预先危险分析法与道化学火灾爆炸指数法在涂料生产与储存安全管理中的应用

2017-08-07王小辉

电镀与涂饰 2017年14期

关键词：危险性储存火灾

王小辉

（广东环境保护工程职业学院，广东佛山 528216）

预先危险分析法与道化学火灾爆炸指数法在涂料生产与储存安全管理中的应用

王小辉

（广东环境保护工程职业学院，广东佛山 528216）

针对某涂料生产企业的生产和储存单元分别进行预先危险性评价(PHA)和道化学火灾爆炸指数(F&EI)评价，逐步找出中毒、窒息以及火灾、爆炸事故的原因，并提出安全对策措施与建议。

涂料；生产；储存；预先危险性分析；化学火灾爆炸指数；安全评价；对策

Author’s address: Guangdong Vocational College of Environmental Protection Engineering, Foshan 528216, China

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[1-2]。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[1-2]。

本文以某普通涂料生产企业为例，对其生产场所和甲类[3]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

续表1 分析可能发生的火灾、爆炸事故Table 1 (continued) Analysis on possible fire and explosion accidents

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[3]，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[1-2]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F1Table 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F2Table 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′[8]

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

表6 工艺控制补偿系数C1Table 6 Process control credit factor C1

表7 物质隔离补偿系数C2Table 7 Material isolation credit factor C2

表8 防火措施补偿系数C3Table 8 Fire protection credit factor C3

3. 8 确定暴露面积[8]

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[8]，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[8]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[9-11]。

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。

[1] 蔡庄红, 黄庭刚. 安全评价技术[M]. 2版. 北京: 化学工业出版社, 2014.

[2] 张乃禄. 安全评价技术[M]. 2版. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2011.

[3] 王小辉, 赵淑楠. 危险化学品安全技术与管理[M]. 北京: 化学工业出版社, 2016.

[4] 张海峰. 危险化学品安全技术全书(第一卷)[M]. 2版. 北京: 化学工业出版社, 2008.

[5] 陈建国. 预先危险性分析法在化工生产中的应用[J]. 技术与市场, 2014, 21 (12): 72-74.

[6] 刘庆江. 几种安全评价方法在某化工企业中的应用[D]. 天津: 天津大学, 2015.

[7] 陈娇领. 预先危险性分析法在甲醇钠生产中的应用[J]. 河北化工, 2012, 35 (11): 72-73, 76.

[8] Dow Chemical Company. Dow’s Fire & Explosion Index Hazard Classification Guide [M]. 7th ed. New York: American Institute of Chemical Engineers, 1994.

[9] 王丽敏, 翟润培, 孙友平, 等. 道化学火灾、爆炸危险指数法在1,3丁二烯聚合安全性评价中的应用[J]. 中国安全生产科学技术, 2012, 8 (5): 96-100.

[10] 席铁峰. 粗苯生产火灾爆炸危险性分析及评价[D]. 天津: 天津大学, 2014.

[11] 刘学武, 杨涛, 林晖. 火灾爆炸指数法用于加氢厂房的安全评价[J]. 安全、健康和环境, 2010, 10 (6): 38-40.

[ 编辑：温靖邦 ]

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Application of preliminary hazard analysis and DOW’s fire and explosion index assessment to safety management of paint production and storage

WANG Xiao-hui

The production and storage units of a paint manufacturer were evaluated by PHA (preliminary hazard analysis) and DOW’s F&EI (fire and explosion index) assessment, respectively. The causes of intoxication, suffocation, fire and explosion accidents were found out. Some countermeasures and advices for safety management were given.

paint; production; storage; preliminary hazard analysis; fire and explosion index; safety assessment; countermeasure