广州乙烯工程安全评价案例续五

ceshi

五、综合安全评价
5.1  综合安全评价方法的确定
六十年代以来，许多工业发达国家，针对日益严重的重大工业事故，开发并实施了一些定量安全评价方法，颁布了一系列有关危险辨识、控制安全评价的规程、标准，如 1982年欧共体颁布了《预防重大工业事政危险法令》， 1992年美国颁布了《高危险性化学物质生产过程安全管理规程》和《风险管理规程》。概括起来，安全评价方法主要包括指数法和概率法两大类。
指数法由美国道化学公司首创，并用火灾爆炸指数作为衡量化工厂危险严重度标准，在世界范围内较有权威性，由于其侧重于危险严重度的评定，对于综合评价不宜采用。
英国帝国化学公司（ICI）蒙德分部在遵化学公司的火灾爆炸危险指数的基础上，进一步补充完善了有关内容，加强了系统危险控制的一些内容，由六个系数，总共33个因子的连乘积作为综合危险性指标的修正，形成一种综合评价方法。但该评价法最大的局限性在于很难保证综合危险性指标修正的准确度。经过测算，由于33个因子中每个系数取值天严格的科学尺度，若考虑每个取值相对误差平均偏离土 5％，    33个因子连乘结果的误差可能使计算结果变为实际值的5倍或降低1／5倍，这就说明用该评价法进行评价很难得到信如其分的评价结果，实际应用也说明此问题，不宜采用。
概率法以美国国防部的系统安全标准882为典型。该标准的主要特点是：要求在系统寿命的全过程，从规划、设计、制造、运行等各阶段，都要考虑消除或控制危险，并针对各阶段特点，规定不同的危险分析方法。对于危险的辨识与控制，该评价法不失为一有效手段。但至今未提出定量综合评价模型。
以上简述的几种国外著名安全评价方法虽互有长短，但共同特点是未充分考虑系统运行的动态特点。为此提出以安全控制论为基础的综合安全评价法。
该评价法的主要特点是：
1.以系统论、控制论、信息论为指导思想，综合应用现代科学新技术，并吸收已有安全评价技术的有益成份，将安全系统视为系统中危险及其控制二者斗争的结果，系统安全水平则是二者斗争长期积累的反映。
2. 安全评价建立在系统危险辨识与控制基础上，并以现代化安全管理模式做为安全评价的参考系。
3.综合评价数学模型能较准确反映系统安全状态及其动态变化。
本评价法以现代化安全管理为参考系，评价结果不仅可以客观地评估系统安全水平，还有助于企业安全管理进一步现代化、科学化，形成有效的制约机制。
以安全控制论为理论基础的综合安全评价法，目前已在烧结、炼钢、轧钢、氧气、乙炔、化工苯加氢、水电工程等不同类型的专业工厂、建设工程进行过试点评价，评价结果令人满意，并受到有关方面的好评。
5.2  综合安全评价模型
5.2.1  系统安全度动态模型
系统安全度是衡量系统危险控制能力的尺度。安全度高者，发生事故概率小。
根据安全控制论的理论，安全度定义为：
S＝Glnm    （ l）
式中，m为系统职工人数，  为系统平均无事故时间。
系统安全度随系统安全状态的变化呈动态变化，其动态变化的原动力是安全系统中危险与控制二者矛盾的斗争—称之为危险控制效应。因此，某一时期（年）系统安全度是上一时期（年）系统危险控制效应之和，即：
S（K）＝S（K-l）＋B（K）         （2）
B（K）＝aC-bH
式中S（K）一评价年度安全度；S（K－1）—初始安全度；B（K）一评价年度控制效应；
C—系统危险指数；H一系统危险指数；a、b—常数，由安全控制论原理计算确定。
式（2）中第一式说明安全度具有积累效应。第二式表征系统中危险H与控制能力C二者的斗争。
B（K）>0，表征C占优势，S上升；B（K）=0，表征二者持平，S保持稳定；
B（K）<0，表征C处劣势，S下降。
5.2.2  控制效应有关指标
1. 控制能力系数C
控制能力系数是三级控制能力评估的综合结果，取三者的加权平均。即：
C=0.3C厂 0.4C车间 0.3C班组（3）
式中C厂、C车间、C班组为各级评估结果。
2. 系统危险指数H
系统危险指数是系统中危险指数的综合结果，亦为一加权平均量，定义为：
                          （4）
式中  hi一第i个危险源危险指数；Ei—第i个危险源危险暴露时间；N一危险源数。
单个危险源危险指数定义为：
h=hs（1＋k1）（1＋k2）（1＋k3）E（5）
式中  hs—危险源本质安全化水平指数；
k1—设计、工程质量及设备、设施、工艺危险系数；
k2—环境危险系数；k3—物质危险系数；E危险暴露时间。
hs、h1、k2值由各危险源辨识登记表记载的有关信息确定，其中：
＊危险源本质安全化有危险隔离、故障安全、失误安全三种基本类型，经组合衍生而成，分类赋值如图5.1所示。



   
＊环境危险系数k2
包括以下危险因素：
a.温度、湿度、噪声不合要求；b. 照明、视线、能见度不合要求：
c.作业空间狭窄；d. 安全通道不合要求；e.通风及防尘条件不合要求；
f.水文地质条件存在危险：g. 工程地质条件存在危险。
k2赋值同k1。危险暴露时间E由危险暴露区域作业人员24小时内暴露工时确定。
物质危险系数k3的确定：
在生产及贮运过程中，使用或产生的易燃、易爆物质的火灾危险特性直接影响可能发生事故的频度。为此，对《建筑设计防火规范（GBJ16—87）》有关“生产的火灾危险性分类”中所提出的物质，按表5.1确定了修正系数。
表5.1  物质危险系数赋值表





生产类别

火灾危险性特征

系数


甲

使用或产生下列物质的生产；
1. 闪点<28  的液体；
2. 爆炸下限<10%的气体；
3. 常温下能自行分解或在空气中氧化即迅速自燃或爆炸的物质；
4. 常温下受到水或空气中蒸气的作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质；
5. 遇酸、受热、撞击、摩擦、催化以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂；
6. 受抗击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质；
7. 在密闭设备内操作温度等于或超过物质本身自燃的生产。

0.20


乙

使用或产生下列物质的生产：
1. 闪点>28  至<60的液体；
2. 爆炸下限&;sup3;10%的气体；
3. 不属于甲类的氧化剂；
4. 不属于甲类的化学易燃危险固体；
5. 助燃气体；
6. 能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的粉尘、纤维、闪点&;sup3;60  的液体雾滴。

0.15


丙

使用或产生下列物质的生产：
1. 闪点&;sup3;60  的液体；
2. 可燃固体。

0.10


丁

具有下列情况的生产：
1. 对非燃烧物质进行加工，并在高热或熔化状态下经常产生强辐射热、火花或火焰的生产；
2. 利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其它用的各种生产；
3. 常温下使用或加工难燃烧物质生产

0.05


戊

常温下使用或加工非燃烧物质的生产

0.00  

5.2.3  安全度的分级标准


  
S2为及格上限值，S1为临界下限值。S1、S2根据给定伤亡率目标值P及系统人数M决定，计算公式如下：


5.3  安全度综合评定
5.3.1 系统危险指数计算
据危险辨识登记表，各危险源危险指数有关参数如表5.2所示。
   

表5.2  危险源危险指数一览表





序号

危险源名称

本质安全化水平hs

暴露时间E

设备、设施等危险系数k1

环境危险系数k2

物质危险系数k3

危险指数h


1

裂解炉作业区

5

56

0.15

0.15

0.2

444.36


2

初馏及稀释蒸汽发生区域

6

15

0.1

0.1

0.2

130.68


3

水急冷及锅炉水脱氧作业区

6

8

0.15

0.05

0.2

69.55


4

裂解气压缩及碱洗作业区

4

55

0.25

0.05

0.2

346.5


5

乙烯、丙烯制冷作业区

5

21

0.1

0.05

0.2

145.53


6

冷分离开域

5

43

0.15

0.1

0.2

326.37


7

热分离区域

5

22

0.15

0.05

0.2

159.39


8

石脑油脱砷、废碱处理及排放作业区

6

8

0.1

0.05

0.2

66.53


9

A罐区

5

14

0.2

0

0.2

100.8


10

汽油加氢作业区

5

38

0.1

0.05

0.2

263.34


11

丁二烯抽提作业区

5

21

0.1

0.1

0.2

152.46


12

芳烃抽提区域

6

9

0.1

0.1

0.2

78.41


13

芳烃精馏作业区

6

14

0.1

0.1

0.2

121.97


14

乙苯作业区

6

22

0.35

0.1

0.2

235.22


15

苯乙烯作业区

6

22

0.3

0.1

0.2

226.51


16

中间贮罐区

8

17

0.15

0.05

0.2

197.06


17

催化剂区

6

7

0.1

0.05

0.2

58.21


18

聚合反应区

5

29

0.35

0.2

0.2

281.88


19

水洗造粒作业区

6

14

0

0.15

0.1

106.26


20

成品包装作业区

5

31

0

0

0.1

170.50


21

催化剂框架

6

7

0.1

0.05

0.2

58.21


22

聚合框架

5

27

0.15

0.15

0.2

214.25


23

造粒厂房

6

14

0

0.15

0.1

106.26


24

导热油区及罐区

7

3

0.1

0.1

0.15

29.22


25

制胶作业区

7

6

0.05

0.05

0.15

53.25


26

聚合生产区

6

28

0.25

0.05

0.15

253.57


27

造粒厂房

8

13

0.15

0.2

0.1

157.87


28

原料贮罐区

8

45

0.2

0.1

0.2

570.24


29

成品贮罐区

8

31

0.2

0.05

0.2

374.98


30

C4球罐区

8

31

0.15

0.05

0.2

359.35


31

汽车装卸作业区

9

68

0.1

0.05

0.2

848.23


32

酸碱站

8

10

0.05

0.05

0.05

92.61


33

空分空压厂

8

30

0.05

0.05

0.15

304.29


34

辅助锅炉

5

35

0.25

0.2

0.05

275.62  

5.3.2  安全度计算
据前述评价模型，系统安全计算如表5.3所示。

表5.3  系统安全度计算结果





初始安全度
S(K-1)

系统危险指数
H

控制指数
C

控制效应指数
B (K)

系统安全度
S(K)


56.1

9.07

75.3

0.19

56.29  

5.3.3  系统安全等级划分
按安全度分级计算公式，给定M=1366，P=0.4%（伤亡率目标值），则：
S1=50.29                            S2=69.71
故其阀值范围为：