道化學火災、爆炸指數評價法

1、道化學火災、爆炸指數評價法 1 目 的 美國道化學公司自1964年開發(fā)“火災、爆炸危險指數評價法”(第一版)以來，歷經29年，不斷修改完善；在1993年推出了第七版，以已往的事故統(tǒng)計資料及物質的潛在能量和現行安全措施為依據，定量地對工藝裝置及所含物料的實際潛在火災、爆炸和反應危險性行分析評價，可以說更趨完善、更趨成熟。其目的是：(1)量化潛在火災、爆炸和反應性事故的預期損失；(2)確定可能引起事故發(fā)生或使事故擴大的裝置；(3)向有關部門通報潛在的火災、爆炸危險性；(4)使有關人員及工程技術人員了解到各工藝部門可能造成的損失，以此確定減輕事故嚴重性和總損失的有效、經濟的途徑。

2、 2 評價計算程序 評價計算程序如下：火災、爆炸危險指數評價法風險分析計算程序如圖1所示。 圖1 風險分析計算程序 3 火災、爆炸危險指數及補償系數 火災、爆炸危險指數及補償系數見表1、表2、表3及表4。 表1 火災、爆炸指數(FEI)表54    4 DOW方法計算說明 41 選擇工藝單元 確定評價單元：進行危險指數評價的第一步是確定評價單元，單元是裝置的一個獨立部分，與其他部分保持一定的距離，或用防火墻。定義：工藝單元工藝裝置的任一主要單元。生產單元包括化學工藝、機械加工

3、、倉庫、包裝線等在內的整個生產設施。恰當工藝單元在計算火災、爆炸危險指數時，只評價從預防損失角度考慮對工藝有影響的工藝單元，簡稱工藝單元。選擇恰當工藝單元的重要參數有下列6個。一般，參數值越大，則該工藝單元就越需要評價。(1)潛在化學能(物質系數)；(2)工藝單元中危險物質的數量；(3)資金密度(每平方米美元數)；(4)操作壓力和操作溫度；(5)導致火災、爆炸事故的歷史資料；(6)對裝置起關鍵作用的單元。選擇恰當工藝單元時，還應注意以下幾個要點：(1)由于火災、爆炸危險指數體系是假定工藝單元中所處理的易燃、可燃或化學活性物質的最低量為2268kg或227m3，因此，若單元內物料量較少，則評價結

4、果就有可能被夸大。一般，所處理的易燃、可燃或化學活性物質的量至少為454kg或0454m3，評價結果才有意義。(2)當設備串聯(lián)布置且相互間未有效隔離，要仔細考慮如何劃分單元。(3)要仔細考慮操作狀態(tài)(如開車、正常生產、停車、裝料、卸料、填加觸媒等)及操作時間，對F&EI有影響的異常狀況，判別選擇一個操作階段還是幾個階段來確定重大危險。(4)在決定哪些設備具有最大潛在火災、爆炸危險時，可以請教設備、工藝、安全等方面有經驗的工程技術人員或專家。 42 物質系數的確定 物質系數(MF)是表述物質在燃燒或其他化學反應引起的火災、爆炸時釋放能量大小的內在特性，是一個最基礎的數

5、值。物質系數是由美國消防協(xié)會規(guī)定的NF、NR(分別代表物質的燃燒性和化學活性)決定的。通常，NF和NR是針對正常溫度環(huán)境而言的。物質發(fā)生燃燒和反應的危險性隨著溫度的升高而急劇加大，如在閃點之上的可燃液體引起火災的危險性就比正常環(huán)境溫度下的易燃液體大得多，反應的速度也隨著溫度的升高而急劇加大，所以當溫度超過60，物質系數要修正，其內容見物質系數修正表。附表中提供了大量的化學物質系數，它能用于大多數場合。附表中未列出的物質，其NF、NR可以根據NFPA325M或NFPA49加以確定，并依照溫度修正后，由表97確定其物質系數。對于可燃性粉塵而言，確定其物質系數時用粉塵危險分級值(Sc)而不是NF。&

6、#160;1)表外的物質系數在求取附表、NFPA49和NFPA325中未列出的物質、混合物或化合物的物質系數時，必須確定其可燃性等級(NF)或可燃性粉塵等級(St)，必須首先確定有表5左欄中的參數，液體和氣體的NF由閃點求得，粉塵或塵霧的St值由粉塵爆炸試驗確定?？扇脊腆w的NF值則依其性質不同在表5左欄中分類標示。 表5 物質系數取值表 物質、混合物或化合物的反應性等級NR根據其在環(huán)境溫度條件下的不穩(wěn)定性(或與水反應的劇烈程度)，按NFPA704確定。NR=0：在燃燒條件下仍保持穩(wěn)定的物質，通常包括以下物質：不與水反應的物質；在溫度300500時用差熱掃描量熱計(DSC)測

7、量顯示溫升的物質；用DSC試驗時，在溫度500時不顯示溫升的物質。NR=1：穩(wěn)定，但在加溫加壓條件下成為不穩(wěn)定的物質，一般包括如下物質：接觸空氣、受光照射或受潮時發(fā)生變化或分解的物質；在150300時顯示溫升的物質。NR=2：在加溫加壓條件下發(fā)生劇烈化學變化的物質：用DSC做試驗，在溫度150時顯示溫升的物質；與水劇烈反應或與水形成潛在爆炸性混合物的物質。NR=3：本身能發(fā)生爆炸分解或爆炸反應，但需要強引發(fā)源或引發(fā)前必須在密閉狀態(tài)下加熱的物質：加溫加熱時對熱機械沖擊敏感的物質；加溫加熱時或密閉，即與水發(fā)生爆炸反應的物質。NR=4：在常溫常壓下易于引爆分解或發(fā)生爆炸反應的物質。注意：反應性包括自

8、身反應性(不穩(wěn)定性)和與水反應性。物質的NR指標由差熱分析儀(DTA)或差示掃描量熱計(DSC)分析其溫升的最低峰值溫度來判斷，按表6分類：  幾個附加限制條件是：(1)若該物質為氧化劑，則NR再加1(但不超過4)；(2)對沖擊敏感性物質，NR為3或4；(3)如得出的NR值與物質的特性不相符，則應補做化學品反應性試驗。一旦求出并確定NF、NR，就可以用表5確定物質系數。 2)混合物工藝單元內混合物物質應按“在實際操作過程中所存在的最危險物質”原則來確定。發(fā)生劇烈反應的物質，如氫氣和氯氣在人工條件下混合、反應，反應持續(xù)而快速，生成物為非燃燒性、穩(wěn)定的產物，則其物質系

9、數應根據初始混合狀態(tài)來確定?；旌先軇┗蚝蟹磻晕镔|溶劑的物質系數，可通過反應性化學試驗數據求得；若無法取得時，則應取組分中最大的MF作為混合物MF的近似值(最大組分濃度5)。對由可燃粉塵和易燃氣體在空氣中能形成爆炸性的混合物，其物質系數必須用反應性化學品試驗數據來確定。 3)煙霧易燃或可燃液體的微粒懸浮于空氣中能形成易燃的混合物，它具有易燃氣體空氣混合物的一些特性。易燃或可燃液體的霧滴在遠遠低于其閃點的溫度下，能像易燃蒸汽空氣混合物那樣具有爆炸性。因此，防止煙霧爆炸的最佳有效防護措施是避免煙霧的形成，特別是不要在封閉的工藝單元內使可燃液體形成煙霧。如果會形成煙霧，則需將物質系數提高

10、1級，并請教有關專家。 4)物質系數的溫度修正如果物質閃點小于60或反應活性溫度低于60，則該物質系數不需要修正；若工藝單元溫度超過60，則對MF應作修正，見表7。  43 工藝單元危險系數(F3) 工藝單元危險系數(F3)包括般工藝危險系數(F1)和特殊工藝危險系數(F2)，對每項系數都要恰當地進行評價。計算工藝單元危險系數(F3)中各項系數時，應選擇物質在工藝單元中所處的最危險的狀態(tài)，可以考慮的操作狀態(tài)有：開車、連續(xù)操作和停車。計算F&EI時，一次只評價一種危險，如果MF是按照工藝單元中的易燃液體來確定的，就不要選擇與可燃性粉塵有關的系數，即

11、使粉塵可能存在于過程中的另一段時間內。合理的計算方法為：先用易燃液體的物質系數進行評價，然后再用可燃性粉塵的物質系數評價，只有導致最高的F&EI和實際的可能的最大財產損失的計算結果才需要報告。一個重要的例外是混合物，如果某種混雜在一起的混合物被視作最高危險物質的代表，則計算工藝單元危險系數時，可燃性粉塵和易燃蒸氣的系數都要考慮。一般工藝危險性一般工藝危險是確定事故損害大小的主要因素，共有6項。根據實際情況，并不是每項系數都采用，各項系數的具體取值參見以下方面： 1)放熱化學反應若所分析的工藝單元有化學反應過程，則選取此項危險系數，所評價物質的反應性危險已經為物質系數所包括：(

12、1)輕微放熱反應的危險系數為03，包括加氫、水合、異構化、磺化、中和等反應。(2)中等放熱反應系數為05，包括：烷基化引入烷基形成各種有機化合物的反應；酯化有機酸和醇生成酯的反應；加成不飽和碳氫化合物和無機酸的反應，無機酸為強酸時系數增加到075；氧化物質在氧中燃燒生成CO2，H2O的反應，或者在控制條件下物質與氧反應不生成CO2，H2O的反應，對于燃燒過程及使用氯酸鹽、硝酸、次氯酸、次氯酸鹽類強氧化劑時，系數增加到100；聚合將分子連接成鏈狀物或其他大分子的反應；縮合兩個或多個有機化合物分子連接在一起形成較大分子的化合物，并放出H2O和HCl的反應。(3)劇烈反應指旦反應失控有嚴重火災、爆炸

13、危險的反應，如鹵化反應，取100。(4)特別劇烈的反應，系數取125，指相當危險的放熱反應。 2)吸熱反應反應器中所發(fā)生的任何吸熱反應，系數均取025。(1)煅燒加熱物質除去結合水或易揮發(fā)性物質的過程，系數取為040。(2)電解用電流離解離子的過程，系統(tǒng)為020。(3)熱解或裂化在高溫、高壓和觸媒作用下，將大分子裂解成小分子的過程，當用電加熱或高溫氣體間解加熱時，系數為020；直接火加熱時，系數為04。 3)物料處理與輸送本項目用于評價工藝單元在處理、輸送和貯存物料時潛在的火災危險性。(1)所有類易燃或液化石油氣類的物料在連接或未連接的管線上裝卸時的系數為05。(2)采用人

14、工加料，且空氣可隨時加料進入離心機、間歇式反應器、間歇式混料器設備內，并且能引起燃燒或發(fā)生反應的危險，不論是否采用惰性氣體置換，系數均取05。(3)可燃性物質存放于庫房或露天時的系數為：對NF=3或NF=4的易燃液體或氣體，系數取085，包括桶裝、罐裝、可移動撓性容器和氣溶膠罐裝；對表97中所列NF=3的可燃固體，系數取05；對表中所列NF=2的可燃性固體，系數取04；對閉杯閃點大于378并低于60的可燃性液體，系數取025。若上述物質存放于貨架上且未安設灑水裝置時，系數要加020，此處考慮的范圍不適合于一般貯存容器。 4)封閉單元或室內單元處理易燃液體和氣體的場所為敞開式，有良好的

15、通風，以便能迅速排除泄漏的氣體和蒸氣，減少了潛在的爆炸危險。粉塵捕集器和過濾器也應放置在敞開區(qū)域并遠離其他設備。封閉區(qū)域定義為有頂且三面或多面有墻壁的區(qū)域，或無頂但四周有墻封閉的區(qū)域。封閉單元內即使專門設計有機械通風，其效果也不如敞開式結構，但如果機械通風系統(tǒng)能收集所有的氣體并排出去的話，則系數可以降低。系數選取原則如下：(1)粉塵過濾器或捕集器安置在封閉區(qū)域內時，系數取050。(2)在封閉區(qū)域內，在閃點以上處理易燃液體時，系數取03；如果處理易燃液體量4540kg，系數取045。(3)在封閉區(qū)域內，在沸點以上處理液化石油氣或任何易燃液體量時，系數取06；若易燃液體的量大于4540k8，則系數

16、取090。(4)若已安裝了合理的通風裝置時，(1)、(3)兩項系數減50。 5)通道生產裝置周圍必須有緊急救援車輛的通道，“最低要求”是至少在兩個方向上設有通道，選取封閉區(qū)域內主要工藝單元的危險系數時要格外注意。至少有一條通道必須是通向公路的，火災時消防道路可以看做是第二條通道，設有監(jiān)控水槍并處于待用狀態(tài)。整個操作區(qū)面積大于925m2，且通道不符合要求時，系數為035；整個庫區(qū)面積大于2315m2，且通道不符合要求時，系數為035。面積小于上述數值時，要分析它對通道的要求。如果通道不符合要求，影響消防時，系數取020。 6)排放和泄漏控制此項內容是針對大量易燃、可燃液體溢出

17、危及周圍設備的情況，不合理的排放設計已成為造成重大損失的原因。該項系數僅適用于工藝單元內物料閃點60或操作溫度大于其閃點的場合。為了評價排放和泄漏控制是否合理，必須估算易燃、可燃物總量以及消防水能否在事故時得到及時排放。(1)F&EI計算表中排放量按以下原則確定：對工藝和貯存設備，取單元中最大儲罐的貯量加上第二大儲罐10的貯量；采用30min的消防水量。將上述、兩項之和填入F&EI計算表中一般工藝危險的F&EI。(2)系數選取的原則：設有堤壩防止泄漏液流入其他區(qū)域，但堤壩內所有設備露天放置時，系數取05；單元周圍為一可排放泄漏液的平坦地，一旦失火，會引起火災，系數為05

18、；單元的三面有堤壩，能將泄漏液引至蓄液池的地溝，并滿足以下條件，不取系數：·蓄液池或地溝的地面斜度不得小于下列數值：土質地面為2，硬質地面為1；·蓄液池或地溝的最外緣與設備的之間的距離至少小于15m，如果沒有防火墻，可以減少其距離；·蓄液池的貯液能力至少等于(1)中與之和。如蓄液池或地溝處設有公用工程管線或管線的距離不符合要求，系數取05。簡而言之，有良好的排放設施才可以不取危險系數。 特殊工藝危險性特殊工藝危險是影響事故發(fā)生概率的主要因素，特定的工藝條件是導致火災、爆炸事故的主要原因。特殊工藝危險有下列12項。 1)毒性物質毒性物質能夠擾亂人

19、們機體的正常反應，因而降低了人們在事故中制定對策和減輕傷害的能力。毒性物質的危險系數為02×NH，對于混合物，取其中最高的NH值。NH是美國消防協(xié)會在NFPA704中定義的物質毒性系數，其值在NFPA 325 M或NFPA49中已列出。附表中給出了許多物質的NH值；對于新物質，可請工業(yè)衛(wèi)生專家?guī)椭_定。NFPA704對物質的NH分類為：NH0 火災時除一般可燃物的危險外，短期接觸沒有其他危險的物質；NH1 短期接觸可引起刺激，致人輕微傷害的物質，包括要求使用適當的空氣凈化呼吸器的物質；NH2 高濃度或短期接觸可致人暫時失去能力或殘留傷害的物質，包括要求使用單獨供給空氣的呼吸器的物質；

20、NH3 短期接觸可致人嚴重的暫時或殘留傷害的物質，包括要求全身防護的物質；NH4 短暫接觸也能致人死亡或嚴重傷害的物質。注：上述毒性系數NH值只是用來表示人體受害的程度，它可導致額外損失。該值不能用于職業(yè)衛(wèi)生和環(huán)境的評價。 2)負壓操作本項內容適用于空氣泄入系統(tǒng)會引起危險的場合。當空氣與濕度敏感性物質或氧敏感性物質接觸時可能引起危險，在易燃混合物中引入空氣也會導致危險。該系數只用于絕對壓力小于500mmHg(66661Pa)的情況。系數為050。如果采用了本項系數，就不要再采用下面“燃燒范圍內或其附近的操作”和“釋放壓力”中的系數，以免重復。大多數汽提操作，一些壓縮過程和少許蒸餾操作

21、都屬于本項內容。表壓=絕對壓力大氣壓 3)燃燒范圍或其附近的操作某些操作導致空氣引入并夾帶進入系統(tǒng)，空氣的進入會形成易燃混合物，進而導致危險。本條款將討論以下有關情況：(1)NF=3或NF=4的易燃液體貯罐，在貯罐泵出物料或者突然冷卻時可能吸入空氣，系數取050。打開放氣閥或在負壓操作中未采用惰性氣體保護時，系數為050。貯有可燃液體，其溫度在閉杯閃點以上且無惰性氣體保護時，系數也為050。如果使用了惰性化的密閉蒸汽回收系統(tǒng)，且能保證其氣密性則不用選取系數。(2)只有當儀表或裝置失靈時，工藝設備或貯罐才處于燃燒范圍內或其附近，系數為030。任何靠惰性氣體吹掃，使其處于燃燒范圍之外的操

22、作，系數為030，該系數也適用于裝載可燃物的船舶和槽車。若已按“負壓操作”選取系數，此處不再選取。(3)由于惰性氣體吹掃系統(tǒng)不實用或者未采取惰性氣體吹掃，使操作總是處于燃燒范圍內或其附近時，系數為080。 4)粉塵爆炸粉塵最大壓力上升速度和最大壓力值主要受其粒徑大小的影響。通常，粉塵越細，危險性越大。這是由于細塵具有很高的壓力上升速度和極大壓力伴生。本項系數將用于含有粉塵處理的單元，如粉體輸送、混合粉碎和包裝等。所有粉塵都有一定的粒徑分布范圍。為了確定系數，采用10粒徑，即在這個粒徑處有90粗粒子，其余10為細粒子。根據表8確定合理的系數。除非粉塵爆炸試驗已經證明沒有粉塵爆炸危險，否

23、則都要考慮粉塵系數。  5)釋放壓力操作壓力高于大氣壓時，由于高壓可能會引起高速率的泄漏，因此要采用危險系數。是否采用系數，取決于單元中的某些導致易燃物料泄漏的構件是否會發(fā)生故障。例如：己烷液體通過65cm2的小孔泄漏，當壓力為517kPa(表壓)時，泄漏量為272kgmin；壓力為2069kPa(表壓)時，泄漏量為上述的25倍即680kgmin。用釋放壓力系數確定不同壓力下的特殊泄漏危險潛能，釋放壓力還影響擴散特性。由于高壓使泄漏可能性大大增加，所以隨著操作壓力提高，設備的設計和保養(yǎng)就變得更為重要。系統(tǒng)操作壓力在20685kPa(表壓)以上時，超出標準規(guī)范的范圍(美國機械

24、工程師學會非直接火加熱壓力容器規(guī)范中第八章第一節(jié))。對于這樣的系統(tǒng)，在法蘭設計中必須采用透鏡墊圈、圓錐密封或類似的密封結構。參見圖2，根據操作壓力確定初始危險系數值。下列方程適用于壓力為06895kPa(表壓)時危險系數Y的確定。(譯者注：直接引用原文公式，故公式中的壓力即X值的單位應為“磅英寸2”)。Y=016109+161503(X1000)142879(X1000)2+05172(X1000)3 圖2 易燃、可燃液體的壓力危險系數圖 表9可確定壓力為06895kPa(表壓)的易燃、可燃液體的壓力系數(也包括圖2在內)。  用圖2中的曲線能直接確定閃

25、點低于60的易燃可燃液體的系數。對其他物質可先由曲線查出初始系數值，再用下列方法加以修正：(1)焦油、瀝青、重潤滑油和柏油等高粘性物質，用初始系數乘以07作為危險系數。(2)單獨使用壓縮氣體或利用氣體使易燃液體壓力增至103kPa(表壓)以上時，用初始系數值乘以12作為危險系數。(3)液化的易燃氣體(包括所有在其沸點以上貯存的易燃物料)，用初始系數值乘以13作為危險系數。確定實際壓力系數時，首先由圖2查出操作壓力系數，然后求出釋放裝置設定壓力系數，用操作壓力系數除以設定壓力系數得出實際壓力系數調整系數，再用該調整系數乘以操作壓力系數求得實際壓力系數。這樣，就對那些具有較高設定壓力和設計壓力的情

26、況給予了補償。注意調節(jié)釋放壓力使之接近于容器設計壓力是非常有利的。例如，對于使用易揮發(fā)溶劑，特別是氣態(tài)的反應，可以通過調節(jié)反應中釋放的溫度并根據反應物質及有關動力學數據，用計算機模擬來確定是否需要釋放壓力；但是在一些反應系統(tǒng)中并不需要釋放壓力。在一些特定場合，增加壓力容器的設計壓力以降低釋放的可能性是有利的，在有些場合也許能達到容器的最大允許壓力。 6)低溫本項主要考慮碳鋼或其他金屬在其展延或脆化轉變溫度以下時可能存在的脆性問題；如經過認真評價，確認在正常操作和異常情況下均不會低于轉變溫度，則不用系數。測定轉變溫度的一般方法是對加工單元中設備所用的金屬小樣進行標準擺錘式沖擊試驗，然后

27、進行設計，使操作溫度高于轉變溫度。正確設計應避免采用低溫工藝條件。系數給定原則為：(1)采用碳鋼結構的工藝裝置，操作溫度等于或低于轉變溫度時，系數取030。如果沒有轉變溫度數據，則可假定轉變溫度為10。(2)裝置為碳鋼以外的其他材質，操作溫度等于或低于轉變溫度時，系數取020。切記，如果材質適于最低可能的操作溫度，則不用給系數。 7)易燃和不穩(wěn)定物質的數量易燃和不穩(wěn)定物質數量主要討論單元中易燃物和不穩(wěn)定物質的數量與危險性的關系。分為3種類型，用各自的系數曲線分別評價。對每個單元而言，只能選取一個系數，依據是已確定為單元物質系數代表的物質。(1)工藝過程中的液體或氣體。該系數主要考慮可

28、能泄漏并引起火災危險的物質數量，或因暴露在火中可能導致化學反應事故的物質數量。它應用于任何工藝操作，包括用泵向貯罐送料的操作。該系數適用于下列已確定作為單元物質系數代表的物質：易燃液體和閃點低于60的可燃液體；易燃氣體；液化易燃氣；閉杯閃點大于60的可燃液體，且操作溫度高于其閃點時；化學活性物質，不論其可燃性大小(NR=2，3或4)。確定該項系數時，首先要估算工藝中的物質數量(kg)。這里所說的物質數量是在10min內從單元中或相連的管道中可能泄漏出來的可燃物的量。在判斷可能有多少物質泄漏時要借助于一般常識。經驗表明，取下列兩者中的較大值作為可能泄漏量是合理的：a工藝單元中的物料量；b相連單元

29、中的最大物料量。緊急情況時，通過遙控關閉閥門，使相連單元與之隔離的情況不在考慮之列。在正確估計工藝中物質數量之前，要回答的問題是“什么是最大可能的泄漏量?”當你熟悉了工藝后，做出判斷的結果與上述估算有較大差異時，只要確信你的結果可靠，就應當采用它。記?。簯{借你對工藝的熟悉和良好的判斷，總能使你得到更為符合實際的估算值。但要注意：如果泄漏物具有不穩(wěn)定性(化學反應性)時，泄漏量一般以工藝單元內的物料量為準。例：加料槽、緩沖罐和回流罐是與單元相連的一類設備，它們可能裝有比評價單元更多的物料?？墒?，如果這些容器都配備遙控切斷閥，則不能把它們看做是“與工藝單元相連的設備”。在火災、爆炸指數計算表的特殊工

30、藝危險的“G”欄中的有關空格中填寫易燃或不穩(wěn)定物質的合適數量。使用圖3時，將求出的工藝過程中的可燃或不穩(wěn)定物料總量乘以燃燒熱Hc(Jkg)，得到總熱量(J)。燃燒熱Hc可以從附表或化學反應試驗數據中查得。對于NR2或NR值更大的不穩(wěn)定物質，其Hc值可取6倍于分解熱或燃燒熱中的較大值。分解熱也可從化學反應試驗數據中查得。在火災、爆炸指數計算表的特殊工藝危險“G”欄有關空格處填入燃燒熱Hc(Jkg)值。由圖3工藝單元能量值查得所對應的危險系數?？偰芰恐蹬c曲線的相交點代表系數值。該曲線中總能量值X與系數Y的曲線方程為：(譯者注：從原文直接引用公式，故計算時式中的能量即X數值的單位應為英熱單位

31、5;109。本節(jié)以下各公式與此注相同。)lgY=017179+042988(lgX)037244(lgX)2+017712(lgX)30029984(lgX)4 圖3 工藝中的液體和氣體的危險系數 (2)儲存中的液體或氣體(工藝操作場所之外)。操作場所之外貯存的易燃和可燃液體、氣體或液化氣的危險系數比“工藝中的”要小，這是因為它不包含工藝過程，工藝過程有產生事故的可能。本項包括桶或儲罐中的原料、罐區(qū)中的物料以及可移動式容器和桶中的物料。對單個貯存容器可用總能量值(儲存物料量乘以燃燒熱而得)查圖4確定其危險系數；對于若干個可移動容器，用所有容器中的物料總能量查圖4確定系數。對

32、于不穩(wěn)定的物質，采取和F&EI表中G1相同的方法進行計算，即取最大分解熱或燃燒熱的6倍作為Hc，取燃燒熱值，其總能量計算如下：340100kg苯乙烯×405×106Jkg138×1012J340100kg乙基苯×419×106Jkg=141×1012J272100kg丙烯腈×319×106Jkg=87×1012J總能量366×1012J根據物質種類確定曲線：苯乙烯 類易燃液體(圖4曲線B)丙烯腈 類易燃液體(圖4曲線B)二乙基苯 類可燃液體(圖4曲線C)如果單元中的物質有幾種，則查圖4時

33、，要找出總能量與每種物質對應的曲線中最高的一條曲線的交點，然后再查出與交點對應的系數值，即為所求系數。在本例中總能量與各物質對應的最高曲線是曲線B，其對應的系數是100。注：美國消防協(xié)會NFPA30要求用堤壩將這些易燃物質分開存放。圖4中曲線A、B和C的總能量值(X)與系數(Y)的對應方程分別為：(譯者注：公式中X的單位為“英熱單位×109”。) 圖4 貯存中的液體和氣體的危險系數 曲線A：lgY=0289069+0472171(lgX)0074585(18X)20018641(lgX)3曲線B：lgY=0403115+0378703(lgX)046402(lgX

34、) 20015379(lgX)3曲線C：lgY0558394+0363321(lgX)0057296(lgX) 20010759(lgX)3(3)儲存中的可燃固體和工藝中的粉塵(圖5)。 圖5 貯存中的可燃固體工藝中的粉塵的危險系數 本項包括了儲存中的固體和工藝單元中的粉塵的量系數，涉及的固體或粉塵即是確定物質系數的那些基本物質。根據物質密度、點火難易程度以及維持燃燒的能力來確定系數。用儲存固體總量(kg)或工藝單元中粉塵總量(kg)，由圖5查取系數。如果物質的松密度小于1602kgm3，用曲線A；松密度大于1602kgm3，用曲線B。對于NR=2或更高的不穩(wěn)定物質，用單元

35、中的物質實際質量的6倍，查曲線A來確定系數(參見下例)。例：一座倉庫，不計通道時面積為1860 m2，貨物堆放高度為46 m，即容積為8500m3。若儲存物品(苯乙烯桶裝得多孔泡沫材料和紙板箱)的平均密度為352kgm3，則總質量為：352kgm3×8500m3=299000kg由于平均密度1602kgm3，故查曲線A，得量系數為154。假如在此場所存放的貨物是袋裝的聚乙烯顆?；蚣谆w維素粉末(其平均密度為449kgm3)，則總質量為：449kgm3×8500m3=3820000kg由于平均密度1602kgm3，故用曲線B查得量系數為092。泡沫或紙箱的火災負荷(依據總熱量

36、和密度)比袋裝聚乙烯顆粒和甲基纖維素粉末要小得多，但與較重的物質相比，它們更容易被點燃并維持燃燒?？傊?，較輕物質比較重物質具有更大的火災危險，即使是存儲量較小，也應有較大的量系數。圖5中曲線A、B的方程式分別為：(譯者注：直接引用原文公式，式中X的單位為磅)曲線A：lgY=0280423+0464559(lgX)028291(lgX)2+006218(lgX)3曲線B：lgY=0358311+0459926(lgX)0141022(lgX)2+002276(lgX)3 8)腐蝕雖然正規(guī)的設計留有腐蝕和侵蝕余量，但腐蝕或侵蝕問題仍可能在某些工藝中發(fā)生。此處的腐蝕速率被認為是外部腐蝕速率

37、和內部腐蝕速率之和。切不可忽視工藝物流中少量腐蝕可能產生的影響，它可能比正常的內部腐蝕和由于油漆破壞造成的外部腐蝕強得多，磚的多孔性和塑料襯里的缺陷都可能加速腐蝕。腐蝕系數按以下規(guī)定選?。?#183;腐蝕速率(包括點腐蝕和局部腐蝕)小于0127mma，系數為010；·腐蝕速率大于0127mma，并小于0254mma，系數為020；·腐蝕速率大于0254mma，系數為050；·如果應力腐蝕裂紋有擴大的危險，系數為075，這一般是氯氣長期作用的結果；·要求用防腐襯里時，系數為020。但如果襯里僅僅是為了防止產品污染，則不取系數。 9)泄漏連接頭和填

38、料處墊片、接頭或軸的密封處及填料處可能是易燃、可燃物質的泄漏源，尤其是在熱和壓力周期性變化的場所，應該按工藝設計情況和采用的物質選取系數。按下列原則選取系數：·泵和壓蓋密封處可能產生輕微泄漏時，系數為010。·泵、壓縮機和法蘭連接處產生正常的一般泄漏時，系數為030。·承受熱和壓力周期性變化的場合，系數為030。·如果工藝單元的物料是有滲透性或磨蝕性的漿液，則可能引起密封失效，或者工藝單元使用轉動軸封或填料函時，系數為040。·單元中有玻璃視鏡、波紋管或膨脹節(jié)時，系數為150。 10)明火設備的使用當易燃液體、蒸汽或可燃性粉塵泄漏時，

39、工藝中明火設備的存在額外增加了引燃的可能性。分為兩種情況選取系數：一是明火設備設置在評價單元中；二是明火設備附近有各種工藝單元。從評價單元可能發(fā)生泄漏點到明火設備的空氣進口的距離就是圖6中要采取的距離，單位用英尺表示。圖6中曲線A1用于：a確定物質系數的物質可能在其閃點以上泄漏的任何工藝單元；b確定物質系數的物質是可燃性粉塵的任何工藝單元。圖中曲線A2用于：確定物質系數的物質可能在其沸點以上泄漏的任何工藝單元。系數確定的方法：按照圖6用潛在泄漏到明火設備空氣進口的距離與相對應曲線(A1或A2)的交點即可得到系數值。曲線A1，A2中，可能的泄漏源距離(X)與系數(Y)對應的方程為(式中X的單位為

40、英尺)：曲線A1：曲線A2：如果明火設備本身就是評價工藝單元，則到潛在泄漏源的距離為0；如果明火設備加熱易燃或可燃物質，即使物質的溫度不高于其閃點，系數也取100。明火設備的使用系數不適用于明火爐。本項所涉及的任何其他情況，包括所處理的物質低于其閃點都不用取系數。 圖6 明火設備的危險系數 如果明火設備在工藝單元內，并且單元中選作物質系數的物質的泄漏溫度可能高于閃點，則不管距離多少，系數至少取010。對于帶有“壓力燃燒器”的明火設備，若空氣進氣孔為3m或更大且不靠近排放口之類的潛在的泄漏源時，系數取標準燃燒器所確定系數的5096；但是，當明火加熱器本身就是評價單元時，則系數

41、不能乘以5096。 11)熱油交換系統(tǒng)大多數交換介質可燃且操作溫度經常在閃點或沸點之上，因此增加了危險性。此項危險系數是根據熱交換介質的使用溫度和數量來確定的。熱交換介質為不可燃物或雖為可燃物但使用溫度總是低于閃點時，不用考慮這個系數，但應對生成油霧的可能性加以考慮。按照表10確定危險系數時，其油量可取下列兩者中較小者：油管破裂后15min的泄漏量；熱油循環(huán)系統(tǒng)中的總油量。熱交換系統(tǒng)中儲備的油量不計入，除非它在大部分時間里與單元保持著聯(lián)系。建議計算熱油循環(huán)系統(tǒng)的火災、爆炸指數時，應包含運行狀態(tài)下的油罐(不是油儲罐)、泵、輸油管及回流油管。根據經驗，這樣做的結果會使火災、爆炸指數較大。

42、熱油循環(huán)系統(tǒng)作為評價熱油系統(tǒng)時，則按“明火設備的使用”的規(guī)定選取系數。  12)轉動設備單元內大容量的轉動設備會帶來危險，雖然還沒有確定一個公式來表征各種類型和尺寸轉動設備的危險性，但統(tǒng)計資料表明，超過一定規(guī)格的泵和壓縮機很可能引起事故。評價單元中使用或評價單元本身是以下轉動設備的，可選取系數05：大于600馬力(1馬力7355W)的壓縮機，大于75馬力的泵，發(fā)生故障后因混合不均、冷卻不足或終止等原因引起反應溫度升高的攪拌器和循環(huán)泵；其他曾發(fā)生過事故的大型高速轉動設備，如離心機等。評價了所有的特殊工藝危險之后，計算基本系數與所涉及的特殊工藝危險系數的總和，并將它填入火災、爆

43、炸指數計算表中的“特殊工藝危險系數(F2)”的欄中。特殊工藝危險系數的計算：特殊工藝危險系數(F2)=基本系數+所有選取的特殊工藝危險系數之和工藝單元危險系數的計算：工藝單元危險系數(F3)=一般工藝危險系數(F1)×特殊工藝危險系數(F2)F3值范圍為：18，若F38則按8計。計算火災、爆炸危險指數(F&EI) 44 火災爆炸危險指數等級 火災、爆炸危險指數被用來估計生產事故可能造成的破壞。各種危險因素，如反應類型、操作溫度、壓力和可燃物的數量等，表征了事故發(fā)生概率、可燃物的潛能以及由工藝控制故障、設備故障、振動或應力疲勞等導致的潛能釋放的大小。根據直接

44、原因，易燃物泄漏并點燃后引起的火災或燃料混合物爆炸的破壞情況分為如下幾類：沖擊波或燃爆；初始泄漏引起的火災暴露；容器爆炸引起的對管道與設備的撞擊；引起二次事故其他可燃物的釋放。隨著單元危險系數和物質系數的增大，二次事故變得愈加嚴重。火災、爆炸危險指數(F&EI)是單元危險系數(F3)和物質系數(MF)的乘積。表11是F&EI值與危險程度之間的關系，它使人們對火災、爆炸的嚴重程度有一個相對的認識。  F&EI被匯總記入火災、爆炸指數計算表中。建議保存有關F&EI的計算和文件，以備日后檢查和校對。 45 安全措施補償系數 建造

45、任何一個化工裝置(或化工廠)時，應該考慮一些基本設計要點，要符合各種規(guī)范，如建筑規(guī)范和美國機械工程師學會(ASME)、美國消防協(xié)會(NFPA)、美國材料試驗學會(ASTM)、美國國家標準所(ANST)的規(guī)范以及地方政府的要求。除了這些基本的設計要求之外，根據經驗提出的安全措施也已證明是有效的，它不僅能預防嚴重事故的發(fā)生，也能降低事故的發(fā)生概率和危害。安全措施可以分為工藝控制、物質隔離、防火措施三類，其補償系數分別為C1，C2，C3。安全措施補償系數按下列程序進行計算并匯總于安全措施補償系數表中：直接把合適的系數填入該安全措施的右邊；沒有采取的安全措施，系數記為1；每一類安全措施的補償系數是該類

46、別中所有選取系數的乘積；C1×C2×C3計算便得到總補償系數；將補償系數填入單元危險分析匯總表中的第7行。所選擇的安全措施應能切實地減少或控制評價單元的危險。選擇安全措施以提高安全可靠性不是本危險分析方法的最終結果，其最終結果是確定損失減少的美元數或使最大可能財產損失降至一個更為實際的數值。當地的損失預防專家能幫助我們選擇各種合適的安全措施。下面列出安全措施及相應的補償系數并加以說明。 1)工藝控制補償系數(C1)(1)應急電源098。本補償系數適應于基本設施(儀表電源、控制儀表、攪拌器和泵等)具有應急電源且能從正常狀態(tài)自動切換到應急狀態(tài)。只有當應急電源與評價單元

47、事故的控制有關時才考慮這個系數。例如，在某一反應過程中維持正常攪拌是避免失控反應的重要手段，若為攪拌器配備應急電源就有明顯的保護功能，因此，應予以補償。在另種情況下，如聚苯乙烯生產中膠漿罐的攪拌，就不必設置應急電源來防止或控制可能出現的火災、爆炸事故。即使它能在正常電源中斷時保證連續(xù)作業(yè)，也不給予補償。(2)冷卻097，099。如果冷卻系數難保證在出現故障時維持正常的冷卻10min以上，補償系數為099；如果有備用冷卻系統(tǒng)，冷卻能力為正常需要量的15倍且至少維持10min時，系數為097。(3)抑爆084，098。粉體設備或蒸氣處理設備上安有抑爆裝置或設備本身有抑爆作用時，系數為084；采用防

48、爆膜或泄爆口防止設備發(fā)生意外時，系數為098。只有那些在突然超壓(如燃爆)時能防止設備或建筑物遭受破壞的釋放裝置才能給予補償系數，對于那些在所有壓力窗口器上都配備的安全閥、貯罐的緊急排放口之類常規(guī)超壓釋放裝置則不考慮補償系數。(4)緊急停車裝置096，098，099。情況出現異常時能緊急停車并轉換到備用系統(tǒng)，補償系數為098；重要的轉動設備如壓縮機、透平機和鼓風機等裝有振動測定儀時，若振動僅只能報警，系數為099；若振動儀能使設備自動停車，系數為096。(5)計算機控制093，097，099。設置了在線計算機以幫助操作者，但它不直接控制關鍵設備或經常不用計算機操作時，系數為099；具有失效保護

49、功能的計算機直接控制工藝操作時，系數為097；采用下列三項措施之一者，系數為093。關鍵現場數據輸入的冗余技術；關鍵輸入的異常中止功能；備用的控制系統(tǒng)。(6)惰性氣體保護094，096。盛裝易燃氣體的設備有連續(xù)的惰性氣體保護時，系數為096；如果惰性氣體系統(tǒng)有足夠的容量并自動吹掃整個單元時，系數為094。但是，惰性吹掃系統(tǒng)必須人工啟動或控制時，不取系數。(7)操作指南或操作規(guī)091099。正確的操作指南、完整的操作規(guī)程是保證正常作業(yè)的重要因素。下面列出最重要的條款并規(guī)定分值：開車05；正常停車05；正常操作條件05；低負荷操作條件力5；備用裝置啟動條件(單元循環(huán)或全回流)05；超負荷操作條件1

50、0；短時間停車后再開車規(guī)程10；檢修后的重新開車10；檢修程序(批準手續(xù)、清除污物、隔離、系統(tǒng)清掃)15；緊急停車15；設備、管線的更換和增加20；發(fā)生故障時的應急方案30。將已經具備的操作規(guī)程各項的分值相加作為下式中的X，并按下式計算補償系數：如果上面列出的操作規(guī)程均已具備，則補償系數為：此外，也可以根據操作規(guī)程的完善程度，在091099的范圍內確定補償系數。(8)活性化學物質檢查091，098。用活性化學物質大綱檢查現行工藝和新工藝(包括工藝條件的改變、化學物質的貯存和處理等)，是一項重要的安全措施。如果按大綱進行檢查是整個操作的一部分，系數為091；如果只是在需要時才進行檢查，系數為09

51、8。采用此項補償系數的最低要求是至少每年操作人員應獲得1份應用于本職工作的活性化學物質指南，如不能定期地提供則不能選取補償系數。(9)其他工藝過程危險分析091098。幾種其他的工藝過程危險分析工具也可用來評價火災、爆炸危險。這些方法是：定量風險評價(QRA)，詳盡的后果分析，故障樹分析(FTA)，危險和可操作性研究(HAZOP)，故障類型和影響分析(FMEA)，環(huán)境、健康、安全和損失預防審查，故障假設分析，檢查表評價以及工藝、物質等變更的審查管理。相應的補償系數如下：定量風險評價 091詳盡的后果分析093故障樹分析(FTA) 093危險和可操作性研究(HAZOP)094故障類型和影響分析(

52、FMEA) 094環(huán)境、健康、安全和損失預防審查096故障假設 096檢查表評價098工藝、物質等變更的審查管理098定期開展上面所列的任一危險分析時，均可按規(guī)定取相應的補償系數。如果只是在必要時才進行一些危險分析，可他細斟酌后取較高一些的補償系數。若總補償系數確切，人皆可利用。 2)物質隔離補償系數(C2)(1)遠距離控制閥096，098。如果單元備有遙控的切斷閥以便在緊急情況下迅速地將貯罐、容器及主要輸送管線隔離時，系數為098；如果閥門至少每年更換一次，則系數為096。(2)備用泄料裝置096，098。如果備用貯槽能安全地(有適當的冷卻和通風)直接接受單元內的物料時，補償系數為

53、098；如果備用貯槽安置在單元外，則系數為096；對于應急通風系統(tǒng)，如果應急通風管能將氣體、蒸氣排放至火炬系統(tǒng)或密閉的受槽，系數為096。正常的排氣系統(tǒng)減少了周圍設備暴露于泄漏出的氣體、液體中的可能性，因而也給予補償。與火炬系統(tǒng)或受槽連接的正常排氣系統(tǒng)的補償系數為098。連接聚苯乙烯反應器和貯槽的排風系統(tǒng)即為一例。(3)排放系絡091，095，097。為了自生產和貯存單元中移走大量的泄漏物，地面斜度至少要保持2(硬質地面1)，以便使泄漏物流至尺寸合適的排放溝。排放溝應能容納最大貯罐內所有的物料再加上第二大貯罐10的物料以及消防水1h的噴灑量。滿足上述條件時，補償系數為091。只要排放設施完善，

54、能把貯罐和設備下以及附近的泄漏物排凈，就可采用補償系數091。如果排放裝置能匯集大量泄漏物料，但只能處理少量物料(約為最大貯罐容量的一半)時，系數為097；許多排放裝置能處理中等數量的物料時，則系數為095。貯罐四周有防護堤以容納泄漏物時不予補償。倘若能將泄漏物引至一蓄液池，蓄液池的距離至少要大于15m；蓄液池的蓄液能力要能容納區(qū)域內時最大貯罐的所有物料再加上第二大貯罐盛裝物料的10以及消防水，此時補償系數取095。倘若地面斜度不理想或蓄液池距離小于15m時不予補償。(4)連鎖裝置098。裝有連鎖系統(tǒng)以避免出現錯誤的物料流向以及由此而引起的不需要的反應時，系數為098。此系數也能適用于符合標準的燃燒器。 3)防火措施補償系數(C3)(1)泄漏檢測裝094，098。安裝了可燃氣體檢測器，但只能報警和確定危險范圍時，系數為098；若它既能報警又能在達到燃燒下限之前使保護系統(tǒng)動作，此時系數為094。(2)鋼質結構095，097，098。防火涂層應達到的耐火時間取決于可燃物的數量及排放裝置的設計情況。如果采用防火涂層，則所有的承重鋼結構都要涂覆，且涂覆高度至少為5m，這時取補償系數為098；涂覆高度大于5