安全系统工程学 课件 第5章 系统安全预测

安全系统工程目录绪论1事故致因理论2系统安全分析3系统安全评价4系统安全预测5系统安全决策67实务-安全评价5.危险指数及破坏范围评价法

（道化学公司-DOW）陶氏火灾爆炸评价法流程、适用范围关键知识点引导语

如何评价计算不同工艺现状及运行的固有属性？重点回顾

结构重要度、概率重要度、关键重要度分析的意义是什么？

事故树的特点及其优缺点是什么？通过评价人员对几种工艺现状及运行的固有属性进行比较计算，确定工艺危险特性重要性大小，并根据评价结果，确定进一步评价的对象。以作业现场危险度、事故概率和事故严重度为基础，对不同作业现场的危险性进行鉴别。5.危险指数及破坏范围评价法危险指数评价方法5.危险指数及破坏范围评价法常见的危险指数评价方法：危险度评价；陶氏（DOW）火灾、爆炸危险指数法；蒙特法；化工厂危险等级指数法；其他危险等级评价法。可用于评价生产、储存、处理具有可燃、爆炸、化学活泼性物质的化工过程；可用于供、排水(气)系统、污水处理系统、配电系统以及整流器、变压器、锅炉、发电厂的某些设施和具有一定潜在危险的装置等。在国际上得到广泛应用，是最主要的危险指数评价方法。DOW火灾爆炸评价法5.危险指数及破坏范围评价法定义1：以物质的闪点（或沸点）为基础，代表物质潜在能量的物质系数，结合物质的特定危险值、工艺过程及特殊工艺的危险值，计算出系统的火灾、爆炸指数，以评价该系统火灾、爆炸危险程度的方法。定义2：以已往的事故统计资料及物质的潜在能量和现行安全措施为依据，定量地对工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应危险性进行分析评价。5.危险指数及破坏范围评价法F&EI=F3×MF就是“DOW”量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预期损失；确定可能引起事故发生或使事故扩大的装置；向有关部门通报潜在的火灾、爆炸危险性；使有关人员及工程技术人员了解到各工艺部门可能造成的损失，以确定减轻事故严重性和总损失的有效、经济的途经。5.危险指数及破坏范围评价法评价目的确定BI确定危害系数确定工艺单元危险系数（F3=F1×F2）确定火灾、爆炸指数（F&EI=F3×MF）计算安全措施补偿系数（C=C1×C2×C3）确定暴露面积确定暴露区域内财产的更换价值确定MPDO确定实际MPPD确定基本MPPD选取工艺单元确定物质系数（MF）计算一般工艺危险系数（F1）计算特殊工艺危险系数（F2）DOW的评价过程以工艺过程中的物质、设备、物量等数据为基础；加上一般工艺或特殊工艺的危险修正系数；求出火灾爆炸指数逐步推算，得出最大可能财产损失和停业损失。1.选择工艺单元a.定义：工艺单元—工艺装置的任一主要单元。生产单元—包括化学工艺、机械加工、仓库、包装线等在内的整个生产设施。恰当工艺单元—在计算火灾、爆炸危险指数时，只评价从预防损失角度考虑对工艺有影响的工艺单元，简称工艺单元。5.危险指数及破坏范围评价法b.

选择恰当工艺单元的重要参数潜在化学能(物质系数)；工艺单元中危险物质的数量；资金密度(每平方米美元数)；操作压力和操作温度；导致火灾、爆炸事故的历史资料；对装置起关键作用的单元。5.危险指数及破坏范围评价法c.选择恰当工艺单元时，还应注意以下几个要点：工艺单元中所处理的易燃、可燃或化学活性物质的最低量为2268千克或2.27m3。一般，所处理的易燃、可燃或化学活性物质的量至少为454千克或0.454m3。设备串联布置且相互间未有效隔离，要仔细考虑如何划分单元。要仔细考虑操作状态（如开车、正常生产、停车、装料、卸料、填加触媒等）及操作时间，对F&EI有影响的异常状况，判别选择一个操作阶段还是几个阶段来确定重大危险。5.危险指数及破坏范围评价法2.确定物质系数(MF)表述物质在燃烧或其它化学反应引起的火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性，是一个最基础的数值。要研究工艺单元中所有操作环节，以确定最危险状况(在开车、操作、停车过程中最危险物质的泄漏及运行中的工艺设备)最危险的物质。由美国消防协会规定的NF、NR(分别代表物质的燃烧性和化学活性)决定。一些物质的物质系数求取方法包括以下几个方面：5.危险指数及破坏范围评价法表外物质的物质系数；混合物；烟雾；物质系数的温度修正挥发性固体、液体、气体的易燃性或可燃性NFPA325M或49反应性或不稳定性备注NR=0NR=1NR=2NR=3NR=4不燃物NF=0114242940暴露在816℃的热空气中5分钟不燃烧F.P＞93.3℃NF=1414242940F.P为闭杯闪点37.8℃＜F.P.≤93.3℃NF=2101424294022.8℃≤F.P.＜37.8℃或F.P.＜22.8℃且B.P.≥37.8℃NF=31616242940B.P.为标准温度和压力下的沸点F.P.＜22.8℃且B.P＜37.8℃NF=42121242940可燃性粉尘或烟雾Kst值是用带强点火源的16升或更大的密闭试验容器测定的，见NFPA68St-1(Kst≤200巴·米/秒)1616242940St-2(Kst=201～300巴·米/秒)2121242940St-3(Kst＞300巴·米/秒)2424242940可燃性固体厚度＞40mm，紧密的NF=1414242940包括50.8mm厚的木板、镁锭、紧密的固体堆积物、紧密的纸张或废料薄膜卷厚度＜40mm，疏松的NF=21014242940包括塑料颗粒、支架、木材平板架之类粗粒状材料，以及聚苯乙烯类不起尘的粉尘物料等泡沫材料、纤维、粉状物等NF=31616242940包括轮胎、胶靴类橡胶制品等5.危险指数及破坏范围评价法3.工艺单元危险系数(F3)工艺单元危险系数(F3)包括一般工艺危险系数(F1)和特殊工艺危险系数(F2)，对每项系数都要恰当地进行评估。a.一般工艺危险性这是确定事故损害大小的主要因素。共有六项，根据实际情况，并不是每项系数都采用，各项系数根据表格具体取值根据表格注：一般工艺危险系数的计算：一般工艺危险系数(F1)=基本系数+所选取物质系数。5.危险指数及破坏范围评价法b.特殊工艺危险性这是导致事故发生的主要因素，特定工艺条件导致火灾、爆炸事故的主要原因，共有12项，各项系数根据表格具体取值根据表格c.计算工艺单元危险系数工艺单元危险系数(F3)=一般工艺危险系数(F1)×特殊工艺危险系数(F2)；注：F3取值范围为1~8，若大于8，则按8计算。5.危险指数及破坏范围评价法序号项目内容系数备注1放热化学反应(1)轻微放热反应包括加氢、水合、异构化、磺化、中和0.30(2)中等放热反应包括烷基化、酯化、加成、氧化、聚合、缩合0.50对于燃烧过程及使用氯酸盐、硝酸、次氯酸盐类强氧化剂时，系数为1.00;加成反应使用强酸（无机酸）时，系数为0.75(3)剧烈放热反应1.00指一旦反应失控有严重火灾、爆炸危险的反应，如卤化反应(4)特别强烈的放热反应1.25

指相当危险的放热反应，如硝化反应2吸热反应(1)反应器中发生吸热反应0.20当吸热反应的能量由固体、液体或气体燃料提供时，系数为0.40(2)煅烧0.40(3)电解0.20(4)热解或裂化用电加热或高温气体间接加热0.20直接火加热0.40一般工艺危险系数取值表（部分）特殊工艺危险系数取值表（部分）2．特殊工艺危险基本系数1.001.00A．毒性物质0.20～0.80B．负压（<500mmHg）0.50C．接近易燃范围的操作：惰性化未惰性化（1）罐装易燃液体0.50（2）过程失常或吹扫故障0.30（3）一直在燃烧范围内0.80D．粉尘爆炸0.25～2.00E．压力：操作压力（千帕，绝对）释放压力（千帕，绝对）4.计算火灾、爆炸危险指数(F&EI)火灾、爆炸危险指数用来估计生产过程中的事故可能造成的破坏。按直接原因，易燃物泄漏并点燃后引起的火灾或燃料混合物爆炸的破坏类型有：5.危险指数及破坏范围评价法冲击波或燃爆；初始泄漏引起的火灾；容器爆炸引起对管道与设备的撞击；引起二次事故—其他可燃物的能量释放，单元危险系数和物质系数越大则二次事故越严重。5.危险指数及破坏范围评价法火灾、爆炸危险指数(F&EI)=单元危险系数(F3)×物质系数(MF)F&EI值1～6061～9697～127128～158＞158危险等级最轻较轻中等很大非常大小结问题

DOW火灾评价法定义、适用范围？DOW危险指数的具体分级？1.绪论

DOW火灾爆炸评价法流程

评价工艺单元的选择

物质系数、一般/特殊工艺单元系数的确定安全系统工程目录绪论1事故致因理论2系统安全分析3系统安全评价4系统安全预测5系统安全决策67实务-安全评价5.危险指数及破坏范围评价法

DOW补偿措施系数的确定蒙德法(Mond)评价的基本程序危险度评价关键知识点引导语工艺单元中含有毒性物质，如何评价？重点回顾

DOW火灾评价法适用范围、程序？5.安全措施补偿系数任何一个化工厂或建筑物在建造时，都应考虑使一些基础的设计特征符合有关规范和标准。除了这些基本的设计要求外，还应根据实际情况和经验考虑到安全措施的要求，以预防严重事故的发生，降低事故的概率和危害。安全措施可分为三类：Cl—工艺控制；C2—危险物质隔离；C3—防火设施。单元的安全措施补偿系数=C1×C2×C3注：无安全补偿系数时，填入1.00，采用的各项补偿系数之积。5.危险指数及破坏范围评价法a.工艺控制安全措施包括：

应急电源冷却抑爆紧急停车装置计算机控制惰性气体保护操作指南或操作规程活性化学物质检查其他工艺过程危险分析注：工艺控制安全补偿系数C1=上述各项选取的补偿系数之积b.物质隔离安全措施包括：远距离控制阀备用泄料装置排放系统联锁装置注：物质隔离安全补偿系数C2=上述各项选取的补偿系数之积5.危险指数及破坏范围评价法c.防火措施安全措施包括：泄漏检测装置钢质结构消防水供应特殊系统喷洒系统水幕泡沫装置手提式灭火器/水枪电缆保护注：防火措施安全补偿系数C3=上述各项选取的补偿系数之积项目补偿系数范围采用补偿系数*1．工艺控制a.应急电源0.98b.冷却装置0.97-0.99c.抑爆装置0.84-0.98d.紧急切断装置0.96-0.99e.计算机控制0.93-0.99f.惰性气体保护0.94-0.96g.操作规程/程序0.91-0.99h.化学活泼性物质检查0.91-0.98i.其它工艺危险分析0.91-0.98工艺控制安全补偿系数C1**2.物质隔离a.遥控阀0.96-0.98b.卸料/排空装置0.96-0.98c.排放系统0.91-0.97d.连锁装置0.98物质隔离安全补偿系数C2**3.防火设施a.泄漏检验装置0.94-0.98b.钢结构0.95-0.98c.消防水供应系统0.94-0.97d.特殊灭火系统0.91e.洒水灭火系统0.74-0.97f.水幕0.97-0.98g.泡沫灭火装置0.92-0.97h.手提式灭火器和喷水枪0.93-0.98i.电缆防护0.94-0.98防火设施安全补偿系数C3**6.计算暴露半径和暴露区域暴露半径：R=0.256×F&EI（m），它表明了生产单元危险区域的平面分布。它是一个以工艺设备的关键部位为中心，以暴露半径为半径的圆。暴露区域＝πR2（m2），暴露区域意味着其内的设备将会暴露在本单元发生的火灾或爆炸环境中。5.危险指数及破坏范围评价法更换价值可按以下几种方法计算：采用暴露区域内设备的更换价值；用现行的工程成本来估算暴露区域内所有财产的更换价值(地基和其他一些不会遭受损失的项目除外)；从整个装置的更换价值推算每平方米的设备费，再乘上暴露区域的面积，即为更换价值。5.危险指数及破坏范围评价法7.暴露区域财产价值暴露区域内财产价值可由区域内含有的财产(包括在存物料)的更换价值来确定：更换价值=原来成本×0.82×增长系数式中：0.82—考虑了场地平整、道路、地下管线、地基等在事故发生时不会遭到损失或无需更换的系数；增长系数由工程预算专家确定。8.破坏（危害）系数的确定由单元危险系数(F3)和物质系数MF确定。表示单元中的物料或反应能量释放所引起的火灾、爆炸事故综合效应。单元物质系数(MF)和危险系数曲线的交点求出。5.危险指数及破坏范围评价法9.计算基本最大可能财产损失(BaseMPPD)基本最大可能财产损失=危害系数(DF)×暴露区域财产价值它是假定没有任何一种安全措施来降低损失。10.实际最大可能财产损失(ActualMPPD)实际最大可能财产损失=基本最大可能财产损失×安全措施补偿系数。表示在采取适当的防护措施后，事故造成的财产损失。5.危险指数及破坏范围评价法11.最大可能工作日损失(MPDO)是评价停产损失(BI)的必经步骤，根据物料贮量和产品需求的不同状况停产损失往往等于或超过财产损失。最大可能工作日损失(MPDO)可以根据实际最大可能财产损失按最大可能停工天数(MPDO)计算图查取。序号内容工艺单元1火灾、爆炸危险指数（F&EI）2危险等级3暴露区域半径m4暴露区域面积m25暴露区域内财产价值6破坏系数7基本最大可能财产损失（基本MPPD）8安全措施补偿系数9实际最大可能财产损失（实际MPPD）10最大可能停工天数（MPDO）天11停产损失（BI）在考虑对系统安全的影响因素方面更加全面、更注意系统性,而且注意到在采取措施、改进工艺以后根据反馈的信息修正危险性指数,突出了该方法的动态特性。扩充内容主要有：蒙特法评价法5.危险指数及破坏范围评价法增加了毒性的概念和计算；增加了几个特殊工程类型的危险性；发展了某些补偿系数；能对较广范围内的工程及储存设备进行研究。评价步骤：确定需要评价的单元根据工厂的实际情况，选择危险性比较大的工艺生产线、车间或工段确定为需要评价的单元或子系统。计算道氏综合指数D计算综合危险性指数R采取安全措施后对综合危险性重新进行评价

D值范围危险程度D值范围危险程度0～20缓和90～115极端20～40轻微115～150非常严重40～60中等150～200可能是灾难性的60～75中等偏大200以上以上高度灾难性的75～90大

总危险性系数R总危险性范畴总危险性系数R总危险性范畴0~20缓和1100~2500高((2类))20~100低2500~12500非常高100~500中等12500~65000极端500~1100高((1类))65000~非常极端5.危险指数及破坏范围评价法危险度评价分级法借鉴日本劳动省“六个段法”的定量评价表，结合我国《石油化工企业设计防火规范》(GB50160、《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险度分类》(HGJ43)等有关标准、规程，中石化编制了“危险度评价值”表。规定单元危险度分别按A=10分；B=5分；C=2分；D=0分赋值计分，由累计分值确定单元危险度等级。总分值≥16分11~15分≤10分等级ⅠⅡⅢ危险程度高度危险中度危险低度危险危险度评价法5.危险指数及破坏范围评价法分值项目A(10分)B(5分)C(2分)D(0分)物质(系指单元中危险、有害程度最大之物质)(1)甲类可燃气体*1；

(2)甲A类物质及液态烃类；

(3)甲类固体；

(4)极度危害介质*2(1)乙类可燃气体；

(2)甲B、乙A类可燃气体；

(3)乙类固体；

(4)高度危害介质

(1)乙B、丙A、丙B类可燃液体；

(2)丙类固体；

(3)中、轻度危害介质

下属左述之A、B、C项之物质

容量*3(1)气体1000m3以上；

(2)液体100m3以上

(1)气体500~1000m3；

(2)液体50~100m3

(1)气体100~500m3；

(2)液体10~50m3

(1)气体＜100m3；

(2)液体＜10m3

温度1000℃以上使用，其操作温度在燃点以上

(1)1000℃以上使用，但操作温度在燃点以下；

(2)在250℃~1000℃以上使用