteps2017/6/29GZSEIPPTDESIGNPartThree粉尘爆炸风险分析PartThreeRiskAnalysisofDustExplosionGZSEIPPTDESIGN2017/6/29GZSEIPPTDESIGNGZSEIPPTDESIGN粉尘爆炸风险评估流程评估申请现场勘查结束合同签订资料审查N补充资料现场检查、取样粉尘爆炸特性测试、数据收集现场危险辨识、风险分析与计算测试报告测试报告风险评估及建议风险评估报告用户整改评估流程N业务可否受理Y是否符合评审要求Y安排工作三、粉尘爆炸风险分析3.1爆炸风险评估原理Principleofexplosionriskassessment从粉尘爆炸事故形成上看，可燃性物质、空气和点燃源是爆炸事件发生的三个基本条件，即为爆炸三要素。Flammablesubstance2017/6/29GZSEIPPTDESIGNOxidant（air）IgnitionsourceExplosiveatomosphereEffectiveignitionsourceExplosion/FireConsequencestoworkersandpropertySM:Preventionandprotectionmeasures图：爆炸风险评估原理Fig：Principleofexplosionriskassessment三、粉尘爆炸风险分析3.2粉尘爆炸危险源辨识Hazardidentification识别可燃物质并评价其点燃的容易程度Identificationofhazardsbydemonstratingwhethersubstancesareflammableandindicatetheireaseofignition确定粉尘爆炸性气氛出现的可能性及其可能出现的量Determinewhetheranexplosiveatmosphereislikelytooccurandtheamountinvolved确定是否存在有效点燃源和点燃源的能力Determinethepresencea