预先危险性分析如何定量分析 (预先危险分析法)

在涂料生产企业的生产、储存、运输、废弃处理等环节中，存在大量的危险化学品，易发生中毒窒息和火灾爆炸事故，造成严重的人身伤亡和财产损失。通过对生产场所和储存仓库进行安全评价，可以提高企业对危险化学品的安全管理和控制水平，降低事故发生的频率和损失。常用的安全评价方法有道化学火灾爆炸指数法、安全检查表法、事件树分析法、故障树分析法、预先危险性分析法等。道化学火灾爆炸指数法(简称 DOW 法)可量化潜在火灾、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，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，以此确定减轻事故严重性和总损失的有效、经济的途径，是化工企业安全评价中最常用的定量评价方法。预先危险分析法(PHA)能大体识别与系统有关的主要危险，鉴别产生危险的原因，预测事故发生对人员和系统的影响，判别危险等级，并提出消除或控制危险性的对策措施，是常用的定性评价方法。

本文以某普通涂料生产企业为例，对其生产场所和甲类储存仓库分别进行预先危险性分析和道化学火灾爆炸指数法分析，并提出安全对策措施。

1 评价单元的基本情况

该涂料生产企业中含危险化学品的产品主要为含易燃溶剂的合成树脂、油漆、辅助材料、涂料等制品，其闭杯闪点均不高于 60 °C。生产和储存场所涉及到的主要原辅料中，属于危险化学品[1-2, 4]的有石脑油、甲苯、2−丁酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、酚醛树脂、环己酮、过氧化二苯甲酰[质量分数 35% ~ 52%，

惰性固体质量分数≥48%]等。

1. 1 储存区

储存区危险性较大的为溶剂仓库及埋地储罐区。溶剂仓库主要储存易燃液体类原料；埋地储罐区设3个 60 m3的储罐，其中 1 个储罐储存甲苯，1 个储罐储存石脑油，1 个设有内挡板，一侧储存石脑油，另一侧储存 2−丁酮。

1. 2 生产工艺线

1. 2. 1 胶粘剂生产工艺线

用电热棒加热至 90 °C 左右，主要由原料混合、炼胶、剪胶、搅拌、检验、成品包装等工艺过程组成，均在常压下进行。

1. 2. 2 稀释剂生产工艺线

该生产工艺比较简单，在常温、常压下进行，苯类、酮类、酯类原料经混合、搅拌即得产品。

2 生产场所的安全评价

针对可能发生的火灾、爆炸、中毒、窒息等危险化学品事故，依据 PHA 法[

3, 5-7]分析该公司在运行过程中可能出现的危险化学品事故、危险等级及后果，并针对可能出现的危险化学品事故，制定相应的安全对策措施，具体见表 1 和表 2。

表 1分析可能发生的火灾、爆炸事故

Table 1 Analysis on possible fire and explosion accidents

1) 在预先危险性分析法中，危险危害等级分为 4 级：

I──安全的，即不会造成人员伤亡及系统损坏。

II──临界的，即处于事故的边缘状态，暂时还不至于造成人员伤亡或系统损坏。

III──危险的，即会造成人员伤亡和系统损坏，要立即采取防范措施。

IV──灾难性的，即会造成人员重大伤亡及系统严重破坏，必须予以果断排除并进行重点防范。

表 2 分析可能发生的中毒、窒息事故

Table 2 Analysis on possible intoxication and suffocation accidents

3 危险化学品储存场所的安全评价

道化学火灾爆炸指数评价法是针对系统工艺过程中使用的物质、设备，作业、贮运以及泄漏等环节引发火灾、爆炸及中毒的危险性和有害性，通过逐步推算的方法，求出其火灾、爆炸等潜在危险及其等级的一种方法，其评价程序见图 1。

甲类溶剂仓库中存在多种甲类易燃液体，发生火灾的可能性较大，被确定为评价单元。甲类溶剂仓库储存的主要危险化学品有甲苯、2−丁酮、乙酸乙酯等甲类原料，其中乙酸乙酯的闪点较低(−4 °C)，发生火灾爆炸的可能性较大。因此以乙酸乙酯作为代表物质(即假设仓库全部放置乙酸乙酯)进行安全评价。在正常生产的情况下，甲类溶剂仓库中日常甲、乙类易燃液体的总量约 9 t。

图 1 道化学火灾爆炸指数法的评价程序

Figure 1 Procedure of Dow Chemical Company’s fire and explosion index assessment

3. 1 确定物质系数 MF

乙酸乙酯的物质系数 MF = 16，物质毒性系数 NH = 1，物质燃烧性 NF = 3，物质化学活性 NR = 0。

3. 2 确定单元的一般工艺危险系数 F1

单元的一般工艺危险系数是基本系数与 6 项工艺危险系数的总和，具体见表 3。

表 3 一般工艺危险系数 F1

Table 3 General process hazards factor F1

○

本评价单元的一般工艺危险系数取值为 F1 = 1.00 + 0.85 + 0.50 = 2.35。

3. 3 确定单元的特殊工艺危险系数 F2

特殊工艺过程的危险性是导致事故发生的主要因素，F2包括基本系数和 12 项工艺危险系数)，具体见表 4。

本评价单元的特殊工艺危险系数取值为 F2 = 1.00 + 0.20 + 0.50 + 0.20 + 0.10 + 0.10 = 2.10。

3. 4 确定单元的危险系数 F3

单元的危险系数 F3为一般工艺危险系数 F1 与特殊工艺危险系数 F2 的乘积，即 F3 = F1 × F2 = 2.35 × 2.10 = 4.935。

表 4 特殊工艺危险系数 F2

Table 4 Special process hazards factor F2

3. 5 确定火灾爆炸危险系数 F&EI

F&EI = MF × F3 = 16 × 4.935 = 78.96。

F&EI 被用来估计工艺单元潜在的火灾爆炸危险性大小，不同的 F&EI 值对应不同的危险等级，具体见表 5。

表 5 F&EI 与危险等级的关系

Table 5 Degree of hazard for F&EI

该单元的危险等级为“较轻”。

3. 6 确定安全措施补偿系数 C

安全措施的采用在一定程度上能降低火灾爆炸事故的概率并减轻事故的危害。安全措施可分为工艺控制(C1)、物质隔离(C2)和防火措施(C3)3 类，系数取值分别见表 6−8。

C1 = 0.95 × 0.98 = 0.931。

C2 = 1。

C3 = 0.98 × 0.94 × 0.94 × 0.97 = 0.84。

综合得到 C = C1 × C2 × C3 = 0.931 × 1 × 0.84 ≈ 0.782。

3. 7 补偿后的火灾爆炸系数指数 F&EI′

F&EI′ = F&EI × C = 78.96 × 0.782 ≈ 61.75

表 6 工艺控制补偿系数 C1

Table 6 Process control credit factor C1

表 7 物质隔离补偿系数 C2

Table 7 Material isolation credit factor C2

表 8 防火措施补偿系数 C3

Table 8 Fire protection credit factor C3

3. 8 确定暴露面积[

暴露半径 R = 0.256 × F&EI = 0.256 × 78.96 ≈ 20.2(m)。

暴露面积 A = πR2 = 3.141 6 × 20.22 ≈ 1 282(m2)。

3. 9 确定基本最大可能财产损失(基本 MPPD)

当 MF = 16，F3 = 4.935 时，查单元危害系数计算图，得 DF = 0.58。

基本 MPPD = MC × DF，式中 MC为暴露区域内的财产价值.

本单元的基本 MPPD = MC × 0.58 = 0.58MC(万元)。

3. 10 确定实际最大可能财产损失(实际 MPPD)

实际 MPPD = 基本 MPPD × C = 0.58MC× 0.782 ≈ 0.454MC(万元)。

3. 11 关于最大可能工作日损失(MPDO)和停工损失(BI)

当前物价与第 7 版 DOW 法制定时的物价相差较大，因此计算最大可能工作日损失(MPDO)和停工损失(BI)已无意义。

3. 12 单元的危险性评估

经过对该甲类仓库火灾爆炸危险指数评价得知：其火灾爆炸指数为 78.96，危险等级属于“较轻”，其影响半径是 20.2 m，面积是 1 282 m2；采取安全补偿措施后，火灾爆炸指数为 61.75，危险等级仍为“较轻”，但危险程度明显降低，暴露半径缩小为 15.8 m，暴露面积减小为 784.3 m2。显然，有效的安全补偿措施能显著降低储存区的火灾爆炸危险程度及其影响范围。

4 结论

从预先危险性分析法和道化学火灾爆炸指数法分别对某涂料生产企业的生产场所和甲类储存仓库进行的安全评价中可知，生产场所存在中毒窒息和火灾爆炸的危险，甲类储存仓库存在火灾爆炸的危险，为企业的安全防护与管理提供了科学依据。

经安全评价后，认为该企业生产场所和甲类储存仓库需加强安全管理，重视危险源的监控，采取有效的安全管理制度和防护措施。该单位的安全措施还存在一些不足，如缺乏排放系统、连锁装置、喷洒消防系统，消防用水总量也不够，需加大安全投入，改善安全设施。

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