燃气热水器系统安全性课程设计

长 安 大 学安全系统工程课程设计燃 气 热 水 器 系 统 安 全 性 专业： 姓名： 学号： 课程名称： 指导教师： 目录摘要前言第一章 燃气热水器安全分析概述11.1 燃气热水器安全分析及简单的结构说明11.2 燃气热水器的项目概况分析4第二章 辨识有害危险源62.1危险源分析62.2 生产过程危险源分析8第三章 定性定量分析及事故树113.1系统安全定性分析113.2 系统安全定量分析133.2.1绘制事故树14第四章 事故案例分析及安全对策措施184.1 安全技术对策措施184.1.1厂址及厂区平面布置的对策措施184.1.2 防火与防爆事故及对策措施184.1.3 电气安全事故及对策措施214.1.4有毒、有害因素事故及控制对策措施224.1.5 其他安全技术对策措施234.2 安全管理对策措施23第五章 结论24参考文献25 摘要 燃气热水器又称燃气热水炉，它是指以燃气作为燃料，通过燃烧加热方式将热量传递到流经热交换器的冷水中以达到制备热水的目的的一种燃气用具。在国内，燃气热水器也以即洗即用、方便快捷的优点成为广大居民解决洗浴和用热水的好产品，很受人们欢迎。 近年来，燃气热水器却引发了很多人身伤亡事故和纠纷，呈上升趋势，已形成对消费者安全与健康的一种威胁。据统计，全国各级消费者协会受理的这方面投诉，1997年为4279件，1998年上升为5470件。由于燃气热水器在使用过程中存在事故隐患，与人们生命安全息息相关，因此，为了填补燃气热水器安全评价的空白 , 给产品的设计和使 用提供参考依据，通过预先危险性分析、安全检查表定性分析和事故树定量分析对燃气热水器火灾爆炸事故进行分析，最后提出一些针对这些事故的对策措施，减少热水器的事故发生。关键词 : 燃气热水器 ; 火灾爆炸 ; 事故树 ;前言 燃气热水器就是采用燃气作为主要能源材料，通过燃气燃烧产生的高温热量传递到流经热交换器的冷水中以达到制备热水目的的一种热水器。燃气型热水器是曾经占领热水器市场的主流热水器，其优点就是即开即用，无需等待，而且占地面积较小，对于在天朝蜗居的同志们来说能节省很多空间；不足就是相比较电热水器和太阳能热水器来说，安全系数不够高，尤其是在密闭的空间里发生燃气泄漏的话，后果将非常严重，这也就成了燃气型热水器使用率逐年下降，电热水器后来者居上的主要原因。这种热水器安装不方便，目前北京必须由燃气管理部门安装才能使用，否则安全无保障。24第一章 燃气热水器安全分析概述1.1燃气热水器安全分析及简单的结构说明（1） 燃气热水器的安装环境热水器安装时两侧应距离可燃性材料50mm以上，墙壁或天棚有20mm以上的隔热层或为需耐热层或为耐热材料，排烟道取0距离以上安装。严禁将热水器安装在密闭的橱柜内。（2）燃气热水器使用的燃气的种类按使用燃气的种类可分为：人工煤气热水器、天然气热水器、液化油热水器。各种燃气的分类代号和额定供气压力见下表： 表1-1类别代号额定燃气压力(Pa)人工煤气5R、6R、7R1000天然气4T、6T100010T、12T、13T2000液化石油气19Y、20Y、22Y2800（3）燃气热水器排气管的长度以及安装位置的前提条件排烟管长度3m，弯头数量小于3个，排烟管应距离无隔热的墙壁或天棚50mm以上，墙壁或天棚有20mm以上隔热层或耐热材料，排烟管取0距离以上安装，严禁将热水器安装在密闭橱柜内。（4）按照排气方式，燃气热水器的种类燃气热水器按排气的方式可分为：自然排气式（简称烟道式，代号D），强制排气式（简称：强排式，又分为强抽式和强鼓式，代号Q）；自然给排气式（简称：平衡式，代号P）、强制给排气式（简称：强制平衡式，G）和室外式（代号W），现在直排式已经被淘汰了。（5）. 燃气热水器的安装位置的要求1.热水器必须安装在操作检修方便，不易被碰撞的地方，热水器前的空间宽度应大于80cm。 2.热水器的安装高度以热水器的操作面板与人眼高度相齐为宜，一般下沿距地面1.4m。 3.热水器应安装在耐火的墙上，如果安装非耐火的墙壁上时应垫以隔热板，隔热板每边应比热水器外壳尺寸大100mm。 4.热水器与煤气表，煤气灶的水平净距离不得小于300mm。 5.热水器的上部不得有电力明线，电器设备和易燃物，热水器与电器设备的水平净距离应大于400mm。6. 烟道尽量不要隐埋在天花板内，不得已情况下，需用绝缘材料卷覆盖，厚度20mm以上（6） 热水器流程图 图1-1（7）基本结构主要是由阀体总成、主燃烧器、小火燃烧器、热交换器、安全装置等组成。（还包括烟道式热水器烟道、强排式热水器的强排装置。阀体总成控制着整个热水器的工作程序，它包括水阀、气阀、微动开关和点火器等。热水器安装时，进水管、出水管、燃气管上都应该安装阀门。使用热水器时，先打开燃气阀和进水阀。当打开出水阀时，点火器和微动开关控制先点燃小火，再点燃主火。有的热水器不设小火，可直接点燃主火。燃气在燃烧室内燃烧，热量通过热交换器将水加热，热水从出水口源源不断流出。关断出水阀，热水器停止工作。燃气热水器一般包括：外壳、给排气装置、燃烧器、热交换器（俗称水箱）、气控装置、水控装置、水气联动装置和电子控制系统等。具体结构组成主要如外壳、面壳、开关旋钮、烟管（强排烟管）、风扇电动机（可选）、风压开关、热交换器、温控器、燃烧器、水气联动阀门、电磁阀、排风罩、点火机、离子火焰感应针、脉冲发生器、底壳固定板、电控器、 底壳等。家用燃气热水器的控制系统是一个电子控制系统，一般带有一个火焰检测装置和一个控制装置。控制系统具有电子点火、熄火保护、安全中断、出水恒温、过热保护、不完全燃烧保护功能，还具有再点火、人机电话显示、报警功能和遥控功能，燃气热水器有时序控制器、数字控制器和糊糊控制器三种。燃气热水器的感应元器有水流量传感器、离子火焰感应器、温度传感器、热电偶、微动开关、干簧管、霍尔传感器等。其作用是将反应热水器工作情况的有关信息转换成电信号，以便实现对热水器工作状态的控制。（8）内部结构 内部结构图 图1-21、集烟罩：顾名思义，收集烟气专用。冷凝式产品的集烟罩较长，并且被进水管包围，这样用烟气的热量预热了冷水。2、底壳：没什么好说的，固定内部配件和挂墙专用。3、CO报警装置：有的产品是自带的，有的产品没有。4、加热防冻保护装置：这个保护装置的原理就是一个电加热丝，一旦检测到环境温度达到冰点，立即开始加热，保护水箱不被冻坏。5、燃烧器：火排在里面，不锈钢制成。6、分配器：就是咱们前面说的分段燃烧，就是用这个控制的，一个电磁阀控制一段火焰。7、比例阀：调节燃气输出的比例，以前的机械式旋钮产品没有这个，那个是用的水气联动控制的。8、风机：将空气鼓入燃烧室内，这张图是强鼓式的，强抽式的产品只不过风机在顶端，效果就是强鼓式的鼓风强些，抽烟弱些，强抽式的反之，我个人更喜欢强鼓式产品。9、温度传感器：检测出水温度。10、出水接头：连接热水软管。11、泄压放水塞：可以将内部的残留的水放掉。12、电源插头：大家尽量选择带漏电保护器的产品。13、进气接头：连接高气管。14、进水接头：连接冷水软管。15、调水旋钮：可以调节进水的大小。16、水量传感器：是由霍尔传感器和水流转子组件构成。17、变压器：调节到合适的电压供给电机和内部电路使用。18、点火器：这个其实也相当于调试器。19、点火针：前面很尖，电离空气产生火花从而点燃燃气。20、感应针：检测火焰是否燃烧。21、控制器：里面有电路板和电子元件，用来实现自动控制。22、热交换器：又称为水箱，但它不储水，铜制的最好，由盘管、翅片和外壳组成。23、防干烧温控器：当温度超过限定温度后，就会自动断开电路。24、防冻温控器：当温度低于限定温度后，就会自动断开电路。1.2燃气热水器的项目概况分析 1）燃气热水器安装环境 热水器安装时两侧应距离可燃性材料50mm以上，墙壁或天棚有20mm以上的隔热层或为需耐热层或为耐热材料，排烟道取0距离以上安装。严禁将热水器安装在密闭的橱柜内。2） 燃气热水器安装规范流程 燃气热水器的安装正确与否将直接关系到使用者的正常使用和安全问题，燃气热水器事故90以上是由于不规范安装所引起的，所以您在安装热水器时应注意以下几点：（1）热水器应选用优质名牌产品，不要购买质量低劣的产品为自己留下后患。热水器铭牌标定的气源种类和燃气类别与所用气源种类和燃气类别必须一致。还要注意水压、燃气供应量。大家已经知道，目前国内外供应的燃气快速热水器几乎都是靠水压（或水的差压）启动的。但限于目前住宅的原因，有些住宅的水压达不到启动水压的要求。同样充足的燃气供应量也是保证燃气热水器正常工作的条件之一。 （2）燃气热水器安装单位必须向当地城镇燃气管理部门申请，经审查合格并取得注册登记证后，方可从事热水器安装，且安装人员必须持证上岗；您需要安装热水器时，应由具有燃气燃具安装施工资格的单位派专人并按有关技术规范安装，合格后才能通气使用。（3）燃气热水器只能安装在室外、外廊、阳台、通风换气良好的厨房或非居住房间内，但严禁安装在卧室、地下室、浴室（平衡式热水器除外）、楼梯和安全出口附近（5米以外不受限制）、易燃易爆物品的堆存处、有腐蚀性介质的房间、电线和电器设备处。安装热水器的房间应满足以下要求：房间高度不低于2.4米。房间应有良好的自然通风条件，房间外墙或窗的上部应装有排风扇或百叶窗（推荐用排风扇），房间外墙的下部应有面积不小于002平方米的进风口。排气扇应装在直通大气的地方，排气扇的吸入口位置应比热水器高；热水器一定要分室安装（平衡式热水器除外），就是将热水器安装在一个房间，洗澡在另一个房间。这两个房间之间不能有孔洞、小窗相连通，而且可以通过关门将两个房间隔断分开。使用时装热水器的房间不能与浴室和卧室互相连通，形成一个大的密闭空间，因为在这样的条件下使用热水器危险性更大，不仅影响洗澡人的安全，而且对房间内其他人员也有影响，特别是连续使用热水器时，如果环境通风不好，极易造成一家人同时中毒的恶性事故。（4）热水器的安装高度以热水器的观火孔与人眼高度相齐为宜，一般距地面15米，排烟口离顶棚距离应大于600毫米；（5）热水器应安装在耐火的墙壁上，与墙的净距应大于20毫米，安装在非耐火的墙壁上时，应加垫隔热板，隔热板每边应比热水器外壳尺寸大10厘米；（6）热水器与燃气表、燃气灶的水平净距不得小于300毫米；（7）热水器的上部不得有电力明线、电器设备和易燃物，热水器与电器设备的水平净距应大于300毫米，其周围应有不小于200毫米的安全间距；热水器不要密封在吊柜内，热水器如果安装在吊柜或壁橱内，不能供应充分的助燃空气，其结果是燃烧不完全，造成废烟气中一氧化碳增高，导致发生中毒事故；其次是热水器工作时产生的辐射热不能散发，影响热水器的使用寿命，甚至发生火灾；密封在吊柜内也不便于对燃气热水器的保养和维修。燃气管材应明设，连接燃气热水器的燃气管应使用镀锌管，不宜用橡胶软管连接。（8）高度重视热水器的排烟效果。自然排气式热水器其烟道应符合下列要求：（1）烟道应有效排除烟气，其尺寸应大于热水器连接部位的尺寸；（2）热水器上部室内垂直部分的烟道不得小于250毫米；（3）烟道水平部分的长度宜小于3米，水平前端不得朝下倾斜，应有稍坡向热水器的坡度；（4）烟道的弯头宜为90，其总数不应超过4个；（5）烟道要高出屋顶0.6米，其位置不应处于风压带内并有防风、雨、雪的风帽，其总高度宜小于10 米；（6）当按以上方式安装有困难时，也可在厨房上部的外墙上安装与热水器联动的排气扇。强排式燃气热水器的排气管连接处要严密结实，凡是由窗户玻璃排出的，应在排气管与玻璃间采用隔热保护措施。燃气热水器几种常见且危险的排烟方式：（1）自然排烟的烟道式热水器烟道仅套在热水器上，然后水平伸出室外，室外部分甚至向下垂，遇大风会引起烟气倒灌；（2）用房屋的公用通风道排烟，烟气会进入邻居家造成危害；（3）烟道与卫生间排气管共用出气管，这时烟气极易进入卫生间使人中毒；（4）烟道与脱排油烟机排气管共用出气管；（5）烟道上有漏气点，这类事故已多次造成人员伤亡；（6）烟道穿越卧室、卫生间，烟道一旦泄漏危害极大。燃气热水器的分类： 燃气热水器使用的能源是可燃气体，按其形式分为直排式、烟道式、强排式和平衡式。 直排式热水器：燃烧时所需要的氧气取自室内，燃烧后产生的烟气也排放在室内。因易造成人身伤害事故，已被禁止生产。 烟道式热水器：在直排式的基础上加装了排气管道，燃烧时所需要的氧气取自室内，燃烧所产生的烟气通过烟道排向室外。这种热水器安装时必须安装烟道，使用时要注意烟道排气通畅，防止倒灌。 强排式热水器：在烟道式的基础上增加了一个排烟气马达，通过烟道将废气排到室外，运行时，烟气通过烟道被强制排到室外，但燃烧时所需的氧气仍取自室内。 平衡式热水器：较前三类实现了一个很大的飞跃，外壳是密封的，和外壳联成一体的烟道做成内外两层，烟道从墙壁通向室外，热水器运行时需要的氧气从室外通过烟道的外层供应，燃烧后产生的烟气从烟道的内层排到室外，所以它对室内空气既不消耗，也不污染。但安装这样的热水器需要像装空调一样预留通道。 3）组织管理 （1）各城市燃气(煤气、液化石油气、天然气)公司要对燃气热水器用户进行一次复查登记,不符合安全使用要求的进行更改,消除事故隐患,确保安全。 （2）燃气热水器使用中发生人身伤亡事故的,要由当地城建主管部门或其委托的单位,组织调查,查明原因,及时处理。凡属私自安装的,要追究安装人或安装单位的责任;凡属质量问题或燃气公司的责任,要将处理情况及时告我部城市建设司。各地城建主管部门应尽快制定关于燃气热水器使用申,发生伤亡事故的处理办法,报部备案。第二章 辨识有害危险源2.1危险源分析1）火灾爆炸危险源 发生火灾爆炸的先决条件是存在可燃物、助燃物和引燃能源。可燃物包括人工煤气的泄漏和不完全燃烧产生的CO气体，另外在燃气热水器周围及排气筒接头和排烟管上放置易燃物品（如纸张、挥发性油剂、衣物、喷雾罐等）也容易导致火灾的发生。助燃物有氧气充当，正常情况下都存在。引燃能源包括明火，启动电器的电火花及热水器干烧达到点火温度等几方面。根据企业职工伤亡事故分类标准可以确定在锅炉单元内存在机械伤害、灼烫、火灾、锅炉爆炸、容器爆炸、其他伤害等。表2-1 企业职工伤亡事故分类标准GB6441-8601物体打击011冒顶片帮02车辆伤害012透水03机械伤害013放炮04起重伤害014火药爆炸05触电015瓦斯爆炸06淹溺016锅炉爆炸07灼烫017容器爆炸08火灾018其它爆炸09高处坠落019中毒和窒息10坍塌020其他伤害2）影响热水器安全使用的因素分析(1)、当我们深入分析事故原因时发现除很少-些属于热水器质量不良外，绝大部分是安装使用不妥而招致杀身之祸的。我们认为导致热水器发生不安全事故的最主要原因，是使用时通风换气不良，造成缺氧窒息和一氧化碳中毒。虽然，现在生产和使用的热水器都设有熄火保护、缺氧保护等安全装置，但并没有队根本上解决问题。其一，因为熄火保护的功能是热水器小火熄灭后能自动关闭燃气通路，防止燃气继续外泄?根据统计资料分析，由于热水器意外熄火导致燃气系统泄漏引起的事故极少。其二，缺氧保护在特定条件下保护使用安全有一定作用，但也有很大局限性，例如有些燃烧工况不良的热水器，从表面看缺氧现象并不明显，但一氧化碳的排放量却会大大超过允许的范围。经过现场分析，这是由于安装使用的室内空间环境各有差异，有时可造成室内氧气与一氧化碳烟气混合分布不均匀，二者未能按某-理想值同步出现，前者减少和后者递增，而出现了室内氧气含量未超过安全值(17-19)，这时缺氧保护装置未起作用，室内空气中的-氧化碳含量却可从几百ppm达到几千ppm，这足以导致中毒事故发生。这在发生的多起事散中得到证明。因此要保障热水器使用安全减少事故的发生，必须做好通风换气，然而在现实中，热水器生产有国家标准，安装有部颁规程，这些都是对生产厂或燃气公司的要求，但对使用者却无明文硬性规定。众所周知，直接排气式热水器(此类型热水器在安装使用中占95%以上)是严禁安装在浴室内使用的，即使是安装在厨房，也要保证室内通风良好。所以直排式热水器不论安装位置如何，对室内的空气污染是不可避免的，如不能保证烟气有组织的向室外排放，使用时间过长是十分危险的。(2)、当燃气热水器使用一定时间后，就要进行清理积碳。对热水器清理积碳是必要的，这对降低烟气中的一氧化碳-般说来是行之有效的，但并非总是如此。在日常技术管理工作中发现有些使用时间较长的热水器在清理积碳后，经过测试，烟气中的一氧化碳含量并没有明显降低。产生这种现象的原因是什么呢?经过研究分析，包括更换新零部件的试验，证明热水器的喷嘴、燃烧器片、换热器片等金属零部件在高温-冷却疲劳作用下发生变形，改变了原有设计参数，从而导致燃烧不正常，使烟气中一氧化碳含量增高，这种现象是维修人员很难发现和清理积碳所不能解决的。对于具有这种问题的热水器应进行报废、更新。(3)现在的住宅建筑设计并未考虑使用燃气的通风要求，更没有独立的烟气排放口，这就使自然排气式烟道热水器的排烟安全问题，成为需要研究解决的新课题。因为，目前在安装、使用自然排气式烟道热水器时，没有专用的具有防风性能的烟道，而是用简易的烟筒代替，当风力较大时(特别是在北方及高层建筑)使用这种简陋的热水器排气装置，烟气可通过热水器的二次排烟腔排在室内，造成人员中毒及机器损坏。而在新国标中对烟道式热水器的自然排气的抗风性能的要求又不尽完善，应引起设计，生产和使用者的足够重视。我们认为对自然排气式烟道热水器的烟道设计应作如下改进:必须要有专用抵抗较大风力的防倒风装置和保护关断装置，并应在产品说明书中注明其抗风性能，以引起使用者的注意。 第三章 定性定量分析3.1系统安全定性分析定性分析就是对研究对象进行“质”的方面的分析。具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，从而能去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事物本质、揭示内在规律。故本论文通过安全检查表和预先危险性分析的方法对此加油站储罐区进行定性分析。3.1.1 预先危险性分析 预先危险分析，又称为初步危险分析、预备事故分析。这种方法是定性分析、评价系统内危险因素的危险程度的方法。它的作用是在一项工程活动(包括设计、施工、生产) 之前，对系统存在的危险性作预评价，对包括危险类别、出现条件及其后果作宏观、概略分析。其目的是判别系统的潜在危险，确定其危险等级。实现预计危险分析，可以有效地避免不必要的设计变更，用较小的代价消除或减少系统中的危险因素，比较经济地确保系统的安全性。 危险等级是危险严重程度的定性标准，分为四级： 级：安全的，暂时不会发生事故，可忽略； 级：临界的，事故可能发生也可能不发生，系统处于临界状态，应采取措施予以控制； 级：危险的，事故很可能发生，造成人员伤亡或财产损失，必须采取措施进行控制； 级：灾难的，会导致事故的发生，造成人员严重伤亡或财产巨大损失，必须立即设法消除。 表3-1危险因素触发事件 现象形成事故的原因事件事故情况 结果危险等级 措施 水压高煤气连续燃烧有气泡产生安全阀不动作热水器爆炸伤亡、损失 3装爆破版，定期检查安全阀 水温高煤气连续燃烧有气泡产生安全阀不动作 水过热 烫伤 2装爆破版，定期检查安全阀 煤气火嘴熄灭，煤气阀开煤气泄漏 煤气充满 火花煤气爆炸伤亡、损失 3火源和煤气阀装连锁，定期检查通风，气体检测气 毒气火嘴熄灭，煤气阀开煤气泄漏 煤气充满人在室内煤气中毒 伤亡 2火源和煤气阀装连锁，定期检查通风，气体检测气燃烧不完全排气口关闭一氧化碳充满人在室内一氧化碳中毒伤亡 2一氧化碳检测器，警报器，通风火嘴着火火嘴附近有可燃物火嘴附近着火火嘴引燃 火灾伤亡、损失 3火嘴附近应为耐火构造，定期检查排气口高温排气口关闭排气口附近着火火嘴连续燃烧火灾伤亡、损失 2排气口装连锁，温度过高时煤气阀关闭，排气口附近应为耐火构造 分级的目的是要排出预计事故危险程度的先后顺序和重点，以便优先处理。针对识别出的主要危险因素，可以通过修改设计、加强安全措施来消除或控制，从而达到系统安全的目的。 热水器用煤气（或天然气）加热，装有温度和煤气开关连锁，当水温超过规定温度时，连锁动作将煤气阀门关小； 如果发生故障，则由泄压安全阀放出热水，防止事故发生。 为了防止煤气（或天然气）漏出和炉膛内滞留煤气（或天然气），在热水器内设有燃气安全控制系统，由长明火、热电偶和电磁阀组成。 由于长明火存在，即使漏出煤气也不会发生爆炸。若长明火灭了，热电偶起作用，通过电磁阀将煤气关闭，防止事故发生。（1）安全检查表分析 安全检查表有如下优点： 安全检查表能够事先编制，可以做到系统化、科学化，不漏掉任何可能导致事故的因素，为事故树的绘制和分析做好准备。 可以根据现有的规章制度、法律、法规和标准规范等检查执行情况，容易得出正确的评估。 通过事故树分析和编制安全检查表，将实践经验上升到理论，从感性认识到理性认识，并用理论去指导实践，充分认识各种影响事故发生的因素的危险程度（或重要程度）。 安全检查表，按照原因实践的重要顺序排列，有问有答，通俗易懂，能使人们清楚地指导哪些原因事件最重要，哪些次要，促进职工采取正确的方法进行操作，起到安全教育的作用。 安全检查表可以与安全生产责任制相结合，按照不同的检查对象使用不同的安全检查表，易于分清责任，还可以提出改进措施，并进行检验。 安全检查表是定性分析的结果，是建立在原有的安全检查表基础和安全系统工程之上的，简单易学，容易掌握，符合我国现阶段的实际情况，为安全预测和决策提供坚实的基础。3.2 系统安全定量分析定量分析，指分析一个被研究对象所包含成分的数量关系或所具备性质间的数量关系；也可以对几个对象的某些性质、特性、相互关系从数量上进行分析比较。而事故树分析方法是对从结果到原因描述事件发生的有向逻辑树进行演绎分析，寻求防止结果发生的对策，这种方法称为事故树分析方法。并且具有如下优点：不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因；用事故树分析描述事故的因果关系直接、明了，思路清晰，逻辑性强。故选用事故树分析方法来分析。3.2.1绘制事故树 事故树分析（FaultTree Analysis，缩写为FTA）方法，是从结果到原因找出与失效或灾害事故有关的各种因素之间因果关系和逻辑关系的分析法。对事故树进行分析，即不考虑事件发生概率大小，只考虑发生和不发生两种情况，运用布尔代数化简法求取事故树的最小割集（凡能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合）或最小径集（凡是不能导致顶上事件发生最低限度的基本事件的集合），及其结构重要度顺序（从事故树结构上反映出基本事件的发生对顶上事件发生的影响程度）。通过事故树分析，可以知道哪一个或哪几个基本事件发生，顶上事件就一定发生，哪一个事件发生对顶上事件影响大，哪一个影响小，从而可以采取经济有效的措施，防止发生事故。将在管道失效及场站火灾爆炸事故资料收集、统计分析基础之上，运用中国地质大学（北京）安全工程研究室开发的故障树分析系统（faultTreeAnalysis2.0）绘制管线失效故障树和场站火灾爆炸事故树，并应用故障树分析评价方法，求出最小割集或最小径集、结构重要顺序等，分析评价引起事故的主要原因，以及应采取的对策措施。事故树中相关符号及代表的意义见表6.1-1。表3-9 事故树中相关符号及代表意义符 号名 称意 义顶上事件或中间原因事件由许多其它相互作用而引起的事件。这些事件都可进一步往下分析，处在事故树顶部或中间。基本原因事件事故树中最基本的原因事件，不能继续往下分析，处在事故树的底端。与门下面输入事件均发生时，上面输出事件才会发生。+或门下面输入事件只要有一个发生，上面输出事件就会发生。事故树的分析程序确定和熟悉分析系统。明确分析的范围和边界，包括工艺流程、设备构造、操作条件、环境状况及控制系统和安全装置等。广泛收集系统发生过的事故。包括本单位的事故情况、同行业类似系统或设备以及国外事故资料，以便确定所要分析的事故类型。确定顶上事件。一般选择发生可能性较大且能造成一定后果的那些事故作为分析对象。确定顶上事件时，要坚持一个事故编一棵树的原则且定义明确，例如：“加氢反应温度过高”，“氧气钢瓶超压爆炸”，象“过程火灾”，“化工厂爆炸”这些太笼统了，无法向下分析。调查原因事件。就是找出系统的所有潜在危险因素和薄弱环节，包括设备元件等硬件故障、软件故障、人为差错以及环境因素，凡与事故有关的原因都找出来，作为事故树的原因事件。确定不予考虑的事件。与事故无关的原因有各种各样，但有些原因根本不可能发生或发生机会很少，如导线故障、飓风、龙卷风等，编制事故树可不予考虑，但要事先说明。确定分析的深度。在分析原因事件时，要分析到哪一层为止，需事先明确。分析的太浅，可能发生遗漏；分析得太深，则事故树过于庞大繁琐。具体深度应视分析对象而定。对化工生产系统来说，一般只到泵、阀门、管道故障为止；电器设备分析到继电器、开关、马达故障为止，其中零件故障就不一定展开分析。编制事故树。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。每一层事件都按照输入（原因）与输出（结果）之间逻辑关系用逻辑门连接起来。这样得到的图形就是事故树树。初步编好的事故树应进行整理和简化，将多余事件或上下两层逻辑门相同的事件去掉或合并。如有相同的子树，可以用转移符号表示省略其中一个，以求结构简洁、清晰。事故树定性分析。可从事故树结构上求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顺序、轻重缓急提供依据。事故树定量分析。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、最合理的控制事故的方案，实现系统最佳安全的目的。绘制事故树 图3-1 T:热水器火灾爆炸 X1：阀门泄露 X16：非防爆电器 B1：达燃爆极限 X2：管线腐蚀 X17：防爆电器损坏B2:：火源 X3：机体泄露 X18：用铁质工具C1:热水气泄漏 X4：安装不合理 X19：鞋底有铁钉C2：报警失灵 X5：报警定值错误 X20：雷击C3：明火 X6：报警设施损坏 X21：未设置雷电设施C4：静电火花 X7：危险区内吸烟 X22:接地电阻超标C5：电气火花 X8：违章动用明火 X23:避雷器损坏C5：撞击火花 X9：流速过高 C7：雷击火花 X10：热水器内壁粗糙 D1:设备静电放电 X11：未接地设施D2:人体静电放电 X12：接地设施损坏E1：静电积累 X13：接地电阻过大E2：接地不良 X14：穿化纤品服装F：避雷器失效 X15：接近导体3.2.2. 求顶上事件的概率根据事故树最小割（径）集数量多少判别方法，装置区火灾爆炸事故树最小割集远多于最小径集，所以对本事故树求取最小径集。求取最小径集，往往利用最小径集与最小割集的对偶性，把事故树的“与门”全部换成“或门”，“或门”全部换成“与门”，并把全部事故的发生变成不发生（变成补事件），再运用布尔代数化简法求取。由布尔代数化简法有：P=B1+B2 =（C1+C2）+（C3C4C5C6C7） =X1X2X3+X4X5X6+X7X8（X9X10+X11X12X13）（X14+X15）X16X17X18X19（X20+X21X22X23）因此，本事故树有如下10个最小径集：P1=X1、X2、X3P2=X4、X5、X6P3=X7、X8、X9、X10、X14、X16、X17、X18、X19、X20P4=X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X21、X22、X23 g=q(P1*P2*P3*P4)=1-(1-q1)(1-q2)(1-q3)1-(1-q4)(1-q5)(1-q6)1-(1-q7)(1-q8)(1-q9)(1-q10)(1-q14)(1-q16)(1-q17)(1-q19)(1q20)1-(1-q7)(1-q8)(1-q9)(1-q10)(1-q11)(1-q12)(1-q13)(1-q14)(1q-15)(1-q21)(1-q22)(1q-23)事故树中，各基本事件均独立，且各基本事件的发生概率为0.01。由于此事故树中各最小径集中有重复事件，则对上式进行展开，展开后整理为：g=0.011-(1-0.01)23-(1-0.01)21-(1-0.01)13-(1-0.01)15-(1-0.01)12-(1-0.01)17-(1-0.01)13-(1-0.01)21+(1-0.01)23+(1-0.01)3-(1-0.01)9-(1-0.01)16-(1-0.01)23-(1-0.01)21=0.01故事故树的顶上时间概率为：0.01由最小径集定义得，事故树中有一个最小径集，则顶上事件就有一种不发生的可能性；事故树中最小径集越多，说明控制顶上事件不发生的方案就越多，系统的安全性就越高。3.2.3. 求取结构重要度顺序计算结构重要度 由公式计算各事件的结构重要度 由结构重要度比较原则，得基本原因事件结构重要度顺序为：I（1）=I（2）=I（3）=I（4）=I（5）=I（6）I（7）=I（8）=I（16）=I（17）=I（18）=I（19）I（20）I（9）=I（10）I（14）=I（15）I（1）=I（12）=I（13）I（21）=I（22）=I（23）。由基本原因事件结构重要度定义得，结构重要度越大，它对顶上事件的影响也就越大，因而控制顶上事件的发生，首先要控制结构重要度大的基本原因事件。显然，基本原因事件X1（热水器阀门泄漏）、X2（管线腐蚀泄漏）、X3（设备机体泄漏）、X4（报警器安装位置不合理）、X5（报警定值错误）和X6（报警设施损坏）对顶上事件P（火灾爆炸事故）的影响最大，应首先给予控制。第四章 事故案例分析及安全对策措施4.1 安全技术对策措施4.1.1厂址及厂区平面布置的对策措施达爆炸极限的混合气体与火源构成了装置区内火灾爆炸事故发生的重要因素。为预防装置区火灾爆炸事故，应从以下几方面着手：1）首先要防止燃气泄漏（热水器阀门泄漏、防管线腐蚀、防设备机体泄漏），并在装置区内安装燃气报警仪（报警器安装位置合理、报警定值准确、确保报警设施完好）。2）对装置周围可能的明火、电器火花和撞击火花进行控制管理，严禁危险区内吸烟和违章动用明火，电器设备选用防爆型，并按规定穿戴劳保用品。3）安装避雷和防静电设施，并定期检查接地电阻和避雷设施，以确保其完好性。4.1.2 防火与防爆对策措施天然气热水器 天然气与空气混合物发生爆炸必备两个条件：一是要处于爆炸范围；二是混合物温度达到着火温度。爆炸时的压力比常压大67倍，同时产生强烈冲击波，并且往往引起火灾。由于天然气中H2含量极低，点燃无爆鸣声。因此防止天然气管道、管件、燃烧器泄漏是关键。天然气燃具都是高温设备，要采取绝热、隔热措施，与可燃材料保持规定距离。（1）点火源点火源包括明火、无遮挡的强光、点燃的香烟、电火花、物体撞击发出的火花和静电、高温表面、发动机排气等。有关安全和消防部门都针对这些点火源制定了相关的操作规程。总之，热水器设备和确定的危险区域应远离和避免上述点火源。除了指定的安全区域，都应严格禁止吸烟和非工作必需的明火。工作流程必须能确保安全区的安全。“禁止吸烟”、“禁止明火”等标识必须明显标志。如果非要在危险区使用明火，则必须使用可燃气体检测器来监控大气中可燃气体的含量。静电、电力设备都有可能产生火花。金属或硬物之间的碰撞也可能产生热和火花，如工具、机械零件掉落或撞击。尼龙类的衣服或鞋的摩擦等，也有可能产生火花。铝制的工具在与生锈的钢铁撞击后，会产生铝热反应。该反应产生的火花也有可能点燃天然气。使用安全的工具可以减少火花的产生，操作时应防止工具的掉落或撞击。在使用工具或器具前，还应先接一下地或连接一些地线等。化纤类的衣服容易产生静电，这种静电很难消除。进入工作区应穿安全的工作服和棉制衣服，以减少静电的产生。电力开关或转换器在切断电源或接通电源时，会产生电火花。接线松动、电线破裂等情况下，也会产生电火花。电流过大，导致电线或设备温度很高，也可以起到点火源的作用。美国消防协会NFPA分别对危险区域和设备的安全等级做了规定。应当充分保证这些设备的安全。操作人员应该认识到关闭电源时，有可能会产生电弧。在危险区安装的插头和插座，都应经过安全的防爆设计，并合理地使用。表面温度高于9的物体，可以点燃天然气和空气的混合物。因此，对表面温度较高的部件，如燃烧型气化器、引擎的排放管路等，都应该当作明火来处理。内燃机和燃气轮机产生的火花，也是潜在的点火源。在山区工厂中，安装这些设备必须遵循NFPA37的标准。工作人员也必须注意到危险区内卡车、驳船、终端运输船等引擎产生的电火花。任何安装有发动机的设备，在危险区必须确认周围没有可燃气体，否则不能使用。（2）可燃物引起火灾的第二个要素是可燃物的存在。对于天然气热水器，就是指天然气与空气的混合物。除了天然气和其他可燃制冷剂以外，还有油漆、纸和木材等。这些可燃材料都不能存放在危险区内。（3）氧化剂空气本身就是一种氧化剂，其中含有体积分数为21%的氧气。在燃烧的三要素中，氧化剂是很难避免的，因为空气无处不在。但在发生火灾时，应设法减少空气的对流。如天然气从热水器溢出时，可用泡沫灭火剂喷洒，使泡沫覆盖在热水器上，减少空气与天然气的接触面积。二、天然气溢出或泄漏天然气溢出能使现场的人员处于非常危险的境地。这些危害包括低温灼烧、冻伤、体温降低、肺部伤害、窒息等。当蒸气云团被点燃发生火灾时，热辐射也将对人体造成伤害。在意外情况下，如果系统或设备发生天然气溢出或泄漏，热水器在短时间内将产生大量的蒸气。与空气形成可燃的混合物，并将很快扩散到下风处。于是，产生天然气溢出的附近地方存在发生火灾的危险性。为了预防火灾，紧急反应主要有火源的控制、泄漏点的检测、紧急系统关闭及灭火四个方面。（1）着火源控制 热水器附近内禁止吸烟和火源。控制排放出的天然气或火势，可以减少财产的损失和人员的伤亡。排放出的天然气应当被引到没有点火源和不会受低温液体伤害的区域。（2）探测快速鉴定溢出位置、溢出后的扩散情况、火势的移动方向，这些都是很重要的。可能发生可燃气体聚集、生火灾的地区，在热水器旁进行火灾监控。火灾警报器应在现场或经常有人的地点发出警报。另外，应允许火灾警报器与紧急关闭系统连锁联动。（3）紧急关闭系统当天然气发生泄漏时，停止设备运转可以阻止天然气进一步泄漏。当监测系统发出警报时，设备会自动关闭或由工作人员关闭，并控制不要产生点火源。发生事故的区域要进行隔离。紧急关闭系统应有失效保护，或者采取保护措施，使其在紧急情况时失效的可能性降到最小。（4）灭火灭火的首要措施是控制可燃物，防止其扩散。其次，启动消防系统。使用高膨胀率、低密度的泡沫覆盖减少天然气的扩散。减少空气与天然气混合形成可燃物。通常情况下，气体产生的大火在燃料源未被切断前，首先应该设法切断燃料源。在大火不会再次造成破坏的情况下，应当让大火烧完。然而，当人员处于危险境地、气体阀门处在火焰中或大火的热量能通过设备传热对人体造成间接伤害时，应当将火立即扑灭。将火扑灭可以减少火灾产生的损失及防止火焰的扩散。应在上风口的位置控制火焰，灭火剂顺着风向向火焰流动，并使消防人员远离火焰。1）事故概况 2004年5月29日19：45，四川省纳溪某居民楼人行道下发生天然气管道爆炸，5人死亡，35人受伤，直接经济损失近150万元。现场150米范围内84户271人疏散安置。供水中断12小时，供电中断22小时，通过架设临时管道2天后才恢复供气。 2）事故主要原因 调查发现事故的直接原因是距离爆炸地点20米处与排污沟交叉的天然气管道发生腐蚀穿孔，泄漏的天然气渗透到地沟并沿排污沟扩散，最后经排污沟渗透到该居民楼负一楼与人行道平层间的缝隙，达到爆炸极限后遇不明火种引起爆炸。3）事故教训及防范措施 早在2004年5月初，该居民楼一楼某门市发现有天然气味，但未引起重视，到了5月20日天然气气味较浓时，承租一楼某门市开茶馆的店主童XX到燃气供应公司下属某所的服务点向灶具维修工郭XX反映其附近有天然气泄漏，请派人检查。郭XX即向分管的副所长杜XX报告，杜XX即安排职工简XX驾车去现场查看，简XX随即到现场后打开污水沟落水井井口闻了一下，无法确认是否是天然气泄漏，就返回单位向杜XX汇报，说分辩不出是什么气味，杜XX、简XX和负责预算、勘查设计的金XX一同前往现场查看。到了现场后，金XX走到该楼端头房角排污沟落水井处蹲下身用鼻子闻了一下，感觉闻到的是一股臭水沟味，杜XX便草率地以为输气管道在路的对面，这边的气味不是天然气泄漏。一行人便返回单位，也没有向单位主要领导汇报，更没用仪器再次到现场进行检测。到了5月29日，天气突然变阴，闷热气压低， 19时30分天开始下雨，19时45分左右，爆炸发生。早有征兆本不该发生的惨剧还是发生了，夺走了5人的生命，35人受伤，伤害了无数家庭，惨痛的教训时刻警醒我们，安全责任重于泰山。为避免类似事故再次发生，作为燃气供应企业，我们应做好以下防范措施：1.对用户的报警及所有险情或异常情况必须查证核实，特别是对不明气体气味，没有查明真实原因前绝不容许草率了事，要认真分析地下管网情况，扩大搜索探查范围，充分利用气体分析仪等科技手段进行分析，确实在短时间内无法判断的，要留人在现场值守，24小时进行监测，直至隐患消除，以防止事故发生。2.加强安全用气知识的宣传教育，增强用户安全意识，鼓励用户报告异常情况及险情。3.加强管线巡检巡查，并做好巡查记录。发现问题及时报告、分析和处理，避免事故发生。4.保证必要的安全检测设备设施的配置和应用，提高检测的科学性和准确性。5.切实加强员工的安全教育，增强工作责任心，认真履行岗位职责。4.1.3 电气安全对策措施 根据标准规定，燃具可分为I类、II类、III类器具。（1） 直接安全措施：无论是I类或II类燃具的电器部件，包括电线、插接件等，都应实施“双重绝缘”或称为“双重安全保护”措施。例如I类器具中的风机，虽然风机外壳连线已接于电源线中德地线上，及插头接地端脚上，然而如果居民住宅中的电源布线中，没有接地线时，则这种保护措施是无效的。所以对于风机来讲，除风机线圈的基本绝缘外，还要想办法增加附加绝缘，已构成“双重绝缘保护”的要求。（2） 间接安全措施：热水器的报废年限为8年，在这8年内，例如高压引线，在热水器过度时，电源变压器应考虑热水器漏水时的防触电措施，考虑调压器膜片破裂、比例阀膜片破裂等结构安全性能。1）事故概况 2008年8月26日凌晨2时许，榆林城区居民高某家因厨房内天然气泄漏，在他到厨房找水喝打开电灯的一瞬间突发天然气爆炸，致高某大面积烧伤，闪爆的冲击波震碎了3米外房间的玻璃，房内的吊顶、吊灯脱落，其妻黄某被破碎的玻璃划伤。 2）事故主要原因 居民高某家中厨房天然气泄漏，时值深夜，未能及时发现。且没有安装燃气报警切断装置，导 致泄漏持续，大量天然气在厨房积聚，达到爆炸极限范围内，恰遇高某因找水喝进入厨房开灯产生的电火花引发天然气爆炸，高某当即置身火海中，致其大面积烧伤。 3)事故教训 燃气泄漏具有一定的隐蔽性和偶发性，一般用户不易提前预防，加之目前绝大多数民用气用户家中没有安装燃气报警切断装置，泄漏的天然气不易被及时察觉导致泄漏持续进行，容易在密闭空间积聚达到爆炸极限，遇开灯、扭动燃气灶具开关、打手机、按门铃、打电话、甚至打开钢制防盗门等产生的火花都可能引发爆炸。这样的实例不胜枚举，为避免类似事故发生，需要全社会的共同努力，逐步提高居民安全用气意识，自觉遵守安全用气规范，掌握安全用气的基本知识和方法。 4.1.4有毒、有害因素控制对策措施1）燃气热水器燃烧废气所有的燃气热水器（美的燃气热水器、万和燃气热水器、万家乐燃气热水器等）排出的重如果二氧化碳(CO2)。因用它而发生的危险，都是燃烧中耗费了大量的氧气，造成缺氧致人晕倒、甚至死亡。所以热水器必定要与洗澡室离隔，不克不及安装在统一室内，安装燃气热水器的处所应用中必定要开窗透风。正常应用中，发生的一氧化碳(CO)很少。二氧化碳自己无毒，但会耗费氧气而造成缺氧。 燃气热水器安装在浴室内, 燃气热水器在燃烧工作时会耗费大量氧气而会导致室内确氧,就可能呈现楼主的头晕现象,呈现这种情形时应当在浴室安装排气扇,最好加装一个百叶窗(可把门的四分之一处改装)来增添空气的对流。2）事故案例2006年1月某日上午十点左右，一名男子报警称无法与其弟联系，接报民警设法打开其弟房间门后，发现一男子呈半裸状倒在卫生间，进门右侧套间有一男一女倒在房间内，相 邻客厅的套间两女倒在床上，四周窗户紧闭，阳台上的热水器还在燃烧，换气扇没有启动。除一女尚有生命特征外，其余均已死亡。事故主要原因 事故现场为两室一厅的套间，进门后的左侧是卫生间，紧靠卫生间是厨房，厨 房外为封闭式阳台，阳台与厨房直接连通，阳台上安装有一台某品牌热水器，但没有安装烟道，使用时又紧闭门窗，没有足够的新鲜空气进入房间，致使热水器使用时，天然气不完全燃烧产生大量一氧化碳，导 致在房间内居住的三女两男中4人死亡、一人受伤。3）事故教训及防范措施 根据事故数据统计，近 年来全国各地发生的多起一氧化碳中毒死亡事故中大部分是由于室内热水器无烟道或热水器烟道安装不合理造成的，说明部分燃气用户缺乏安全用气常识，安全意识淡薄，导致安全隐患的持续存在，最终酿成了悲剧。为 努力构建和谐社会，预防和减少类似事故的发生，作为燃气供应企业，我们应做好以下工作：1.定期对用户进行用气安全知识宣传，增强用户使用天然气的安全意识，让用户了解安全用气的基本知识，掌握安全用气的基本方法，具备必要的应急处置能力，以便在突发事件发生时能及时有效控制，避 免灾害事故的发生。2.组织相关人员按规定期限对用户进行安全检查，发现热水器未安装烟道或烟道未按规定连接至户外、热水器超过使用期限、私拉乱接、转供气、燃气灶具不符合规范等违反重庆市天然气管理条例及 相关规定的情况，应现场告知用户并开具隐患整改通知书责令整改，并跟踪检查是否按期按要求进行整改。3鼓励用户推广使用燃气报警切断装置，提高燃气系统的安全可靠性，以便在燃气泄漏时自动报警并切断气源，防止燃气持续泄漏积聚，从而避免爆炸燃烧等事故发生。4.1.5 其他安全技术对策措施（1）由于热水器功率较大，必须使用不小于4mm铜芯电缆，不小于10A的插座和专用刀闸，刀闸必须接保险，必须使用电工指定的电源。（2） 热水器由听电话人员负责其安全情况，使用过程中发现问题立即处理并报告项目值班领导。（3）热水器附近不得有易燃易爆物品，负责人每天检查，每次送电前，检查电源线和插座完好情况，不符合要求严禁送电。（4） 热水器在值班室无人时，不得使用，并保证热水器电源线与插座分离。（5）热水器需要修理时，由专职电修工进行修理。其它未提事项按有关规定执行4.2 安全管理对策措施消除热水器不安全隐患的对策 面对热水器用户安全我们不能坐视，更不能等待着百分之百安全型的热水器诞生。作为燃气企业，我们理应把用户的安全问题放在首位，做-些符合实际,行之有效的工作，增强广大用户的安全意识，在技术安全方面想办法。最大限度的减少或杜绝热水器中毒事故发生。为此我们参考有关资料结合工作经验编写了用户安全使用热水器的四大切记，六项注意 1)