实用定量安全评价方法及应用

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,安全评价及预测,第3章 实用定量安全评价方法及应用,聊大理工学院安全工程教研室,主讲人：宋士学,Tel：,1,第,3,章 实用定量安全评价方法及应用,3.1 危险指数评价法,3.1.1 Dow火灾爆炸危险指数法,3.1.2 ICI 蒙德法,3.2 概率风险评价法,3.3 伤害范围评价法,2,3.1 危险指数评价法,美国道化学公司1964年开发第一版，至1993年推出第七版。,Dow Chemical Company, Fire and Explosion Index,Dow评价法,根据以往,的,事故统计,资料、,物质的潜在能量和现行的安全措施情况,，利用系统工艺过程中的物质、设备、设备操作条件等数据，通过,逐步推算的公式,，对系统工艺装置及所含物质的,实际潜在,火灾爆炸,危险,进行评价。,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,一、道化学火灾、爆炸危险指数评价法定义,3,3.1 危险指数评价法,1 整个评价基于,物质危险性的评价,和,工艺过程危险性,的评价。,前者更为基础,2 所,评价的危险性,是物质和工艺的,固有危险性,，,基本未涉及,生产过程中,人和管理,的因素。,3 评价中所用数据来源于以往的事故统计、物质的潜在能量及现行防灾措施的经验。,尽管将这些经验量化成了数据,，但,本质上,仍属,定性的,、,相对比较的,方法,4 固有危险最后通过美元来表现，,风险评价和保险目的突出,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,二、道化学火灾、爆炸危险指数评价法特点,4,3.1 危险指数评价法,评价单元内可燃、易燃、易爆等危险物质的最低限量为2268(,2270,)kg或2.27m,3,，小规模实验工厂上述物质的最低量为454kg或0.454m,3,，评价结果才有意义。若单元内,物料量较少,，则评价,结果有可能被夸大,。,在各种评价类型中都可以用，,安全预评价,中使用最多。,通过计算暴露危险区域半径,，通过,设计时增大间距,或者,减少暴露区域的投资,来降低和减少风险。,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,三、道化学火灾、爆炸危险指数评价法应用范围,5,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,资料准备,准确的装置（生产单元）设计方案；,工艺流程图；,工艺设备及安装成本表。,道氏7版火灾、爆炸指数（F&EI）评价法；,道氏7版火灾、爆炸指数计算表；,安全措施补偿系数表；,工艺单元风险分析汇总表；,生产装置风险分析汇总表；,6,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,1.确定评价单元。,2.求取单元内的物质系数MF。,3.按单元的工艺条件，求一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2。,4.用F1F2，求出工艺单元危险系数。,5.将工艺单元危险系数与物质系数相乘，求出火灾、爆炸危险指数(F&EI )。,6.用F&EI计算单元的暴露区域半径，并计算暴露面积。R=0.256 F&EI,7.确定暴露区域内的所有设备的更换价值，=原来成本 0.82 增长系数,8.确定危害系数(由F3和MF确定)，求出基本最大可能财产损失MPPD。,9.确定安全措施补偿系数C=工艺控制物质隔离防火措施,10. 确定实际MPPD=C 最大可能财产损失,11. 确定最大可能损失工作日（MPDO），由实际MPPD 确定。,12. 确定停产损失=MPDO/30 VPM 0.7 。VPM为每月产值,7,R=0.256 F&EI,=原来成本 0.82 增长系数,由F3和MF按照关系图确定,更换价值危害系数=,C,按照一定公式计算,=MPDO/30 VPM 0.7,8,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,1.确定评价单元。,评价单元应,反映最大的火灾、爆炸危险,。评价单元可以是,独立的生产装置,也可以是,工艺装置的任一主要单元,或生产单元(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)，,与其他部分保持一定的距离，或用防火墙隔离开来,。,恰当工艺单元（简称工艺单元）,从损失预防角度来看对工艺有,影响,的工艺单元,9,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,1）选择工艺单元的主要依据参数,物质的潜在的,化学能,（物质系数）；,工艺单元中危险物质的,数量,；,资金,密度；美元/,操作,压力,与操作,温度,；,导致火灾、爆炸事故的,历史资料,；,对装置操作起,关键,作用的,设备,。,关键：,极小的事故就可能导致燃爆或停产,以上参数值越大越需要评价,10,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,2）选择工艺单元的几项要点, 前述的量的限制, 当设备串联布置且中间未相互有效隔开，应认真考虑单元划分的合理性。, 仔细考虑操作状态和操作时间也很重要。,通常可分为开车、正常生产、停车、装料、卸料、填加触媒等，经常会产生异常状况，对F&EI有影响。经过仔细判别后，通常可以选择一个操作阶段来计算F&EI，但有时必须研究几个阶段来确定重大危险。,11,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,2.确定物质系数(MF)。,物质系数（MF）是进行危险性评价的一个最基础的数值。,物质系数是表述释放能量大小的内在特性。物质系数是由N,f,（物质的燃烧性）和N,r,（化学活性或不稳定性）决定。,1）表外物质系数的确定,单一物质的查表，表外的按照表3-1取值。,12,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,物质,NFPA325M,及NFPA49,反应性分级,N,R,0,1,2,3,4,液体、气体(包括挥发固体)的易燃性或可燃性,暴露在816的热空气5min不燃燃烧的不燃物,N,F,=0,1,14,24,29,40,FP,93.3,N,F,=1,4,14,24,29,40,37.8,FP,93.3,N,F,=2,10,14,24,29,40,22.8,FP,37.8,或,FP,22.8且,BP,37.8,N,F,=3,16,16,24,29,40,FP,22.8且,BP,300bar,m/s),24,24,24,29,40,可燃性固体,厚度40mm的密实物质,N,F,=1,4,14,24,29,40,厚度8，,按8记,F1, 一般工艺危险系数；,确定事故大小的主要因素之一,F2, 特殊工艺危险系数。,影响事故发生概率的另一主要因素,18,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,1).一般工艺危险系数,F1,（影响损害大小）,。,放热反应,吸热反应,物料处理与输送,封闭单元或室内单元,通道,排放和泄漏控制,各项取值范围如表3-2所示,19,1. 一般工艺危险,危险系数范围,采用危险系数,基本系数,1.00,(1)放热化学反应,0.31.25,轻微0.3；中等0.5；剧烈1.0；特别剧烈1.25,(2)吸热反应,0.200.40,反应器内0.25；,(3)物料处理与输送,0.251.05,N,F,不同取值不同，放于货架未设洒水装置加0.2,(4)密闭式或室内工艺单元,0.250.90,安设通风装置，系数减小,(5)通道,0.200.35,影响消防活动,(6)排放和泄漏控制,0.250.50,易燃液体溢出引发火灾,一般工艺危险系数(,F,1,),各系数和,表3-2 一般工艺危险系数取值范围表,20,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,1).一般工艺危险系数,F2,（影响发生概率）,。,毒性物质,负压操作,爆炸极限范围内或其附近的操作,粉尘爆炸,压力释放,低温,易燃物质和不稳定物质的数量,腐蚀,泄漏,连接头和填料处,明火设备的使用,热油交换系统,转动设备,各项取值范围如表3-3所示,21,2.特殊工艺危险,危险系数范围,采用危险系数,基本系数,1.00,1)毒性物质,0.20.80,降低决策和减害能力,2)负压(500mmHg，66.66kPa),0.50,适合空气泄入引起危险的场合,3)易燃范围及接近易燃范围的,操作(惰化性、未惰化性),(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,0.80,4)粉尘爆炸,0.252.00,用于含粉尘处理的单元,5)压力：操作压力(绝对压力)(kPa),释放压力(绝对压力)(kPa),高压加大泄露可能,表3-3 特殊工艺危险系数取值范围表,22,6)低温,0.200.30,7)易燃及不稳定物质的质量,物质质量(kg),物质燃烧热,Hc,(J/kg),(1)工艺中的液体及气体,(2)贮存中的液体及气体,(3),贮存中的可燃固体及工艺中的粉尘,8)腐蚀及磨蚀,0.100.75,9)泄漏(接头和填料),0.101.50,10)使用明火设备,11)热油热交换系数,0.15 1.15,12)转动设备,0.50,特殊工艺危险系数(,F,2,),23,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,4. F&EI,计算,F&EI =,F3MF,F&EI被用来估计生产过程中事故可能造成的破坏,F&EI与危险等级见表3-4,24,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,表3-4,F&EI与危险等级表,火灾、爆炸危险指数,F&EI,危险等级,160,最轻,6196,较轻,97127,中等,128158,很大,159,非常大,25,3.1 危险指数评价法,5.,计算暴露区域面积,1）确定半径,R=0.84,F&EI (ft)=0.3048,0.84,F&EI (m),=0.256,F&EI (m),2）计算暴露面积,A=,R2,为了评价设备在火灾、爆炸中遭受的损坏，要考虑实际影响的体积,暴露半径、暴露区域及影响体积如图3-2所示,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,26,3.1 危险指数评价法,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,图3-2 立式储罐暴露区域和影响体积示意图,27,3.1 危险指数评价法,6.,暴露区域内财产价值,暴露区域内财产价值可由区域内含有的财产（包括在存的物料）的更换价值来确定：,更换价值原来成本0.82增长系数,0.82,是考虑到事故发生时,有些成本不会遭受损失,或,无需更换,，如场地平整、道路、地下管线和地基、工程费等，,如能作更精确的计算，这个系数可以改变。,增长系数,由,工程预算专家,确定，他们掌握着最新的公认的数据。,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,28,3.1 危险指数评价法,7.,危害系数的确定,危害系数是由单元危险系数(F3)和物质系数(MF)按图3-3来确定的，它代表了单元中物料泄漏或反应能量释放所引起的,火灾、爆炸事故的综合效应,。,确定危害系数时，如果F3数值超过8.0，按F3=8.0来确定危害系数。,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,29,物质系数（,MF,）,图,3-3,单元危害系数计算图,30,3.1 危险指数评价法,8.,基本最大可能财产损失(Base MPPD),Base MPPD,=更换价值危害系数,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,31,3.1 危险指数评价法,9.,安全补偿系数,C,C =,C,1 ,C,2 ,C,3,工艺控制补偿系数（,C1,）,物质隔离补偿系数（,C2,）,防火措施补偿系数（,C3,）,建设任何一个化工厂或化工装置，除了遵循国家和行业标准外，还要根据经验提出安全措施，即以上三个。具体系数取值范围见表3-5,3-6,3-7,3-8,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,32,项目,补偿系数范围,采用补偿系数,(1)应急电源,0.98,(2)冷却装置,0.970.99,(3)抑爆装置,0.840.98,(4)紧急停车装置,0.960.99,(5)计算机控制,0.930.99,(6)惰性气体保护,0.940.96,(7)操作规程(程序),0.910.99,(8)化学活性物质检查,0.910.98,(9)其他工艺危险分析,0.910.98,工艺控制安全补偿系数(,C,1,),表3-5 工艺控制补偿系数(,C,1,),表,33,项目,补偿系数,定量风险分析,0.91,详尽的后果分析,0.93,故障树分析,0.93,HAZOP,0.94,FMEA,0.94,环境、健康、安全和损失预防审查,0.96,故障假设,0.96,检查表评价,0.98,工艺、物质变更时的审查管理,0.98,表3-6,其他工艺危险分析,补偿系数表,34,表3-7,物质隔离补偿系数（,C,2,）,项目,补偿系数范围,采用补偿系数,(1)遥控阀,0.960.98,(2)卸料(排空)装置,0.960.98,(3)排放装置,0.910.97,(4)联锁装置,0.98,物质隔离安全补偿系数(,C,2,),35,表3-8,防火措施补偿系数（,C,3,）,项目,补偿系数范围,采用补偿系数,(1)泄漏检测装置,0.940.98,(2)钢结构,0.950.98,(3)消防水供应系统,0.940.97,水压至少690kpa，满足取0.94，否则取0.97,(4)特殊系统,0.91,(5)喷洒系统,0.740.97,(6)水幕,0.970.98,(7)泡沫灭火装置,0.920.97,(8)手提式灭火器材(喷水枪),0.930.98,(9)电缆防护,0.940.98,防火设施安全补偿系数(,C,3,),安全措施补偿系数(,C,=,C,1,C,2,C,3,),36,3.1 危险指数评价法,10.,实际最大可能财产损失（Actual MPPD ),Actual MPPD,=,C,Base MPPD,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,37,3.1 危险指数评价法,11.,最大可能工作日损失（MPDO）,Actual MPPD,MPDO,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,认为是正确的时，用,X,代替,MPPD,，用,Y,代替,MPDO,：,lgY,=1.325132,0.592471(lgX),认为,70%,以上正确：,lgY,=1.550233,0.598416(lgX),认为,70%,以下正确,lgY,=1.045515,0.610426(lgX),38,图3-4 MPDO与Actual MPPD关系图,最大可能停工天数Y/d,认为70%以上正确,正确,认为70%以下正确,39,3.1 危险指数评价法,12.,停产损失（BI）,以美元计，停产损失（BI）按下式计算：,BI(MPDO/30) VPM 0.70,式中，VPM为每月产值；,0.7代表固定成本和利润,3.1.1 道化学火灾、爆炸危险指数评价法,四、道化学火灾、爆炸危险指数评价法评价程序,40,3.1 危险指数评价法,蒙德法在Dow化学法的基础上进行了补充和扩展。, 引进了毒性概念和计算； 发展了某些补偿系数。,3.1.2 ICI 蒙德法,一、 ICI 蒙德法定义,返回,41,3.1 危险指数评价法,1 突出了毒性对评价单元的影响。,2 在影响范围和安全补偿措施方面较Dow更全面,3 安全补偿强调了工程管理和安全态度，突出了企业管理的重要性,4 可以较广范围的进行全面、有效、更为接近实际的评价,3.1.2 ICI 蒙德法,二、 ICI 蒙德法特点,42,3.1 危险指数评价法,同Dow一样，可以在各种评价类型中使用，,对有毒性指标的装置应用更合适。,3.1.2 ICI 蒙德法,三、 ICI 蒙德法应用范围,43,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价,评价程序如图3-5所示,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,44,图3-5 蒙德法评价程序图,45,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价,1）计算道氏综合指数D,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,式中：,B 物质系数,也写作 MF, 由物质的燃烧热值计算得来的 ; M 特殊物质危险值,即 SMH; P 一般工艺危险值,即 GPH; S 特殊工艺危险值,即 SPH; Q 数量危险值; L 设备布置危险值; T 毒性危险值。,46,3.1 危险指数评价法,(1) 物质系数的计算,B=MF=Hc1.8,4.186,1000,Hc为重要物质的燃烧热，kJmol,其他物质的计算还有相关的规定,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,47,3.1 危险指数评价法,(2) 特殊物质危险值的确定M。见表3-9,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,特殊物质危险性,建议系数,采用系数,a氧化性物质,020,b与水反应生成可燃气体,030,c混合及扩散特性,-6060,d自燃发热性,30250,e自然聚合性,2575,f着火敏感度,-75150,g爆炸的分解性,125,h气体的爆炸性,150,i凝缩层爆炸性,2001500,j其他性质,0150,表3-9 特殊物质危险性相关系数取值范围表,48,3.1 危险指数评价法,(3) 一般工艺危险值P的确定。见表3-10,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-10 一般工艺危险性相关系数取值范围表,一般工艺危险性,建议系数,采用系数,a使用与仅物理变化,1050,b单一连续反应,050,c单一间断反应,1060,d同一装置内的重复反应,075,e物质移动,075,f可能输送的容器,10100,一般工艺危险性合计P,49,3.1.2 ICI 蒙德法,(4) 特殊工艺危险值S的确定.见表3-11,表3-11 特殊工艺危险性相关系数取值范围表,特殊工艺危险性,建议系数,采用系数,a. 低压（103Kpa 绝对压力）,0100,b. 高压p,0150,c. 低温,0100,d.高温：a）引火性,040,b）构造物质,025,e腐蚀与浸蚀,0150,f接头与垫圈泄漏,060,g振动负荷、循环等,050,h难控制的工程或反应,20300,i在燃烧范围或其附近条件下爆炸,0150,j平均爆炸危险以上,40100,k粉尘或烟雾的危险性,3070,l强氧化剂,0300,m工程着火敏感度,075,n静电危险性,0200,物殊工艺危险性合计S,50,3.1.2 ICI 蒙德法,(5) 数量危险值Q的确定。见表3-10,图3-6 量系数取值图,51,3.1 危险指数评价法,(6) 配置危险值L的确定。见表3-12,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-12 配置危险性相关系数取值范围表,配置危险性,建议系数,采用系数,单元详细配置,高度H,通常作业区域,a构造设计,0200,b多米诺效应,0250,c地下,0150,d地面排水沟,0100,e其他,0250,配置危险性合计L,52,3.1 危险指数评价法,(7) 毒性危险值T的确定。见表3-13,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-13 毒性危险性相关系数取值范围表,毒性危险性,建议系数,采用系数,aTLV值,25300,b物质类型,25200,c短期暴露危险性,50100,d皮肤吸收,0300,e物理性因素,050,毒性危险性合计T,53,3.1 危险指数评价法,D值大小不同，危险程度不同。见表3-14,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-14 D与危险程度表,D的范围,全体危险性程度,D的范围,全体危险性程度,020,缓和的,90115,极端的,2040,轻度的,115150,非常极端的,4060,中等的,150200,潜在灾难性的,6075,稍重的,200以上,高度灾难性的,7590,重 的,54,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价,2）火灾负荷F的计算,F表示火灾的潜在危险性，是单位面积(1平方英尺)内的燃烧热值(英热量单位)。,其值的大小可以预测发生火灾时火灾的持续时间,。,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,55,3.1 危险指数评价法,其计算式如下：,Btu/SQFT,式中：B 重要物质的物质系数； K 单元中的燃物料的总量(t)； N单元中的通常作业区域(,),1 Btu/SQFT=11.4KJ/,火灾负荷F分为8个等级，见表3-15,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,56,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,火灾负荷F/（英热量单位/英尺,2,）（通常作业区）,实际值,范 畴,预计火灾继续时间/,h,备注,0510,4,轻,1/41/2,510,4,110,5,低,1/21,110,5,210,5,中等,12,210,5,410,5,高,24,410,5,110,6,非常高,410,110,6,210,6,强的,1020,210,6,510,6,极端的,2050,510,6,110,7,非常极端的,50100,表3-15 火灾负荷等级划分表,57,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价,3）装置内部爆炸指标E的计算,装置内部爆炸的内部危险性与装置内物料的危险性和工艺条件有关，故其指标E用下式计算：,E=1+(M+P+S)/100,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,式中：M特殊物质危险性系数合计； P一般工艺过程危险性系数合计； S特殊工艺过程危险性系数合计。内部爆炸指标E分为5个等级，见表316,58,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-16 装置内部爆炸危险性等级划分表,内部单元爆炸指标E,范 畴,01,轻微,12.5,低,2.54,中等,46,高,6,非常高,59,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价,4）,环境气体,/,地区,爆炸指标A的计算,用下式计算：,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,式中：m重要物质的混合于扩散特性系数 H单元高度； t工程温度(绝对温度，K)。,p高压危险系数（,通过图3-7确定,）地区爆炸指标A分为5个等级，见表317,60,3.1.2 ICI 蒙德法,高压危险系数p的确定。,图3-7 高压危险系数取值图,61,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-17 环境气体爆炸危险性等级划分表,环境气体爆炸指标A,范 畴,010,轻微,1030,低,30100,中等,100500,高,500,非常高,62,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价,5）单元毒性指标U的计算,用下式计算：,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,式中：T毒性危险系数合计 E装置内部爆炸指标；单元毒性指标U分为5个等级，见表318,63,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-18 单元毒性危害等级划分表,单元毒性危害指标U,范 畴,01,轻微,13,低,36,中等,610,高,10,非常高,64,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价,6）主毒性事故指标C的计算,用下式计算：,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,式中：U单元毒性指标 Q量系数；主毒性事故指标C分为5个等级，见表319,65,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-19 主毒性事故指标等级划分表,主毒性事故指标UC,范 畴,020,轻微,2050,低,50200,中等,200500,高,500,非常高,66,3.1 危险指数评价法,1 单元危险性的初期评价,7）总危险性评分R的计算,用下式计算：,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,式中：F、E、U、A的最小值为1 总危险性评分R分为8个等级，见表320,67,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-20 总危险性等级划分表,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,020,缓和,11002500,高（2类）,20100,低,250012500,非常高,100500,中等,1250065000,极端,5001100,高（1类）,65000,非常极端,68,3.1 危险指数评价法,2 单元危险性的最终评价,1）补偿系数K,1,K,6,的确定，,K,1,K,6,分别表示容器系统、工艺管理、安全态度、防火、物质隔离、灭火活动等六个方面,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,K1K6,的取值见表321表 326,69,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-21 容器系统补偿系数取值范围表,1、容器系统,采用系数,（1）压力容器（0.81）,（2）非压力立式储罐（0.81）,（3）输送配管：,a.,设计应变（0.61）,b.,接头及垫圈（0.51）,（4）附加的容器及防护堤（0.41）,（5）泄漏检测及响应（0.81）,（6）排放物质的废弃（0.91）,容器系统补偿系数之积K,1,=,70,3.1 危险指数评价法,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-22 工艺管理补偿系数取值范围表,2、工艺管理,采用系数,（1）报警系统（0.91）,（2）紧急用电力供给（0.91）,（3）工程冷却系统（0.91）,（4）惰性气体系统（0.91）,（5）危险性研究活动（0.71）,（6）安全停车系统（0.751）,（7）计算机管理（0.851）,（8）爆炸及不正常反应的预防（0.71）,（9）操作指南（0.871）,（10）装置监督（0.951）,工艺管理补偿系数之积K,2,=,71,3.1 危险指数评价法,3、安全态度,采用系数,（1）管理者参加（0.91）,（2）安全训练（0.851）,（3）维修及安全程序（0.81）,安全态度补偿系数之积K,3,=,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-23 K3取值范围表,4、防火,采用系数,（1）结构的防火（0.81）,（2）防火墙、障壁等（0.81）,（3）装置火灾的预防（0.51）,防火补偿系数之积K,4,=,表3-24 K4取值范围表,72,3.1 危险指数评价法,5、物质隔离,采用系数,（1）阀门系统（0.651）,（2）通风（0.91）,物质隔离补偿数之积K,5,=,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,表3-25 K5取值范围表,表3-26 K6取值范围表,6、灭火活动,采用系数,（1）火灾警报（0.951）,（2）手动灭火器（0.851）,（3）防火用水（0.751）,（4）洒水器及水枪系统（0.71）,（5）泡沫及惰性化设备（0.71）,（6）消防队（0.71）,（7）灭火活动的地域协作（0.851）,（8）排烟换气装置（0.91）,灭火活动补偿系数之积K,6,=,73,3.1 危险指数评价法,2 单元危险性的最终评价,2）求补偿值,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,（1）补偿火灾负荷F1,F1=F,K1K4K5,（2）补偿装置内部爆炸指标E1,E1=E,K2K3,（3）补偿环境气体爆炸指标A1,A1=A,K1K5K6,（4）补偿全体危险性评分R1,R1=R,K1K2K3K4K5K6,74,3.1 危险指数评价法,3 评价结果分析,3.1.2 ICI 蒙德法,四、 ICI 蒙德法评价程序,从最终评价结果可见，各单元的初期评价结果经采取安全措施补偿后，其单元全体危险性评分大幅下降，说明采取安全措施的重要性。,需要指出的是，最终评价结果是建立在最初评价后采取的安全补偿基础上，因此落实蒙德（Mond）火灾、爆炸、毒性指标评价中提出的各项安全措施才能确保评价结果的准确性。,75,3.2 概率风险评价法,1 事故树分析法特点（优缺点）,2 最小割集、径集的概念，及对顶上事件的影响,3 结构重要度分析,原则 公式,4 会绘制最小割集、径集的,等效事故树,5 事故树转换成功树,（条件门）,6 顶上事件概率计算,首项近似法 独立近似法P128,3.2.1 事故树分析法,重点与难点剖析,76,3.2 概率风险评价法,1 事件树分析法特点（优缺点）,2 根据材料编制事件树,3 进行定量分析,3.2.2 事件树分析法,重点与难点剖析,77,3.3 伤害范围评价法,该方法是在一系列的,假设前提,下,按理想的情况建立的数学模型,，计算实际事故发生伤害的范围，该方法,可能与实际情况有较大出入,，,但对辨识危险性来说是可参考的,78,3.3 伤害范围评价法,一般，爆炸现象具有的特征：,A 爆炸过程进行的很快,B 爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波,C 发出或大或小的响声,D 周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏,3.3.1 爆炸,79,3.3 伤害范围评价法,一般，爆炸过程可分为两个阶段：,第一阶段：物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能,第二阶段：强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起介质变形、移动和破坏。,按爆炸性质分为,物理爆炸,和,化学爆炸,化学爆炸的三要素：,放热性、快速性和生成气体产物,3.3.1 爆炸,80,3.3 伤害范围评价法,从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型：,A 蒸汽云团的可燃混合气体遇火突然燃烧，在无限空间的气体爆炸,B 受限空间内可燃混合气体的爆炸,C 化学反应失控或工艺异常所造成的压力容器爆炸,D 不稳定的液体或固体爆炸,总之，化学爆炸释放大量化学能，影响范围大，物理爆炸，仅释放机械能，影响范围小。,3.3.1 爆炸,81,3.3 伤害范围评价法,物理爆炸如压力容器破裂时，爆破能量不仅与压力和体积有关，还与介质在容器内的相态有关。相态不同，能量不同，计算方式不同。,1 压缩气体与水蒸气容器爆破能量,当压力容器中介质为压缩气体，即气态形式爆炸时，释放的爆破能为：,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,82,3.3 伤害范围评价法,E,g,气体的爆破能量，KJ,P容器内气体的绝对压强，MPa,V容器的容积，m,k气体的绝热指数，即气体的定压比热容与定容比热容之比。常见的k值见表3-27,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,3-1,83,3.3 伤害范围评价法,表3-27 常用气体绝热指数,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,气体名称,空气,氮,氧,氢,甲烷,乙烷,乙烯,丙烷,CO,K值,1.4,1.4,1.397,1.412,1.316,1.18,1.22,1.33,1.395,气体名称,CO2,NO,NO2,氨气,氯气,过热蒸汽,氢氰酸,K值,1.295,1.4,1.31,1.32,1.35,1.3,1.135,1.31,从表3-27可看出，空气、氮、氧、氢、CO和NO等气体的绝热指数均为1.4或近似1.4，若用k=1.4带入式3-1得：,84,3.3 伤害范围评价法,式3-4中，C,g,常用压缩气体爆破能量系数，KJ/m。常用压力下的C,g,见表3-28.,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,3-2,令,3-3,3-4,则可得：,85,3.3 伤害范围评价法,表3-28 常用压力下的气体容器爆破能量系数(k=1.4时),3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,表压力（MPa）,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.6,2.5,Cg（KJ/m）,210,4.610,7.510,1.110,1.410,2.410,3.910,表压力（MPa）,4.0,5.0,6.4,15.0,32,40,Cg（KJ/m）,6.710,8.610,1.110,4,2.710,4,6.510,4,8.210,4,压缩气体爆破能量是压力P的函数，各种常用压力下的气体爆破能量系数见表3-28,86,3.3 伤害范围评价法,若将k=1.135带入原始公式3-1，可得干饱和水蒸气容器爆破能量：,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,3-5,令,3-6,3-7,则可得：,87,3.3 伤害范围评价法,表3-29 常用压力下的干饱和水蒸气容器爆破能量系数,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,表压力（MPa）,0.3,0.5,0.8,1.3,2.5,3.0,C,s,（KJ/m）,4.3710,8.3110,1.510,2.7510,6.2410,7.7710,各种常用压力下的干饱和蒸汽容器爆破能量系数见表3-29,88,3.3 伤害范围评价法,2 介质全部为液体时的爆破能量,常温液体压力容器爆炸时释放的爆破能为：,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,3-8,EL常温液体压力容器爆破时释放的能量，KJ,p 液体的压力（绝），Pa,V 容器的体积，m,液体在压力p和T正气压缩系数，Pa,-1,89,3.3 伤害范围评价法,3 液化气体与高温饱和水的爆破能量,两种状态存在，但是饱和液体占容器的介质重量的绝大部分，它的能量比气体的大的多，过热状态下液体在容器爆破时释放的能量：,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,3-9,H,1,爆炸前饱和液体的焓，KJ/Kg; H,2,大气压下饱和液体的焓，KJ/Kg;,S,1,爆炸前饱和液体的熵，KJ/Kg,; S,2,大气压下饱和液体的熵， KJ/Kg,;,T,1,介质在大气压力下的沸点，,; W 饱和液体的质量，kg,90,3.3 伤害范围评价法,饱和水容器的爆破能量按下式计算：,Ew=CwV,式中 Ew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，常用压力下的值见表3-30。,3.3.1 爆炸,一、物理爆炸的能量,表3-30 常用压力下饱和爆破能量系数,表压力（MPa）,0.3,0.5,0.8,1.3,2.5,3.0,C,w,（KJ/m）,2.3810,4,3.2510,4,4.5610,4,6.3510,4,9.5610,4,1.0610,5,91,3.3 伤害范围评价法,压力容器破裂时，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。根据介绍，后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3%-15%,也就是说绝大部分能量是产生空气冲击波。,1 爆炸冲击波,爆炸产生的冲击波是正压负压反复循环的，开始时产生的最大正压即为冲击波面上的超压,P。多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。超压可以达到数个甚至数十个大气压。,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,92,3.3 伤害范围评价法,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。超压对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表3-31和表3-32.,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,超压P（MPa）,伤害作用,0.020.03,轻微损伤,0.030.05,听觉器官或骨折,0.050.1,内脏严重损伤或死亡,0.1,大部分人员死亡,表3-31 冲击波超压对人体的伤害作用,93,3.3 伤害范围评价法,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,超压P（MPa）,伤害作用,0.0050.006,门窗玻璃部分破碎,0.0060.015,受压面的门窗玻璃大部分破碎,0.0150.02,窗框损坏,0.020.03,墙有裂缝,0.040.05,墙有大裂缝，屋瓦掉下,0.060.07,木建筑厂房房柱折断，房架松动,0.070.10,砖墙倒塌,0.100.20,防震钢筋混凝土破坏，小房屋倒塌,0.200.30,大型钢架结构破坏,表3-32 冲击波超压对建筑的破坏作用,94,3.3 伤害范围评价法,2 冲击波的超压,冲击波超压,P与产生冲击波的能量有关，同时也与距爆炸中心的距离有关，其关系如下：,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,P冲击波波面上的超压,R距爆炸中心的距离,n衰减系数,n在爆炸中心附近取2.53，数个大气压时取2，小于一个大气压时取1.5,95,3.3 伤害范围评价法,实验数据表明，不同数量的炸药发生爆炸时，如果距爆炸中心的距离R之比与炸药量q三次方根之比相等，所产生的超压相同，如下式：,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,R目标与爆炸中心的距离，m ； R,0,目标与基准爆炸中心的距离，m,q爆炸时消耗的能量，TNT，kg；q,0,基准爆炸能量，TNT，kg；,P目标处超压，MPa； P,0,基准目标处超压，MPa；,炸药爆炸试验的模拟比。,若,则,3-10,96,3.3 伤害范围评价法,利用式3-10，根据已知药量试验获得的超压与距离的关系，可以确定任意药量，任意距离上的超压。,表3-33是1000kgTNT炸药在空气中爆炸时产生的冲击波。,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,表3-33 1000kgTNT爆炸时的冲击波超压,距离R,0,（m）,5,6,7,8,9,10,11,12,超压P,0,（ MPa ）,2.94,2.06,1.67,1.27,0.95,0.76,0.5,0.33,距离R,0,（m）,16,18,20,25,30,35,40,45,超压P,0,（ MPa ）,0.235,0.17,0.126,0.079,0.057,0.043,0.033,0.027,距离R,0,（m,50,55,60,65,70,75,超压P,0,（ MPa ）,0.0235,0.0205,0.018,0.016,0.0143,0.013,97,3.3 伤害范围评价法,计算压力容器对目标的伤害、破坏作用，按以下程序：,1)根据介质特性，计算爆破能量E,2)将爆破能量换算成TNT当量。q=E/q,TNT,=E/4500,3)求爆炸模拟比，即,4)根据冲击波对人体伤害和对建筑的破坏作用，确定超压,5)根据超压确定R,0，,并由R,0,求R,。,3.3.1 爆炸,二、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用,98,3.3 伤害范围评价法,一空压机压缩空气储罐工作压力(表压)为0.6MPa，容积为200m，求压缩空气储罐爆炸致人重伤、死亡和钢筋混凝土破坏的半径。,解：1)0.6MPa下压缩空气的爆破能量系数为C,g,=7.510kJ/m，则E=C,g,V=1.510,5,2)将爆破能量换算成TNT当量。q=E/4500=33.3kg,3)爆炸模拟比，即,3.3.1 爆炸,三、实例分析,99,3.3 伤害范围评价法,4) 冲击波造成重伤的最小超压为0.03MPa，由表3-33知，距离在40-45米之间，用内插法得： R,0,=42.5m,5)因为R / R,0,=0.321,，,所以R=42.50.321=13.64m(重伤),6）同理得：死亡半径为32.50.321=10.43m,钢筋混凝土和房屋倒塌半径为22.30.321=7.16m,答：,3.3.1 爆炸,三、实例分析,100,101,102,