基于事故树分析法的防爆化学品泄漏火灾爆炸事故分析

基于事故树分析法的防爆化学品泄漏火灾爆炸事故分析

工业和贸易是经济的基本产业之一，与经济领域和人民生活密切相关。随着我国工业化的加速发展及人民生活水平的提高,化学工业也在快速发展。但是由于化工生产涉及众多易燃、易爆、有毒、腐蚀性强的危险化学品,在生产工艺复杂,生产条件苛刻(高温、高压等)的情况下,极易发生各种类型的事故。其中因易燃易爆化学品泄漏致火灾、爆炸事故频繁发生且影响巨大。如:2004年4月15日,重庆天原化工总厂因设备年久失修腐蚀穿孔致氯气泄漏引发的爆炸事故,事故造成9人失踪死亡,15万居民紧急疏散;1989年10月23日,美国得克萨斯州帕萨迪纳,因维修程序错误,致乙烯和异丁烯球阀泄漏,形成蒸气云被引爆,损失8.12亿美元的事故等。为避免或减少此类事故的发生,需对其进行分析,找出事故发生发展的模式,进而提出安全对策措施。基于此,本文采用系统安全分析方法—事故树分析法对此类事故进行分析,找出此类事故的发生发展模式及控制事故各种对策措施。1fta分析模型的结构事故树分析法(FaultTreeAnalysis)简称FTA,是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐渐细化的分析方法。FTA分析的主要任务之一是寻找导致系统事故的全部事故模式,其中发生概率最大的事故模式就是系统的薄弱环节,找出了这种事故模式就可指导人们采取措施去加强薄弱环节,即减小这种事故模式的发生概率从而提高系统可靠性。事故树分析的步骤:(1)顶事件的选取在调查和整理过去事故或将来可能发生的事故基础上,选取那些易于发生且后果严重或发生频率不大但后果非常严重或后果不太严重但发生非常频繁的事故作为顶上事件。(2)检查并分析事故的原因详细了解系统的构成及相互作用模式,并通过调查分析相似系统已发生的事故案例,分析与事故有关的所有原因事件和各种因素。(3)制作事故树从顶上事件开始,采取演绎分析方法,逐层向下找出直接原因事件,直到所有最基本的事件为止。按其逻辑关系,画出事故树。(4)采用定量分析的方法进行试验,对于学校事故的评价是其责任对于公①事故树定性分析。对已画好的事故树建立数学模型,写出其结构函数式。求事故树的最小割集和最小径集,进而得到每个基本事件对顶上事件的影响程度,为采取安全措施的先后次序、轻重缓急提供依据。②事故树定量分析。定量分析是系统危险性分析的最高阶段,是对系统进行安全性评价。通过定量分析可计算出事故发生的概率,并从数量上说明每个基本事件对顶上事件的影响程度,从而制定出最经济、最合理的控制事故方案,实现系统最佳安全的目的。由于事故的定量分析需有各种元件故障率和人失误率数据做支撑,常因数据缺乏而无法进行定量分析,因此目前事故树的分析多采用定性分析法。2泄漏的易风险物质会发生火灾爆炸的原因分析依据事故树分析的步骤,对化工生产系统中因危险化学品泄漏而导致的事故进行调查与分析,确定以易燃易爆化学品泄漏火灾爆炸为事故树的顶上事件。并结合化工生产系统及已发生的相关事故案例进行分析,发现泄漏的易燃易爆化学品之所以会发生火灾爆炸是因为泄漏易燃易爆化学品的浓度达到爆炸极限且遇到点火源。因此把易燃易爆化学品泄漏、泄漏易燃易爆化学品浓度达到爆炸极限及点火源作为事故树顶上事件的直接原因事件(中间事件),然后再分析各中间事件的原因事件,依此类推,分析出导致顶上事件发生的所有基本事件及逻辑关系,建立易燃易爆化学品泄漏火灾爆炸事故树图(见下图)。3火灾损失的木定性分析3.1中毒树结构函数公式3.2事故树的最小切分对事故树的结构函数式进行分解化简得64个最小割集:3.3事件转换不发生求事故树的最小径集,就是作出与故障树对偶的成功树,也就是把原来故障树的与门换成或门,或门换成与门,各类事件发生换成不发生。然后求出成功树的最小割集,再根据对偶性,将成功树的最小割集转换成故障树的最小径集。根据上述原则,成功树的结构函数式如下:对上式进行化简共有6个最小割集,即原事故树有6个最小径集。分别为:3.4结构重要度系数ia最结构重要度分析是假定各基本事件的发生概率相等情况下,分析各基本事件的发生对顶上事件发生的影响程度。利用最小割集判别方法,可以判别出一个条件事件和18个基本事件的各基本事件的结构重要度如下:由于条件事件a存在于每一个割集中,因此其结构重要度系数IФ(a)最大;事件X9、X12、X13、X16、X17、X18是8个3阶割集中的事件,其结构重要度系数Iφ(9)、Iφ(12)、Iφ(13)、Iφ(16)、Iφ(17)、Iφ(18)相等;事件X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8是6个3阶割集和2个4阶割集中的事件,其结构重要度系数Iφ(1)、Iφ(2)、Iφ(3)、Iφ(4)、Iφ(5)、Iφ(6)、Iφ(7)、Iφ(8)相等;事件X10、X11、X14、X15是8个4阶割集中的事件,其结构重要度系数Iφ(10)、Iφ(11)、Iφ(14)、Iφ(15)相等。由此得出结构重要顺序:4分析的结果4.1易化学品泄漏火灾年事故树分析最小割集是导致顶上事件发生的最少基本事件的集合,每个最小割集对应于一种事故模式,事故树有几个最小割集,就有几种事故发生发展模式。事故树中的最小割集越多,系统发生事故的途径就越多,因而系统就越危险,由上述事故树的定性分析可知,易燃易爆化学品泄漏火灾爆炸事故树有64个最小割集,即事故有64种发生发展模式。由于这64种事故模式所包含的基本事件数不同,因而每一种事故模式发生的概率也不一样,其中基本事件越少的割集对应的事故模式发生的概率就越大。4.2事故树分析最小径集就是顶上事件不发生所必需的基本事件的最低限度的集合。一个最小径集中的基本事件都不发生,就可使顶上事件不发生。事故树中有几个最小径集,就有几种可能的事故控制方案。事故树中最小径集越多,系统就越安全。由事故树的定性分析可知,易燃易爆化学品泄漏火灾爆炸事故树有6个最小径集,即有6种控制方案可控制事故的发生。在这6种控制方案中,一般来讲,基本事件少的最小径集所对应的方案为优选方案,如控制泄漏易燃易爆化学品浓度达到爆炸极限的控制方案。4.3防火设备及安全注意事项根据事故树的结构重要度分析可知:(1)条件事件a(达到爆炸极限)结构重要度系数最大,是燃爆事故发生的最重要条件,因此可通过控制这一条件事件来控制易燃易爆化学品泄漏引发的火灾爆炸事故。具体可采取在有易燃易爆化学品泄漏可能处所安装气体报警装置,对其浓度进行监测,一旦接近危险浓度即行报警,使相关人员立刻采取堵漏等措施,避免事故发生。也可采取加强通风等措施,防止泄漏易燃易爆化学品因通风不良而蓄积达到爆炸极限。(2)点火源也是火灾爆炸事故发生的重要因素,因此在化工生产中,应加强易燃易爆区的防火防爆安全管理,严禁吸烟和动用明火,防止铁器撞击,防止产生静电火花,防止雷电灾害以及罐区内电气设备要符合防火防爆要求等,这也是防止燃爆事故发生的必要条件。(3)对于火灾爆炸事故发生的另一必要条件易燃易爆化学品的泄漏虽然控制难度较大,但也应采取有关措施,减小其泄漏概率。如可采取对相关人员进行安全知识与相关技能教育与培训,提高其安全意识与能力,防止因操作失误使易燃易爆化学品泄漏;加强设备的维护与管理,防止因设备故障使易燃易爆化学品泄漏等。5控制基本事件的控制措施文章从燃烧三要素入手,分析导致易燃易爆化学品泄漏火灾爆炸事故的原因,仅从燃烧三要素在燃烧发生过程所处的地位来看,对任一要素的控制都显得同等重要。另外,依据事故树的结构重要度分析结果,对于有同等重要度的导致易燃易爆化学品泄漏的基本事件及属于点火源的基本事件其控制的重要性亦是等同的。但根据化工生产实际和对已发生的大量事故的统计分析中可看出,实际控制措施往往与理论分析有所出入。如从理论上讲,自然灾害及设计缺陷与操作失误和设备故障具备同样的结构重要度,但从已发生的事故看,因操作失误及设备故障导致泄漏的情形远比因自然灾害及设计缺陷要多得多,因此实际生产系统多从控制操作失误及设备故障等方面控制化学品的泄漏。对于静电放电方面的控制,从理