化工安全咨询工作如何做的好？

随着我国国民经济的飞速发展,各类适应市场需求的大型、特大型化工项目开始上马,企业对于安全生产的要求也愈来愈高,这就使得安全咨询(SafetyAssessment)的重要性显得格外重要。发达国家很早就开展了安全咨询工作。道化学公司于60年代就应用其开发的物质系数作为系统安全工程评价方法。我国于70年代末,在化工行业开始应用系统安全工程的危险分析和评价方法。1989年化工部职业安全卫生研究院完成了化工部的研究课题《光气及光气化产品企业的安全评价》,并形成了国家标准。

1、评价方法选择和介绍

通常的化工评价方法有两类,一类是以故障发生概率为基础,如故障类型和影响分析(FMEA)、事件树(ETA)、故障树(FTA)等。这些方法都是用已积累的故障数据,计算其概率,进而算出风险度,得到以量表示的安全程度。另一类方法是指数法,如道化学公司法(DOW)、蒙德法(MOND)、日本劳动省六阶段法、单元危险性快速排序法等。在具体项目实施中,方法选取是很灵活的,但从目前的实际应用来看,分阶段综合使用是一种比较好的方法。

111、概率法

概率法主要是把事故后果的分析同实际运行中的事故发生概率结合起来,根据系统各组成要素的故障率及失误率,确定系统发生事故的概率,然后将概率值划分为若干个等级,作为对系统安全性评定及制定安全措施的依据。

其中故障树分析较为典型,它是以故障事件的发生为最后状态,然后使用系统分析的方法寻找造成这—状态的一系列失误原因。

112、指数法

指数法又称评分法,它是根据评价对象的具体情况选定评价项目,对每个评价单元项目均订出评价的分值范围,在此基础上为各评价单元评分,然后通过一定的运算求出总分值,代表性的方法是美国的道化法和英国ICI蒙德法,还有以道化法为基础发展起来的单元危险性快速排序法。

(1)道化法(DOW)。道化法是最早美国道(DOW)化学公司1964年提出的“火灾爆炸指数”评价法。该评价法是以能代表重要物质在标准状态下的火灾、爆炸或放出能量的危险性潜在能量的“物质系数”为基础,同时把引起火灾或爆炸时特殊物质危险性、取决于装置操作方式的一般工艺过程危险性以及操作条件和化学反应的特殊过程危险性等作为追加系数加以修正,计算出“火灾爆炸指数”,并根据指数的大小对石油化工装置的危险性程度进行分组,再根据不同的等级提出相应的安全对策措施。

道化学公司评价法的第一版发表于1964年。目前已发表了第七版,该版是在原有经验的基础上逐步修改了一些条款,以便与法规和预防原则相一致,同时给出了美国消防协会(NFPA)的最新的物质系数。道化法评价程序如图1。

图 1 道化 (七版) 法评价程序图

(2)蒙德法(MOND)。1974年英国帝国化学公司(ICI)蒙德(MOND)部在现有装置及计划建设装置的危险性研究中,认为道化学公司方法在工程设计的初阶段,对装置潜在的危险性评价是相当有意义的。在经过几次试验后,证实了用该方法评价新设计项目的潜在危险性时,有必要在几个方面作重要的改进和补充。其中最重要的有两个方面:一是引进了毒性的概念,将道化学公司的“火灾爆炸指数”扩展到包括物质毒性在内的“火灾、爆炸、毒性指标”的初期评价,使表示装置潜在危硷性的初期评价更加切合实际;二是发展了某些补偿系数;三是进行装置危险性再评价,即采取安全措施加以补偿后的最终评价,从而使评价较为恰当,也使预测定量化更具有实用意义。

蒙德法的评价要点是:划分评价单元;确定各评价要素的危险值,包括物质系数、特殊物质危险系数、一般工艺危险系数、特殊工艺危险系数、数量危险系数、布置危险系数和毒性危险系数;依据公式计算综合危险指数、火灾负荷指数、装置内部爆炸指标、环境气体爆炸指标、单元毒性指标、主毒性事故指标和总体危险性评分;单元的补偿评价,确定补偿系数,包括容器系统、工艺管理、安全态度、防火、物质隔离和灭火活动6个补偿系数;计算补偿后的火灾负荷、装置内部爆炸指标、环境气体爆炸指标和总体危险性评分。

(3)快速排序法。快速排序法又称单元危险性快速排序法,是由荷兰劳动总管理局提出,在《重大事故控制实用手册》中受到国际劳工局的推荐。这种方法是道化学工业公司的火灾爆炸指数法的简化方法,使用起来简捷方便,容易推广。具体包括以下6个步骤:单元划分、确定物质系数和毒性系数、计算一般工艺危险性系数、计算特殊工艺危险性系数、计算火灾、爆炸指数和毒性指标、评价危险等级。

113、评价方案设计

蒙德法、道化法和快速排序法是广泛应用于火灾、爆炸、毒性方面安全评价的方法,三者之间有着许多联系和相同之处,但这几种安全评价的方法以及选取标准也有很大差异。

总体上来说,随着各方法版本升级,这几种评价方法基本上都能反映出评价单元的火灾爆炸、毒性危险级。在对评价单元火灾爆炸影响区域和各种可能损失方面,道化法有独特的优势,但蒙德法在考虑火灾、爆炸、毒性危险方面的影响范围以及在考虑安全补偿措施方面都较道化(七版)法更为全面,而快速排序法是道化法的简版,它最大特点是既能找出单元内的最大危险物,又能高效地计算,极大加快了单元危险等级排序,适合于那些大型复杂单元的初评价。

经过对这几种评价方法的全面分析,它们可以在具体项目实施中综合利用,取长补短。针对一般化工项目安全咨询,笔者提出如下评价方案。

(1)评价预备阶段。在开始进行具体单元评价前,必须准备好相关资料,熟悉工艺流程,查阅类似案例。

(2)单元划分。按生产工艺过程,把重要生产设备做为评价单元,单元划分是评价的基础,尽量全面清楚。

(3)快速评价。一般的大型设备都会有上百个单元,为了找出重大危险单元,方便以后的详细评价和分析,必须用快速排序法对单元进行初评。

(4)道化法评价。对重大危险单元进行道化法评价,全面分析危险源和危险等级,提出控制补偿措施,估算出相关损失。

(5)故障树分析。在重大化工项目评价中,笔者发现对那些危险等级比较高的单元进行故障树分析,能帮我们发现那些不易觉察的故障,并有针对性地防止事故发生。

道化法、蒙德法和快速排序法是从宏观上找出危险单元,并制定预防措施,而故障树分析则从微观上对故障进行分析,并制定措施,两者可谓相辅相成。

(6)总评。经过前面详细分析计算后,应对各单元道化法评价的结果进行排序,针对危险等级比较高的单元进行故障树分析,提出可行的预防措施,有重要危险性的单元有必要拿出紧急预防方案来。

2、实例分析

笔者以某大型石化企业的新、扩建项目的安全评价为例,该项目是以塔河重质油为主要原料,加工生产汽油、柴油、润滑油等一系列产品。该企业原有一套年加工250万吨的设备,但随着市场的需求扩大,原有设备技改换新,欲新建、扩建成年生产能力达400万吨的项目。

为了保证新旧设备的顺利升级,笔者对评价方案的设计进行了周密的论证,对多种评价方法进行了反复研究比较,针对该项目的特点和要求,制定了一套切实可行的评价方案。

211、评价预备阶段

“工欲善其事,必先利其器”。对每一个评价项目而言,进行充分的资料准备和相关项目文档的查阅都是十分必要的。查阅同类项目的评价案例,既可避免许多前人的错误,也可从中吸取好的方法和经验。评价项目所涉及到的文档、物质属性、工艺流程等资料都必须事先准备好,并按类型编排好,方便以后查阅。为此我们制定了许多数据表格,除了常用的表格外,还有一些我们自己定义的,如常用物质属性表、单元设备及物量表、快速评价表。

212、单元划分

有了前期的准备工作后,接下来是按化工主要工艺流程和主要大型设备来进行单元划分。在单元划分时,为了使方案本身既要涵盖所有可能发生的问题,又要突出问题的主次,故把单元划分为:常压焦化、柴油加氢、焦碳塔、脱硫塔等13个工艺单元,这13个单元基本上包括了该项目从开始到成品的所有工艺过程,并且保证了工艺单元本身的相对完整性。

213、快速评价

针对13个评价单元,必须进行快速评价,初步确定它们的危险顺序。我们以柴油加氢为例,该单元内有16个装置,笔者把每个装置的数据填入快速评价表中,计算出它们的火灾爆炸指数和毒性指标。从计算结果中可以很快得出该单元内的危险装置的等级排序,并把它们划分为3个等级。

214、道化法评价程序

从单元快速排序的结果中,取危险等级为二级以上的,组成下一步详细评价对象。按道化法评价程序(图1),计算出危险指数。

215、故障树分析

在许多大型设备和重大项目中,事前进行详细的故障树分析,能够帮助制定完备的紧急预案,充分发现可能存在的隐患,有效防止故障发生。

以柴油加氢装置为例,分析其发生爆炸事件的原因。经过故障树分析发现(图2),由于氢气的易燃易爆,以及工艺本身的高温高压等特性,有必要加强工艺生产期间的监控措施,包括过压、超温、泄漏监控等。如对故障树进行进一步的分析,可以发现更多的可能存在的问题和隐患。

X1为温度过高;X2为压力过大;X3为报警失效;X4为排空失效;X5为输送管线泄漏;X6为反应装置泄漏;X7为人为火源;X8为静电起火

图 2 故障树分析

3、结语

从总体上来说,我国的安全评价工作与发达国家存在着相当大的差距。例如:工程设计阶段的安全性预评价未能广泛开展,专业设计人员和工厂的安全管理人员大都没有掌握系统安全工程方法。

目前,国内的很多企业都已经或正在准备实施ISO9000和ISO14000的系统和标准,而ISO18000(安全及卫生管理)的体系和标准已在欧洲草拟,预计在不久的将来将正式执行。因此,安全评价工作日见重要,安全评价的广泛开展也势在必行。