DOW 评价分析法的在工业窑炉的应用研究

滨州盟威戴卡轮毂有限公司 曹汝森

工业窑炉作为一种应用十分广泛的热工加热设备，其主要功能是对物料或工件进行冶炼、焙烧、烧结、熔化、加热等。按照供热方式，人们通常将工业炉窑分为两类：一类是燃料炉窑，通过燃料（固体、液体或气体燃料）的燃烧利用窑炉内的燃烧热量对工件或金属进行加热；另一类是电窑炉，将电能转化为热能进行工件或金属的加热。本文试利用道化学分析法对第一类工业窑炉火灾爆炸危险性进行研究分析。

■工业窑炉爆炸危险性分析

第一类工业窑炉的火灾爆炸危险性主要体现在以下几个方面。

（1）燃料的易燃易爆性

目前在环保和安全双重监管下，绝大多数工业窑炉以天然气为燃料对工件和金属加热。天然气属于易燃气体，爆炸极限5%～14%，最小点火能0.28mJ，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。天然气这些特点都增加了工业窑炉的火灾爆炸的危险性。

（2）高温熔融金属的爆炸性

熔融金属的爆炸通常发生于金属冶炼环节，此类事故一般会伴有高温灼烫、机械伤害、爆炸等次生事故。高温熔融金属爆炸性属于物理爆炸，其原理是当液态的高温金属遇到水时，金属急速固化释放出大量的热，同时释放热引起水的汽化，汽化的高温水蒸气瞬时膨胀，最终导致爆炸事故。如2017 年滨州8.19 铝水爆炸事故，魏桥创业集团铝母线铸造分厂发生铝水爆炸伤人事故，最终造成20 人死亡，59 人受伤（重伤13 人），直接经济损失达665 万元。

（3）工业窑炉应急的复杂性

综合考虑工业窑炉的消防救援，既有天然的易燃易爆和毒性，又有熔融金属的遇水爆炸性。应急救援的复杂性对救援方法、救援器材、救援人员、救援程序、人员意识、技能水平等提出了更高的要求。工业窑炉作为企业安全管理的难点和重点，探究工业窑炉火灾爆炸危险性、预估企业损失、为后续管理提供可借鉴的依据具有积极意义。

■评价方法选择简介

道化学（DOW）评价法，即火灾与爆炸危险指数法，是道化学公司最早提出、最早开发、应用最为广泛的综合评价方法。道化学评价法是利用工艺过程中的物质、设备等数据进行计算,求出其火灾爆炸的潜在危险的定性评价法。

道化学火灾、爆炸指数评价方法的特点是:

（1）整个评价是基于对物质危险性和工艺过程危险性的评价，一定程度上能够反映系统的最大潜在危险，预测事故导致的危害程度与停产损失。

（2）虽然评价过程中将以往工作经验量化为数据，但道化学评价法仍属于定性评价。

（3）道化学评价法是根据系统中物质、工艺的危险性评价的，未考虑人、环境、管理三方面的因素，在后期管理过程中需进行相应的风险辨识。

■火灾爆炸指数法的评价

火灾爆炸指数评价法如图1 所示。

图1 火灾爆炸指数评价法

■火灾爆炸指数法的实施

本文以公司T 型窑炉为评价单元来进行分析，T 窑炉的主要作用是以天然气为燃料进行金属（A356）的融化。T 窑炉熔炼过程涉及危险物质包括天然气、熔融态金属。本文创新性的将熔融态的金属作为一种化学物质来进行探究，以期获得对窑炉较为完整有效的火灾爆炸危险性的评价结果。

（1）确定天然气、熔融金属的物质系数

天然气物质系数的确定，由于天然气主要成分(80%以上）是CH4,CH4根据DOW 化学评价法（第七版）物质系数和特性表查的数值为21。

熔融金属的物质系数确定,则需要根据他的易燃危险性系数NF 和反应危险性系数NR 按照NFPA325M 确定，并依照温度修正后确定物质系数,最终求得物质系数为14。熔融金属A356 物质系数的确定如表1 所示。

表1 熔融金属A356 物质系数的确定

（2）计算窑炉单元的危险系数和火灾、爆炸指数。工业窑炉火灾爆炸指数计算表如表2 所示。

表2 T 工业窑炉火灾爆炸指数计算表

（3）确定安全措施补偿系数。安全措施补偿系数计算表如表3 所示。

表3 安全措施补偿系数计算表

（续）

（4）评价单元危险等级的确定。危险等级补偿前后对照表如表4 所示。

表4 危险等级补偿前后对照表

根据火灾爆炸指数分级表（表5）熔融金属、天然气的火灾爆炸危险性在采取安全措施后，危险等级发生了明显变化，最终火灾爆炸直接判定为较轻，属于可控范围。但是暴露区域的大小同样表明事故发生时会影响的区域的大小。为准确评价影响区域的大小，结合实际情况建立以暴露区域为底面积，以暴露半径为高的柱状数学模型，通过数学模型可以较为直观的表面工业窑炉单元所处环境承受风险的大小。

表5 F&EI 与危险等级分类

■结束语

利用道化学评价法在对工业窑炉的火灾爆炸危险性进行评价发现，采取一定的安全措施后，熔融金属、天然气的爆炸半径、爆炸体积明显降低，降低幅度约44%左右。评价危险等级将为较轻。综合评价工业窑炉的火灾爆炸危险性虽然明显降低，但仍需要加强管控、加大应急演练的力度、不断提高人员的操作技能。假设由于熔融金属泄露爆炸引发天然气爆炸，现场则不得使用消防水、消防水雾、泡沫灭火器等措施，与此同时还需要加强救援人员的个体防护能力。

相信随着技术的不断进步，消防救援设备的不断更新，在不断增强防火设施的情况下，工业窑炉的火灾爆炸的损失可以进一步降低。