教学课件：《安全评价技术》(第三版)

1、 安全评价原理 1 安全评价模型2思考题3 第2章 安全评价原理与模型 2.1 安全评价原理 进行安全评价，人们需要辨识工程或系统的危险、有害性及其程度，预测发生事故和职业危害的可能性，掌握其发生、发展的条件、规律，以便采取有效的对策措施和防止事故、减少职业危害，实现安全生产。 在安全评价时，评价的领域、对象、方法、手段种类、手段种类繁多，评价系统的特性、属性、特征千变万化，各不相同。思维方式却是一致掌握2.1 安全评价原理 相关原理；类推原理； 惯性原理； 量变到质变原理。常用基本原理掌握一个系统的属性、特性与事故和职业危害存在着因果的相关性， 这是系统因果评价方法的理论基础。 1. 系统的

2、基本特征安全评价把研究的所有对象都视为系统。 系统;由若干相互联系的、为实现一定的目标，由许多个彼此有机联系、具有独立功能的要素组成的整体。 系统有大有小，千差万别，所有的系统都具有以下特征： 2.1.1 相关原理（1）目的性：任何系统都具有目的性，要实现一定目 标（功能）。（2）集合性：每一个系统都是由若干个（两个以上） 元素组成的整体，或是由若干个层次的要素（子 系统、单元、元素集）集合组成的整体。（3）相关性：一个系统内部各要素（或元素）之间存 在着相互影响、相互作用、相互依赖的有机联 系，通过综合协调，实现系统的整体功能。（4）阶层性：在大多数系统中，存在着多个阶层，通 过彼此作用，相

3、互影响和制约，形成一个系统整体。（5）整体性：系统的要素集、相关关系集、各阶层构 成了系统的整体。（6）适应性：系统对外部环境的变化有着一定的适应 性。 系统的整体目标（功能）实现是组成系统的子系统、单元综合发挥作用的结果。不仅系统与子系统、子系统与单元之间有着密切的关系，而且各子系统之间、各单元之间、各元素之间，也都存在着密切的关系。所以，在评价过程中，只有找出这种相关关系，并建立相关模型，才能正确地对系统的安全作出评价。 系统的结构： E = Max f ( X, R, C ) E最优结合效果；X系统组成的要素集；R要素的相关关系；C要素及其相关关系分布形式；fX、R、C 的结合效果函数。

4、 通过对系统的要素集(X )、关系集(R )和层次分布形式(C )的分析，可阐明系统整体的性质。欲使系统目标达到最佳程度，只有使上述三者达到最优组合，才能产生最优的结合效果E。最佳组合最优效果E实质上讲，安全评价就是寻找 X、 R 、C的最合理的结合形式寻优2.系统的结构掌握工艺过程系统分布关系目的X集R集C集E集生产装置物料人员设备的可靠性人的行为安全性安全管理的有效性系统生产状态下最安全地有机结合人 机 物料 作业环境结合过程在评价前明确相互影响作用制约关系关系一定要研究系统的组成要素要素之间的相互关系各层次的分布掌握对系统进行安全评价，就是要寻求X、R和C的最合理的结合形式，即具有最优结

5、合效果E的系统结构形式，在对应的系统目标集和环境约束因素集的条件下，给出最安全的系统结合方式。 例如，一个系统一般是由若干生产装置、物料、人员（X集）集合组成的，其工艺过程是在人、机、物料、作业环境相结合的过程（人控制的物理、化学过程）中进行的（R集），生产设备的可靠性、人的行为的安全性、安全管理的有效性等因素层次上存在各种分布关系（C集）。安全评价的目的就是寻求系统要达到最佳生产（运行）状态时的最安全、最卫生的有机结合方式。 因此，在评价之前要研究与系统安全有关的组成要素、各要素之间的相关关系以及它们在系统各层次的分布情况。例如，要调查、研究构成的所有要素（人、机、物料、环境等），明确它们之

6、间存在的相互影响、相互作用、相互制约的关系和这些关系在系统的不同层次中的不同表现形式等。 3.因果关系有因才有果，有果必有因，这是事物发展变化的规律。事物的原因和结果之间存在着密切的函数关系。通过研究、分析各个项目（工程）或系统之间的依存关系和影响程度，可以探求其变化的特征和规律，预测其未来的发展变化趋势。事故和导致事故发生的各种原因（危险因素）之间存在着相关关系，表现为依存关系和因果关系。危险因素是原因，事故是结果，事故的发生是许多因素综合作用的结果。分析各因素的特征、变化规律、影响事故发生和事故后果的程度以及从原因到结果的途径，揭示其内在联系和相关程度，才能在评价中得出正确的分析结论，采取

7、恰当的对策。 例如，可燃气体泄漏爆炸事故是可燃气体泄漏、泄漏的可燃气体与空气混合达到爆炸极限以及存在引燃能源三个因素共同作用的结果；而这三个因素又是设计失误、设备故障、安全装置失效、操作失误、环境不良、管理不当等一系列因素造成的；爆炸后果的严重程度又和可燃气体的性质（闪点、燃点、扩散性、燃烧速度、燃烧热值等）、可燃性气体的爆炸量、空间密闭程度及空间内设备的布置等有着密切的关系，在评价中需要分析这些因素的因果关系和相互影响程度，并定量地加以评述。 事故的因果关系是：事故的发生有其原因因素，而且事故往往不是由单一原因因素造成的，而是由若干个原因因素结合在一起，当符合事故发生的充分与必要条件时，事故

8、就必然会立即爆发，多一个原因因素不需要，少一个原因因素事故就不会发生，而每一个原因因素又由若干个二次原因因素构成，依此类推，还有三次原因因素、四次原因因素等。消除一次原因因素、二次原因因素、三次原因因素，n次原因因素，破坏发生事故的充分与必要条件，事故就不会产生，这就是采取技术、管理、教育等方面的安全对策的理论依据。 S22wS222S221S2pS11S22S21S1mS12SnSn-1S2S1事故 一次原因(直接原因) 二次原因(间接原因) 三次原因(间接原因) n次原因(间接原因)图2-1事故及其发生的原因层次分析 找出事故相关关系评价建立模型结论借鉴历史资料同类情况数据典型案例越真实越

9、好具体定性定量分析准确“类推”亦称“类比推理”。类比推理是人们经常使用的一种逻辑思维方法，常用来推出一种新知识。在人们认识世界和改造世界的活动中，类比推理有着非常重要的作用，在安全评价中同样也有着特殊的意义和重要作用。类比推理是根据两个或两类对象之间存在的某些相同或相似的属性，从一个已知对象具有某个属性来推出另一个对象也具有此种属性的一种推理方法。 2.1.2 类推原理例如，颤振曾是空气动力学中的一个难题，飞机的机翼在高速飞行中会产生颤振现象（一种有害的振动），飞行越快，机翼的颤振越强烈，甚至造成机翼折断，发生机毁人亡的空难悲剧。 研究人员从蜻蜒的翅膀上获得了灵感：蜻蜒之所以能够有效地、灵活自

10、如地控制翅膀的颤振，是因为在它的半透明翅膀的前缘有一块加厚的色素斑，这种色素斑称为“翅痣”，可使蜻蜒在快速飞行和转弯时不受颤振的困扰。如果将翅痣去掉，蜻蜓飞行时就变得荡来荡去。 实验证明，蜻蜓翅痣的角组织使蜻蜓飞行时消除了颤振。人们就模仿蜻蜓，在飞机机翼末端的前缘装上了类似的加厚区，颤振现象竞奇迹般地被克服了。 类比推理的基本模式为：若A、B表示两个不同对象，A有属性P1、P2、Pm、Pn，B有属性P1、P2、Pm ，且nm，则对象B亦具有属性Pn 。对象A与B的类比推理可用如下公式表示： 类比推理的结论不是必然的，所以，在应用时要注意提高其结论的可靠性，其方法有：要尽量多地列举两个或两类对象

11、所共有或共缺的属性；两个类比对象所共有或共缺的属性愈本质，则推出的结论愈可靠；两个类比对象共有或共缺的属性与类推的属性之间如果具有本质的和必然的联系，则推出结论的可靠性就高。 掌握1. 平衡推算法平衡推算法是根据相互依存的平衡关系来推算所缺的有关指标的方法。例如: 利用海因利希关于重伤死亡、轻伤和无伤害事故的比例为129300的规律，在已知重伤死亡数据的情况下，可推算出轻伤和无伤害数据；利用事故的直接经济损失与间接经济损失的比例为14的关系，可从直接损失推算出间接损失和事故总经济损失； 利用爆炸破坏情况推算离爆炸中心一定距离处的冲击波超压(p，MPa)或爆炸坑(漏斗)的大小，推算爆炸物的TNT

12、当量。 2. 代替推算法代替推算法是利用具有密切联系(或相似)的有关资料和数据来推算所需的资料和数据的方法。例如，对新建装置的安全预评价，可使用与其类似的已有装置的资料和数据对其进行评价。在安全评价中，人们常常通过类比同类或类似装置的检测数据进行评价。3. 因素推算法因素推算法是根据指标之间的联系，从已知因素的数据推算有关未知指标数据的方法。例如，已知系统事故发生概率P和事故损失严重度S，就可利用风险率R与P、S的关系来求得风险率R。 4. 抽样推算法抽样推算法是根据抽样或典型调查资料推算系统总体特征的方法。这种方法是数理统计分析中常用的方法，以部分样本代表整个样本空间来对总体进行统计分析的一

13、种方法。 5. 比例推算法比例推算法是根据社会经济现象的内在联系，用某一时期、某一地区、某一部门或某一单位的实际比例，推算另一类似时期、类似地区、类似部门或类似单位有关指标的方法。例如，控制图法的控制中心线是根据上一个统计期间的平均事故率来确定的。国外行业安全指标通常也都是根据前几年的年度事故平均数值来确定的。 6. 概率推算法概率是指某一事件发生的可能性大小。事故的发生是一种随机事件。任何随机事件，在一定条件下是否发生是没有规律的，但其发生概率是一客观存在的定值。因此，根据有限的实际统计资料，采用概率论和数理统计方法可求出随机事件出现各种状态的概率。用概率值来预测系统未来发生事故的可能性大小

14、，以此来衡量系统危险性的大小和安全程度的高低。 任何事物在其发展过程中，从其过去到现在以及延伸至将来，都具有一定的延续性，这种延续性称为惯性。利用惯性可以研究事物或一个评价项目（工程）或系统的未来发展趋势。 1. 惯性的大小惯性越大，影响越大；反之，则影响越小。生产经营单位，如果疏于管理、违章作业、违章指挥、违反劳动纪律的现象严重，则事故就多；若任其发展则会愈演愈烈，而且有加速的态势，惯性会越来越大。对此，必须立即采取相应对策，破坏这种格局，亦即中止或改变这种不良惯性，才能防止事故的发生。 2.1.3 惯性原理2. 互相联系与影响一个项目(工程)或系统的惯性是这个系统内的各个内部因素之间互相联

15、系、互相影响、互相作用并按照一定的规律发展变化的一种状态趋势。因此，只有当系统稳定，受外部环境和内部因素的影响产生的变化较小时，其内在联系和基本特征才可能延续下去，该系统所表现的惯性发展结果才基本符合实际。但是，绝对稳定的系统是没有的，因为事物发展的惯性在外力作用时可使其加速或减速甚至改变方向，这样就需要对一个系统的评价进行修正，即在系统主要方面不变，而其他方面有所偏离时，应根据其偏离程度对所出现的偏离现象进行修正。 任何一个事物在发展变化过程中都存在着从量变到质变的规律。同样，在一个项目（工程）或系统中，许多有关安全的因素也都存在着从量变到质变的规律。在评价一个项目（工程）或系统的安全时，也

16、都离不开从量变到质变的原理。许多定量评价方法中，有关等级的划分，一般都应用了从量变到质变的原理。如道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法（第七版）中，关于按F&EI（火灾、爆炸指数）划分的危险等级，从1至159，经过了60、6196、97127、128158、159的量变到质变的不同变化层次，即分别为“最轻”级、“较轻”级、“中等”级、“很大”级、“非常大”级；而在评价结论中，“中等”级及其以下的级别是“可以接受的”，而“很大”级、“非常大”级则是“不能接受的”。 2.1.4 量变到质变原理我国根据噪声作业量级(LD8095)，将噪声按噪声值（dB(A)）和接噪时间分别划分为0级、级、级、级和级；

17、而且规定，噪声超过115（dB(A)）的作业，不论接噪时间长短，均属级。爆炸时产生的冲击波超压p(MPa)值达到0.020.03时，人体“轻微损伤”；达到0.030.05时，人体“听觉器官损伤或骨折”；达到0.050.10时，人体“内脏严重损伤或死亡”；大于0.10时，则大部分人员死亡。时间就是生命，心跳停止46min后，由于大脑严重缺氧而使脑细胞受到严重损害，甚至不能恢复，需要立即进行心肺复苏：心跳停止4min内复苏者有50可能被救活；46min开始复苏者，10可被救活；超过6min复苏者，存活率只有4；10min以后开始复苏者，存活的可能性更小。 四个评价原理是人们经过长期研究和实践总结出

18、来的。 掌握评价的基本原理可以建立正确的思维程序，对于评价人员开拓思路、合理选择和多活运用评价方法都是十分必要的。 由于世界上没有一成不变的事物，评价对象的发展也不是过去状态的简单延续，评价的事件也不会是自己的类似事件的机械再现，相似不等于相同。因此，在评价过程中，还应对客观情况进行具体细致的分析，以提高评价结果的准确程度。2.2 安全评价模型 评价模型不是直接研究现实世界的某一现象或过程的本身，而是设计出一个与该现象或过程相类似的模型，通过模型间接地研究该现象和过程。2.2.1 安全评价模型简介1. 形象模型形象模型是系统实体的放大或缩小，如建造舰船和飞机用的模型、作战计划用的沙盘、土木工程

19、用的建筑模型等。 2. 模拟模型模拟模型是在一组可控制的条件下，通过改变特定的参数来观察模型的响应，预测系统在真实环境条件下的性能和运动规律。如：在水池中对船模进行航行模拟试验；飞机模型在风洞中模拟飞行过程；在实验室条件下利用计算机模拟自动系统的工作过程等。 3. 数学模型数学模型也称符号模型，它是用数学表达式来描述实际系统的结构及其变量间的相互关系的。如化工装置利用ICI蒙德法进行单元评价时，其火灾、爆炸、毒性指标由下式来描述： 式中：D为DOWICI全体指标；B为物质系数；M为特殊物质危险性；P为一般工艺危险性；S为特殊工艺危险性；Q为量危险性；L为配置危险性；T为毒性危险性。 评价模型不

20、是直接研究现实世界的某一现象或过程的本身，而是设计出一个与该现象或过程相类似的模型，通过模型间接地研究该现象和过程。设计评价模型最本质的一条就是抓住“相似性”。具体地说，就是在两个对象之间可以找到某种相似性，两个对象之间就存在着“原型模型”关系。 对于庞大、复杂的系统，如社会系统或军事技术系统，要做实验很难或根本不可能做，而评价模型可以取而代之。评价模型是现实系统的抽象或者模仿，是由那些与分析的问题有关的部分或者因素构成的，它表明了这些有关部分或因素之间的关系。 2.2.2 安全评价模型的特点使用评价模型的优点在于：（1）使现实系统被简化，易理解； （2）可操作性强，一些参数的改变比在实际中要

21、容易；（3）敏感度大，可显示出哪些因素对系统影响更大，而且可通过不断改进，寻求更符合现实特性的模型，以此指导建立现实系统，并使之达到最佳状态；（4）通过模拟试验满足系统要求，耗资少。评价模型是描述现实系统的，因此必须反映实际情况。由于它是抽象的，因而又高于实际，且又便于研究实际系统的共性，从而有助于解决被抽象的实际系统中的问题。同样，评价模型也能指导其他有这些共性的实际问题的解决。 评价模型是现实系统的一个抽象表示形式，如果搞得太复杂甚至和实际情况一样，就失去利用评价模型的意义。一般总是做一个比实际对象远为简单的模型，同时又希望在实际中使用它来预测及解释一些现象时有足够的精确度。任何一个实际现

22、象总要涉及大量的因素(或变量)，但确定导致其现象产生的本质因素时，往往只要抓住其主要因素即可。用字母、数字及其他符号来体现变量以及它们之间的关系，是最一般、最抽象的模型，它使人们一点也想像不出原来所代表的现实是什么。符号模型通常采用数学表达的形式。由于数学模型中的参数和变量最容易改变，因此最容易操作。数学模型在系统工程和运筹学等方面是十分重要的。 1. 火灾模型和火灾损失1）火灾模型火灾对周围环境的影响主要在于其辐射热。若辐射热足够大，会引起包括生物体在内的其他物体燃烧。但火灾辐射热的影响范围一般均在距火焰200m左右的近火源区域，对较远区域影响不大。辐射热损害可由单位表面积在受辐射时间内所接

23、受的能量或单位面积上得到的辐射功率来计算确定。易燃、易爆的气体或液体泄漏后遇到引火源就会着火燃烧，它们的燃烧方式有池火、喷射火、火球和爆燃、固体火灾以及突发火五种。 2.2.3 常用的几种安全评价模型掌握（1）池火。可燃液体(如汽油、柴油等)泄漏后流到地面形成液池，或流到水中并覆盖水面，遇到火源燃烧便形成池火。池火可用以下几个参数来描述。燃烧速度。当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时，液体表面上单位面积的燃烧速度为 （2-1）式中：dmdt单位表面积燃烧速度，kg(m2s)；Hc-液体燃烧热，Jkg；Cp-液体的比定压热容，J(kgK)；Tb液体的沸点，K；T0环境温度，K；H液体的气化

24、热，Jkg。 当液体的沸点低于环境温度时，如加压液化气或冷冻液化气，其单位面积的燃烧速度为 (2-2) 表2-1一些可燃液体的燃烧速度 火焰高度。设液池为一半径为r的圆池子，其火焰高度可按下式计算： (2-3) 式中：h火焰高度，m；r液池半径，m；0周围空气密度，kgm3；g重力加速度，9.8ms2；dmdt单位表面积燃烧速度，kg(m2s)。 热辐射通量。液池燃烧时放出的总热辐射通量为 (2-4) 式中：Q总热辐射通量，W；效率因子，可取0.130.35。 目标入射热辐射强度。假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离(x)处的入射热辐射强度为 (2-5) 式中：

25、I热辐射强度，Wm2；tc热传导系数，在无相对理想的数据时，可取值为1；x目标点到液池中心距离，m。 （2）喷射火。加压的可燃物质泄漏时形成射流，如果在泄漏裂口处被点燃，则形成喷射火。喷射火辐射热计算方法是一种包括气流效应在内的喷射扩散模式的扩展。把整个喷射火看成是由沿喷射中心线上的全部点热源组成的，每个点热源的热辐射通量相等。 热辐射通量 点热源的热辐射通量按下式计算： (2-6) 式中：q点热源热辐射通量，W；效率因子，取0.35； V0泄漏速度，kgs； Hc燃烧热，Jkg。 从理论上讲，喷射火的火焰长度等于从泄漏口到可燃混合气燃烧下限(LFL)的射流轴线长度。对表面火焰热通量，则集中在

26、LFL1.5处。对危险评价分析而言，点热源数n一般取5就可以了。 点热辐射强度。射流轴线上某点热源i到距离该点x处一点的热辐射强度为 (2-7) 式中：Ii点热源i至目标点x处的热辐射强度，Wm2；f辐射系数，可取0.2；x点热源到目标点的距离，m。 目标入射热辐射强度。某一目标点处的入射热辐射强度等于喷射火的全部点热源对目标的热辐射强度的总和，即 (2-8) 式中：n计算时选取的点热源数，一般取n=5。 （3）火球和爆燃。低温可燃液化气由于过热，容器内压增大，使容器爆炸，内容物释放并被点燃，发生剧烈的燃烧，产生强大的火球，形成强烈的热辐射。火球半径为 (2-9) 式中：R火球半径，m；M急剧

27、蒸发的可燃物质的质量，kg。 火球持续时间 式中：t火球持续时间，s。 (2-10) 火球燃烧时释放出的辐射热通量 式中：Q火球燃烧时的辐射热通量，W；效率因子，取决于容器内可燃物质的饱和蒸气压p，=0.27p0.32。 目标接受到的入射热辐射强度 式中：tc传导系数，保守取值为1；x目标距火球中心的水平距离，m。 (2-11) (2-12) （4）固体火灾。固体火灾的热辐射参数按点源模型估计。模型认为火焰射出的能量为燃烧的一部分，并且辐射强度与目标至火源中心距离的平方成反比，即 (2-13) 式中：Ir目标接受到的辐射强度，Wm2；f辐射系数，可取f=0.25；Mc燃烧速率，kgs。 （5）

28、突发火。泄漏的可燃气体、液体蒸发的蒸气在空中扩散，遇到火源发生突然燃烧而没有爆炸。此种情况下，处于气体燃烧范围内的室外人员将会全部烧死；建筑物内将有部分人被烧死。突发火后果分析，主要是确定可燃混合气体的燃烧上、下极限及其下限随气团扩散变化的范围。为此，可按气团扩散模型计算气团大小和可燃混合气体的浓度，还要考虑不同条件下气雾内的人群数量。 2）火灾损失火灾通过热辐射的方式影响周围环境。当火灾产生的热辐射强度足够大时，可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。火灾损失估算建立在辐射强度与损失等级的相应关系的基础上，表3-2为不同入射强度造成伤害或损失的情况。从表中可看出

29、，辐射强度较低时，火灾致人重伤需要一定的时间，这时人们可以逃离现场或掩蔽起来。 表2-2热辐射的不同入射强度所造成的损失2. 爆炸模型爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体的膨胀来实现。1.爆炸过程很快2.爆炸点压力急剧升高，产生冲击波3.发出响声4.周围介质发生震动爆炸特征 按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸：爆炸发生仅是介质的状态参数变化。 （状态参数：温度、压力、体积）化学爆炸：爆炸介质的化学性质发生变化。 （三要素：放热、 气体产物、快速）掌握1）物理爆炸的能量发生物理爆炸，如压力容器破裂时，气体膨

30、胀所释放的能量(即爆破能量)不仅与气体压力和容器的容积有关，而且与介质在容器内的物性相态有关。因为有的介质以气态存在，如空气、氧气、氢气等；有的介质以液态存在，如液氨、液氯等液化气体、高温饱和水等。容积与压力相同而相态不同的介质，在容器破裂时产生的爆破能量也不同，而且爆炸过程也不完全相同，其能量计算公式也不同。（1）压缩气体与水蒸气容器的爆破能量。当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为 (2-14) 式中：Eg气体的爆破能量，kJ；p容器内气体的绝对压力，MPa；V容器的容积，m3；k气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。 表2-3常见气体的

31、绝热指数 从表中可看出，空气、氮、氧、氢及一氧化氮、一氧化碳等气体的绝热指数均为1.4或近似为1.4，若将k=1.4代入式(3-14)中，则 (2-15) 令 (2-16) 则式(3-15)可简化为 Eg=CgV (2-17) 式中：Cg常用压缩气体爆破能量系数，kJm3。 表2-4常见的几种压力下的气体容器爆破能量系数 (k=1.4时)将干饱和蒸气的绝热指数k=1.135代入式(3-14)中，可得干饱和蒸气容器爆破能量为 (2-18) 用上式计算有较大的误差，因为它没有考虑蒸气干度的变化和其他的一些影响，但它可以不用查明蒸气热力性质而直接进行计算，因此可供危险性评价参考。 常见的几种压力下的

32、干饱和蒸气容器的爆破能量可按下式计算： 式中:Es干饱和蒸气的爆破能量，kJ； V干饱和蒸气的体积，m3； Cs干饱和蒸气的爆破能量系数， kJm3 。 (2-19) 表2-5常见的几种压力下的干饱和蒸气容器爆破能量系数 （2）介质全部为液体时的容器爆破能量。 通常将液体加压时所做的功作为常温液体压力容器爆炸时释放的能量，计算公式如下： (2-20) 式中 EL常温液体压力容器爆炸时释放的能量，kJ； p液体的压力(绝)，Pa； V容器的体积，m3； t液体在压力p和温度t下的压缩系数，Pa-1。 (3)液化气体与高温饱和水的容器爆破能量。 液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容

33、器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质质量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，计算时考虑气体膨胀做的功。过热状态下液体在容器破裂时释放出的爆破能量可按下式计算： 掌握式中：E过热状态液体的爆破能量，kJ； H1爆炸前饱和液体的焓，kJkg； H2在大气压力下饱和液体的焓，kJkg； Sl爆炸前饱和液体的熵，kJ(Kg)； S2在大气压力下饱和液体的熵，kJ(kg)； T1介质在大气压力下的沸点，kJ(kg)； W饱和液体的质量，kg。 饱和水容器的爆破能量按下式计算： Ew=CwV (2-22) 式中：Ew

34、饱和水容器的爆破能量，kJ；V容器内饱和水所占的容积，m3；Cw饱和水爆破能量系数，kJm3，其值见表3-6。 表2-6 常用压力下饱和水爆破能量系数 2）爆炸冲击波及其伤害、破坏作用压力容器爆炸时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量三种形式表现出来。后两者所消耗的能量只占总爆破能量的315。 大部分能量的作用是产生空气冲击波。（1）爆炸冲击波 冲击波是由压缩波叠加形成的，是波阵面以突进形式在介质中传播的压缩波。容器破裂时，容器内的高压气体大量冲出，使它周围的空气因受到冲击而发生扰动，使其状态（压力、密度、温度等）发生突跃变化，这种扰动传播的速度大于被扰动的介质的声速

35、，其在空气中的传播就成为冲击波。在离爆破中心一定距离的地方，空气压力会发生迅速的变化，而且变化幅度大。 冲击波伤害、破坏作用的衡量准则：超压准则、冲量准则、超压-冲量准则等。 超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值，便会对目标造成一定的伤害或破坏。超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表2-7和表2-8。 表2-7冲击波超压对人体的伤害作用 表2-8冲击波超压对建筑物的破坏作用(2)冲击波的超压 冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与波阵面距离爆炸中心的远近有关。冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为 (2-23) 式中：p冲击波波阵面上的超压，MPa；R距爆炸中心的距离，m；n衰

36、减系数。衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心附近为2.43；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1个大气压时，n=1.5。实验数据表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果 (2-24) 则 p=p0 (2-25a) 即满足一定位置关系的不同数量的同类炸药所产生的冲击波超压相同。 式中：R目标与爆炸中心距离，m； R0目标与基准爆炸中心的相当距离，m； q0基准炸药量，TNT，kg； q爆炸时产生冲击波所消耗的炸药量，TNT，kg； p目标处的超压，MPa； p0基准目标处的超压，MPa； a炸药爆炸试验的模拟比。 式(3-25a)也可写成 :p(R)=p0(R0) (2-25b)

37、 表2-91000kgTNT爆炸时的冲击波超压 综上所述，计算压力容器爆破时对目标的伤害、破坏作用，可按下列程序进行。首先根据容器内所装介质的特性，分别计算出其爆破能量E。将爆破能量E换算成TNT当量qTNT。1kgTNT爆炸所放出的爆破能量为42304836kJkg，一般取平均爆破能量为4500kJkg，故其关系为 (2-26) 求出爆炸的模拟比a，即 (2-27) 求出在1000kgTNT爆炸试验中的相当距离R0，即R0=Ra。根据R0值在表2-9中找出距离为R0处的超压R0(中间值用插入法)，此即所求的距离为R处的超压。根据超压p值，从表2-7、表2-8中查找出相应的对人员和建筑物的伤害

38、、破坏作用。 （3）蒸气云爆炸的冲击波伤害、破坏半径 爆炸性气体如果以液态储存瞬间泄漏后遇到延迟点火，或气态储存时泄漏到空气中遇到火源，则可能发生蒸气云爆炸。导致蒸气云形成的力来自容器内含有的能量或可燃物含有的内能，或两者兼而有之。能的主要形式是压缩能、化学能或热能。一般说来，只有压缩能和热量才能单独导致蒸气云的形成。根据荷兰应用科研院TNO的建议(1979)，可按下式预测蒸气云爆炸时的冲击波的损害半径： 式中：R损害半径，m；N效率因子，与燃烧浓度持续展开所造成的损耗的比例和燃料燃烧所得的机械能的数量有关，取N=10；Cs经验常数，取决于损害等级，取值见表2-10；E爆炸能量，kJ，可按下式

39、取 E=VHcV参与反应的可燃气体的体积，m3；Hc可燃气体的高燃烧热值，kJm3，取值情况见表2-11。 R=Cs(NE)1/3 (2-28) 表2-10损害等级决定的Cs的取值 表2-11 损害等级表 3.中毒模型有毒物质泄漏后生成有毒蒸气云，它在空气中飘移、扩散，直接影响现场人员，并可能波及居民区。大量剧毒物质泄漏可能造成严重的人员伤亡和环境污染。毒物对人员的危害程度取决于毒物的性质、毒物的浓度及人员与毒物接触的时间等因素。有毒物质泄漏初期，其毒气形成气团，密集在泄漏源周围，随后由于环境温度、地形、风力和湍流等的影响使气团飘移、扩散，扩散范围变大，有毒物质浓度减小。在后果分析中，往往不考

40、虑毒物泄漏的初期情况，即工厂范围内的现场情况，主要计算毒气气团在空气中飘移和扩散的范围、浓度、接触毒物的人数等。 掌握1）毒物泄漏后果的概率函数法概率函数法是用一定时间内一定浓度的毒物能造成影响的概率来描述毒物泄漏后果。概率与中毒死亡百分率有直接关系，两者可以互相换算，见表2-12。概率值在010之间。概率值Y与接触毒物的浓度及接触时间的关系如下： (2-30) 式中：A，B，n取决于毒物性质的常数，表2-13列出了一些常见有毒物质的有关参数；C接触毒物的浓度，10-6；t接触毒物的时间，min。 表2-12 概率与死亡百分率的换算 使用概率函数表达式时，必须计算评价点的毒性负荷(Cnt)，因

41、为在一个已知点，其毒物浓度随着气团的稀释而不断变化，瞬时泄漏就是这种情况。确定毒物泄漏范围内某点的毒性负荷时，可把气团经过该点的时间划分为若干区段，计算每个区段内该点的毒物浓度，得到各时间区段的毒性负荷，然后再求出总毒性负荷， 总毒性负荷=各时间区段内毒性负荷 表2-13一些毒性物质的常数 一般说来，接触毒物的时间不会超过30min。因为在这段时间里人员可以逃离现场或采取保护措施。当毒物连续泄漏时，某点的毒物浓度在整个云团扩散期间没有变化。当设定某死亡百分率时，由表2-12查出相应的概率Y值，根据式(2-30)有 (2-31) 由上式可以计算出C值，于是按扩散公式可以算出中毒范围。 2）有毒液

42、化气体容器破裂时的毒害区估算液化介质在容器破裂时会发生蒸气爆炸。当液化介质为有毒物质时，如液氯、液氨、二氧化硫、硫化氢、氢氰酸等，爆炸后若不燃烧，会出现大面积的毒害区域。设有毒液化介质质量为W(单位：kg)，破裂前容器内介质温度为t(单位：)，液化介质比热容为Cp(单位：kJ(kg)。当容器破裂后，容器内压力降至大气压，处于过热状态的液化气温度迅速降至标准沸点t0(单位：)，此时全部液体所放出的热量(单位：kJ)为 (2-32) 设这些热量全部用于容器内液体的蒸发，如它的气化热为q(单位：kJkg)，则其蒸发量（单位：kg）为 (2-33) 如介质的相对分子量为M，则在沸点下蒸发蒸气的体积Vg

43、(单位：m3)为： (2-34) 表2-14一些有毒物质的有关物化性能 表2-15一些有毒气体的危险浓度若已知某种有毒物质的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积。如二氧化硫在空气中的浓度达到0.05时，人吸入510min即致死，则体积为Vg的二氧化硫可以产生令人致死的有毒空气体积为 (2-35) 假设这些有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出该有毒气体扩散半径为 式中：R有毒气体的半径，m； Vg有毒介质的蒸气体积，m3； C有毒介质在空气中的危险浓度值，。 (2-36) 思考题 1.论述相关性原理对安全评价的指导意义。2.简述安全评价的类推原理,并列出常用的类推方法。3.论述惯性原理对

44、安全评价的指导意义。4.论述量变到质变原理对安全评价的指导意义。5.论述安全评价模型对安全评价的意义。6.简述计算压力容器爆炸时对目标的破坏作用的程序。7.试举一例，建立安全评价模型，并进行简要分析。 Thank You !第4章 安全评价依据与规范 4.3 安全评价主要标准思考题4.2 安全评价主要法律与法规 4.1 法律与法规 4.4 安全评价规范 法包括宪法、法律、行政法规、地方性法规和行政规章。我国法律的层次结构如图41所示。4.1 法律与法规 图4-1法律层次结构图1.宪法 宪法是国家的根本法，具有最高的法律地位和法律效力。1）规定国家的根本制度、国家生活的基本准则。规定国家的根本政

45、治制度、经济制度、国家机关和公民的基本权利和义务。“母法”、“最高法”,宪法只规定立法原则。2）具有最高法律效力。普通法的依据，与宪法内容相抵触的法律无效。3）制定与修改有特别程序。宪法修改提请全国人民代表大会审议通过。4）宪法的解释、监督均有特别规定。全国人大和常务委员会监督宪法的实施，全国人大常务委员会有权解释宪法。4.1 法律与法规4.1 法律与法规2.法律1)广义的法律与法同义，狭义的法律特指由享有立法权的国家机关依照一定的立法程序制定和颁布的规范性文件。在我国，只有全国人民代表大会及其常务委员会才有权制定和修订法律。法律的地位和效力次于宪法，高于行政法规、地方性法规、自治法规和行政规

46、章。法律在中华人民共和国领域内具有约束力。2)法律是由国家立法机构以法律形式颁布实施的，其制定权属全国人民代表大会及其常务委员会，并由国家主席签署主席令予以公布。主席令中载明了法律的制定机关、通过日期和实施日期。3)法律的公布方式，立法法明确规定法律签署公布后，应及时在人民代表大会常务委员会公报和在全国范围内发行的报纸上刊登；此外还规定，人民代表大会常务委员会公报上刊登的法律文本为标准文本。如中华人民共和国劳动法、中华人民共和国安全生产法、中华人民共和国矿山安全法等属法律。4.1 法律与法规3.行政法规 行政法规是国家行政机关制定的规范性文件的总称。通常为条例、规定、办法、决定等。 行政法规的

47、法律地位和法律效力次于宪法和法律，但高于地方性法规、行政规章。行政法规在中华人民共和国内具有约束力。这种约束力体现在两个方面： 1）具有拘束国家行政机关自身的效力。国务院制定的行政法规，是国家最高行政管理权的产物，它对一切国家行政机关都有拘束力，都必须执行。其他所有行政机关制定的行政措施均不得与行政法规的规定相抵触，地方性法规、行政规章的有关行政措施不得与行政法规的有关规定相抵触。 2）具有拘束行政管理相对人的效力。依照行政法规的规定，公民、法人或者其他组织在法定范围内享有一定的权利，或者负有一定的义务。国家行政机关不得侵害公民、法人或者其他组织的合法权益；公民、法人或者其他组织如果不履行法定

48、义务，也要承担相应的法律责任，受到强制执行或者行政处罚。4.1 法律与法规4.地方性法规 地方性法规是指地方国家权力机关依照法定职权和程序制定和颁布的、施行于本行政区域的规范性文件。地方性法规的法律地位和法律效力低于宪法、法律、行政法规，但高于地方政府规章。根据我国宪法和立法法等有关法律的规定，地方性法规由省、自治区、直辖市的人民代表大会及其常务委员会，在不与宪法、法律、行政法规相抵触的前提下制定，报全国人大常委会和国务院备案。4.1 法律与法规5.行政规章 1)行政规章是指国家行政机关依照行政职权所制定、发布的针对某一类事件、行为或者某一类人员的行政管理的规范性文件。2)行政规章分为部门规章

49、和地方政府规章两种。 (1) 部门规章是指国务院的部、委员会和直属机构依照法律、行政法规或者国务院的授权制定的在全国范围内实施行政管理的规范性文件。如国家安全生产监督管理局发布的非煤矿矿山企业安全生产许可证实施办法、安全评价机构管理规定等部门规章。 (2)地方政府规章是指地方人民政府依照法律、行政法规、地方性法规或者本级人民代表大会或其常务委员会授权制定的在本行政区域实施行政管理的规范性文件。4.1 法律与法规6.国际法律文件 国际法律文件主要是我国政府批准加入的国际劳工公约。 如:1990年批准的男女工人同工同酬公约。 我国安全法律与法规文件主要有六种：宪法、法律、行政法规、部门规章、地方性

50、法规和地方规章、国际法律文件。 安全评价主要涉及12个法律和法规：1.中华人民共和国刑法 刑法是用刑罚同一切犯罪作斗争，以保卫国家安全，保卫人民民主专政的政权和社会主义制度，保护国有财产和劳动群众集体所有的财产，保护公民私人所有的财产，保护公民的人身权利、民主权利和其他权利，维护社会秩序、经济秩序，保障社会主义建设事业的顺利进行。 1）重大责任事故罪。刑法第一百三十四条规定：“工厂、矿山、林场、建筑企业或者其他企业、事业单位的职工，由于不服从管理、违反规章制度，或者强令工人冒险作业，因而发生重大伤亡事故或者造成其他严重后果的，处三年以下有期徒刑或者拘役；情节特别恶劣的，处三年以上七年以下有期徒

51、刑。” 4.2 安全评价主要法律与法规掌握4.2 安全评价主要法律与法规 2）重大劳动安全事故罪。刑法第一百三十五条规定：“工厂、矿山、林场、建筑企业或看其他企业、事业单位的劳动安全设施不符合国家规定，经有关部门或者单位职工提出后，对事故隐患仍不采取措施，因而发生重大事故或者造成其他严重后果的，对直接责任人员，处三年以下有期徒刑或者拘役；情节特别恶劣的，处三年以上七年以下有期徒刑。” 3）危险物品肇事罪。刑法第一百三十六条规定：“违反爆炸性、易燃性、放射性、毒害性、腐蚀性物品的管理规定，在生产、储存、运输、使用中发生重大事故，造成严重后果的，处三年以下有期徒刑或者拘役；后果特别严重的，处三年以

52、上七年以下有期徒刑。” 4）工程重大安全事故罪。刑法第一百三十七条规定：“建设单位、设计单位、施工单位、工程监理单位违反国家规定，降低工程质量标准，造成重大安全事故的，对直接责任人员，处五年以下有期徒刑或者拘役，并处罚金；后果特别严重的，处五年以上十年以下有期徒刑，并处罚金。”4.2 安全评价主要法律与法规 5）提供虚假证明文件罪。刑法关于安全生产中介机构及其有关人员的犯罪主要是提供虚假证明文件罪。这是安全生产中介机构及其有关人员构成犯罪所应承担的刑事责任。刑法第二百二十九条规定：“承担资产评估、验资、验证、会计、审计、法律服务等职责的中介组织的人员故意提供虚假证明文件，情节严重的，处五年以下

53、有期徒刑或者拘役，并处罚金。前款规定的人员，索取他人财物或者非法收受他人财物，犯前款罪的，处五年以上十年以下有期徒刑，并处罚金。第一款规定的人员，严重不负责任，出具的证明文件有重大失实，造成严重后果的，处三年以下有期徒刑或者拘役，并处或者单处罚金。” 6）伪造、变造、买卖国家机关公文、证件、印章罪。依照安全生产法第五十四条的规定，负有安全生产监督管理职责的部门有权依法以批准、核准、许可、注册、认证和颁发证照等形式对安全生产事项实施行政许可。上述安全生产事项行政许可的各种公文、证照是法定文书，不得伪造、变造、买卖。 2.中华人民共和国劳动法 1994年7月5日第八届全国人民代表大会常务委员会第八

54、次会议审议通过中华人民共和国劳动法，自1995年1月1日起施行。 劳动法的立法目的是为了保护劳动者的合法权益，调整劳动关系，建立和维护适应社会主义市场经济的劳动制度，促进经济发展和社会进步。在中华人民共和国境内的企业、个体经济组织（下列统称用人单位）和与之形成劳动关系的劳动者，适用劳动法。国家机关、事业组织、社会团体和与之建立劳动关系的劳动者，依照劳动法执行。4.2 安全评价主要法律与法规 劳动法设立了劳动安全专章，对以下方面提出了明确要求： 劳动安全卫生设施，必须符合国家规定的标准； 劳动安全卫生设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用； 从事特种作业的劳动者，必须经过专门

55、培训并取得特种作业资格。4.2 安全评价主要法律与法规3.中华人民共和国安全生产法 2014年8月31日,中华人民共和国主席等十三号令公布，自2014年12月1日施行。该法涉及安全评价的规定：1）依法设立的为安全生产提供服务的中介机构，依照法律、行政法规和执业准则，接受生产经营单位的委托为其安全生产工作提供技术服务；2）矿山建设项目和用于生产、储存危险物品的建设项目，应当分别按照国家有关规定进行安全条件论证和安全评价；3）生产经营单位对重大危险源，应当登记建档，进行定期检测、评估、监控，并制定应急预案，告知从业人员和相关人员在紧急情况下应采取的应急措施；4）承担安全评价、认证、检测、检验工作的

56、机构违规的处罚原则。 4.2 安全评价主要法律与法规 4.中华人民共和国矿山安全法 1992年11月7日由第七届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过，2009年8月27日修订。该法对矿山建设的安全保障、矿山开采的安全保障、矿山生产经营单位的安全管理、矿山事故处理、矿山安全的行政管理及法律责任等做了明确规定。1）矿山建设工程安全设施“三同时”。 矿山安全法明确规定，矿山建设工程的安全设施必须和主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。 2）矿山建设工程安全设施的设计和竣工验收。 矿山安全法规定，矿山建设工程的设计文件必须符合矿山安全规程和行业技术规范，并按照国家规定经管理矿山企业的

57、主管部门批准；4.2 安全评价主要法律与法规4.2 安全评价主要法律与法规矿山建设工程安全设施的设计必须由劳动行政主管部门参加审查。矿山安全规程和行业技术规范，由国务院管理矿山企业的主管部门制定。 法律还对必须符合矿山安全规程和行业技术规范的矿山设计项目做出了规定，设计项目包括：1）矿井的通风系统和供风量、风质、风速；2）露天矿的边坡角和台阶的宽度、高度；3）供电系统；4）提升、运输系统；5）防水、排水系统和防火、灭火系统；6）防瓦斯系统和防尘系统；7）有关矿山安全的其他项目。4.2 安全评价主要法律与法规5.中华人民共和国职业病防治法 2001年10月27日第九届全国人民代表大会常务委员会第

58、二十四次会议审议通过中华人民共和国职业病防治法，自2011年12月31日修订。 职业病防治法的立法目的是为了预防、控制和消除职业病危害，防治职业病，保护劳动者的健康及其相关权益，促进经济发展。1）工作场所的职业卫生要求 ：（1）职业病危害因素的强度或者浓度符合国家职业卫生标准；（2）有与职业病危害防护相适应的设施；（3）生产布局合理，符合有害与无害作业分开的原则；（4）有配套的更衣间、洗浴间、孕妇休息间等卫生设施；（5）设备、工具、用具等设施符合保护劳动者生理、心理健康的要求；（6）法律、行政法规和国务院卫生行政部门关于保护劳动者健康的其他要求。4.2 安全评价主要法律与法规2）职业病危害项目

59、申报。用人单位设有依法公布的职业病目录所列职业病的危害项目的，应当及时、如实向卫生行政部门申报，接受监督。 3）建设项目职业病危害预评价。职业病危害预评价报告应当对建设项目可能产生的职业病危害因素及其对工作场所和劳动者健康的影响做出评价，确定危害类别和职业病防护措施。 4）职业病危害防护设施。用人单位应当按照国务院卫生行政部门的规定，定期对工作场所进行职业病危害因素检测、评价。检测、评价结果存人用人单位职业卫生档案，定期向所在地卫生行政部门报告并向劳动者公布。建设项目的职业病防护设施所需经费应当纳入建设工程预算，并与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。5）职业卫生技术服务机构。职业

60、病危害预评价、职业病危害控制效果评价由依法设立的取得省级以上人民政府卫生行政部门资质认证的职业卫生技术服务机构进行。 4.2 安全评价主要法律与法规6.安全生产许可证条例 安全生产许可证条例于2004年1月7日由中华人民共和国国务院第三十四次常务会议通过，自2014年7月9日第二次修订。包括安全生产许可制度的实施范围、颁发和管理的机构、企业取得安全生产许可证的条件以及安全生产许可证的监督管理等内容。企业取得安全生产许可证，应当具备下列安全生产条件：1）建立健全安全生产责任制，制定完备的安全生产规章制度和操作规程；2）安全投入符合安全生产要求；3）设置安全生产管理机构，配备专职安全生产管理人员；