危险化学品生产环节火灾爆炸事故原因及重要度研究

姜 伟副教授 杨 宁 李吉祥 武宗豪 宁子淇

(1.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院，北京 100083；2.威海市能源事业发展中心，山东 威海 264299)

0 引言

危险化学品(以下简称“危化品”)事故易发生在生产环节，事故类型多为爆炸类事故。据统计，生产环节重特大事故中，爆炸事故占63.09%[1-2]。由于危化品生产环节爆炸事故危险大、原因种类繁多且原因之间存在复杂关系。因此，对事故原因之间关系进行分析，并找到影响危化品生产环节爆炸事故的主要因素，对危化品安全有着重要意义。

关于危化品事故的研究，狄莎莎等[3]利用典型蝴蝶结数学模型将爆炸事故原因树和爆炸事件原因树相互作用结合，对“11.22”中石化东黄输油管道油气泄漏爆炸事故发生的主要原因和其他后果进行分析；袁利伟[4]通过对危化品典型事故案例的剖析，归纳总结火灾、爆炸事故的事故致因模式，建立事故伤害数学模型；陈日辉等[5]运用事故树分析法对导致酒精储罐区发生火灾爆炸的原因进行分析，建立酒精储罐火灾爆炸事故树模型，然后计算确定事故树中各类事件的重要程度及各类事件间的关系；Baksh等[6]使用贝叶斯网络方法计算液化天然气火灾爆炸事故不良事件发生的后验概率；Halloul等[7]为了识别和评估原油罐着火爆炸的风险，提出一种新的模糊故障树分析方法与专家访谈相结合。根据国内外学者研究，可以看出目前主要使用事故致因模型对危化品事故原因进行定性或定量的研究，但是危化品事故原因复杂，这些研究并不能清晰分析事故原因的重要度和主要原因。因此，为全面获得危化品生产环节火灾爆炸事故原因，建立各原因之间的联系，本文将AcciMap模型与网络层次分析法(Analytic Network Process，ANP)结合，建立对危险化学品生产环节火灾爆炸事故的原因重要度分析方法，并以某化工厂“5.22”火灾爆炸事故为例进行验证。

1 研究方法分析

1.1 AcciMap模型

AcciMap模型是Rasmussen于l997年提出的系统事故致因模型，该方法从政府政策与预算、监管机构与协会、相关企业管理、技术和运营管理、事故进程与人员活动、设备与环境等维度分析事故致因及其相互关系[8]。

AcciMap模型可用于各种社会技术系统环境中，能够在立法、法规和组织因素影响的同时，更全面地了解事故的发生方式和原因[9]。目前，AcciMap模型已在医疗、交通、火灾爆炸等多个领域进行应用[10-12]，可以更好地阐述复杂事故的原因，补充社会技术系统的各个级别。学者运用AcciMap模型对事故层次进行划分与补充，在法律、政府、监管、企业、从业者、设备环境各方面全面分析事故原因[13]。AcciMap模型对于危化品爆炸事故原因分析有应用价值，可以深层次挖掘补充事故原因，并且建立各层级原因之间的联系[14]。

1.2 网络层次分析法(ANP)

通过AcciMap模型对危化品爆炸事故的影响因素进行定性分析，并在此基础上结合ANP对其中的原因进行定量计算，以达到定性分析与定量分析相结合的目的。

Thomas[15]于1996年提出ANP，是一个有力的决策模型，应用行业广泛，目前许多学者将此方法应用于方案的选取、优先级的确定等工作中，可以量化指标，用数字来清晰比较。

ANP主要有2种应用：一种是直接应用已有的网络结构研究，建立相应的指标体系或评估模型，如BOCR(Benefits，Opportunities，Costs and Risks)分析网、模糊分析网络[16-20]；另一种是结合其他方法一起进行应用，如灰色模糊评价法、模糊综合评价法、人因分析和分类系统模型、决策试验和评价试验法、模糊数据包络分析等[21-29]。将ANP运用到危化品生产环境爆炸事故原因中，通过量化各种原因指标，或将不能量化的多个原因指标共同分析，可以充分考虑不同层面元素之间的关联性或反馈关系。

本文使用yaanp软件进行ANP分析。yaanp软件是一个基于ANP的综合评估助手软件，它可以为使用ANP的决策过程提供模型的构建和计算[30]。

1.3 AcciMap模型与ANP的结合

通过上述分析可以看出，利用AcciMap模型可以定性分析危化品生产环节爆炸事故原因，编制出原因列表，并建立各层级原因之间的联系。然后运用ANP对AcciMap模型分析出的事故原因构造网络层次的典型结构，通过绘制网状图建立事故原因连接，对存在关联的原因运用1-9分度法进行重要性两两对比，构造ANP超矩阵计算事故原因权重，具体计算可由yaanp软件实现，完成原因定量计算，最终实现事故原因重要度分析。

2 事故原因权重分析

2.1 事故描述

2019年5月22日4∶30左右，某化工车间气分岗位当班操作工陈某，按照内主操郭某安排，先到气分装置2层V401罐进行脱水操作，完成后至3层V402(操作压力1.82MPa)进行脱水操作。陈某用F型铁质扳手打开靠近V402体的根部，开度约一半，再开远端，先旋开2圈左右，在看到V402底部脱水管口有水排出后，又旋开了一圈。在水已排净，丙烷气体从脱水管道喷出后，陈某未能及时关闭远端，喷出的气体遇静电起火，随即陈某用F型铁质扳手关闭远端，旋关了1.5圈后，由于此时火势加大，未完全关闭，随后陈某又尝试关闭靠近V402罐体的根部，但火势较大，已无法控制，进而导致燃爆，陈某双手受伤。

2.2 事故原因分析

根据AcciMap模型划分的系统层级，结合事故调查报告中事故过程描述，将事故原因分为法规与公司管理、人的不安全行为、物料设备与环境3个方面，具体事故原因指标，见表1。

表1 某化工厂“5.22”事故原因分析

根据表1，得到法规与公司管理、人的不安全行为、物料设备与环境3个层面的原因，但是这些原因之间并不相互独立，原因之间相互影响，存在关联，接下来将使用ANP对化工厂事故原因进行权重分析。

2.3 事故原因权重分析

首先根据 AcciMap 模型，对表1中各层级原因进行分析，建立各层级原因之间的联系，然后运用yaanp软件对各原因进行网络层次分析，计算得到各原因的权重，对事故原因进行重要度比较，得到影响本次事故的主要原因，构建的事故原因ANP网络，如图1。

图1 某化工厂“5.22”事故原因ANP模型

根据表1，将导致事故发生的各种原因因素组成元素集U：

U={a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7，b1，b2，b3，c1，c2，c3，c4，c5，c6，c7}

建立事故原因的网络层次结构之后，设定集成公式为默认公式，即默认的加权平均方式。在选择备选方案时默认不设定备选方案，将在计算结果中展示所有评价标准的权重，即展示事故原因的重要度。

运用专家打分法对各个原因之间的关系进行重要性的比较，运用1-9分度方法对各个原因性指标之间的关系进行两两之间的打分，并进行归一化处理，得到无权重超矩阵。依据表1中各层级原因制作专家打分表，包括打分内容与指标赋值，见表2。邀请2位应急管理专家、2位化工企业工作者，依据经验对表2进行打分。根据收集到的专家打分结果，平均处理分值之后，将分数输入yaanp软件。

表2 打分内容与指标赋值

依据1-9分度法，将专家打分情况输入yaanp系统中，所有原因因素都按照与事故发生的关联性进行比较，得到事故原因指标权重值，见表3。

表3 事故原因权重值

根据表3，最终得到事故原因一级指标权重A为：

A=[0.457 934，0.416 061，0.126 005]

事故原因二级指标的权重分别为：

A1=[0.178 284，0.101 815，0.119 230，0.061 213，0.106 213，0.097 606，0.044 441]

A2=[0.002 226，0.027 009，0.094 322]

A3=[0.013 919，0.034 843，0.019 971，0.020 582，0.027 376，0.016 318，0.037 633]

一致性检验结果为：

0.008 849<0.1

故该判断矩阵的计算方法所得到的结果之间的一致性可以被接受，即所计算得到的各项事故原因指标权重系数可以被接受。

根据分析结果可以看出，3个层级原因中，造成事故发生的原因集中在法规和公司管理层面，且安全培训不到位、操作规程存在缺陷、操作过程中未明确脱水量以及脱水作业规定未通过评审4项为事故主要影响原因，其权重值均超过0.1。

3 结论

(1)根据AcciMap模型，对某化工厂“5.22”火灾爆炸事故原因进行分析，得到法规与公司管理、人的不安全行为和物料设备与环境3个层级的原因。进而对3个层级原因继续进行分析，分别得到3个层级对应7、3、7个事故原因二级指标，并建立了事故原因二级指标之间的联系。

(2)根据建立的事故原因ANP模型，运用yaanp软件进行网络层次方法对事故原因进行重要度量化计算，得到3个层级中造成事故发生的原因集中在法规和公司管理层面，且安全培训不到位、操作规程存在缺陷、操作过程中未明确脱水量以及脱水作业规定未通过评审4项为事故主要影响原因。