[摘要]道氏火灾爆炸指数评价法应用于确定物质、设备及作业场所潜在危险性的原理和步骤,定量计算事故可能导致的危害程度和停产损失。为事故的预测和防范提供了科学依据,为安全生产管理评价工作提供了独特的评价方法。
[关键词]火灾爆炸 指数 评价 应用
1 引 言
道氏火灾爆炸指数法是美国道氏化学公司于1964年在《化工过程及生产装置的火灾爆炸危险度评价法及其相应措施》中提出的。在以后的20多年里,该公司的火灾爆炸指数法在第一版的基础上,不断对其的实用性与合理性进行了调整,已先后修改了5次,并于1987年发表了第六版。由于它方法独特,且易于掌握,对千差万别的化工生产、贮运和使用过程的危险性,都能较客观地进行评价,受到工业发达国家的重视。如在日本、英国等国及有关企业,受其启发,也先后开发、制定了适合本国及本企业的多种派生方法,如“匹田教授法”、“蒙德(Mond)法”等。评价范围也进一步得到扩展,除适用于化工生产、贮运外,还适用于供水(汽)系统、污水处理系统、配电系统以及整流器、变压器、锅炉、发电机等设备和具有一定潜在危险的中试装置等。
道氏火灾爆炸指数评价法也在我国开始应用,笔者仅做一些初步探讨。
2 道氏火灾爆炸指数评价法的原理及评价程序(第六版)
1)道氏火灾爆炸指数评价法的原理
利用工艺过程中的物质、设备及物料量等数据,通过逐步推算的方式,求出火灾、爆炸危险性大小的方法。评价过程中所使用的数据来自以往的事故统计、物质的潜在能量及现行防灾措施的经验数据等。
2)火灾爆炸指数评价的目的
①确定危险场所的火灾、爆炸危险性大小;
②找出可导致事故发生及扩大灾情的设备;
③将潜在的火灾、爆炸危险性纳入安全管理。
3)火灾爆炸指数评价法的程序
①确定评价单元 是指选择评价的对象,依据的重要参数有:a.物质的潜在化学能;b.危险物质数量;c.资金密度;d.操作压力与温度;f.以往事故的发生情况等。
②物质系数 是表达物质由于燃烧或化学反应引起的火灾、爆炸过程中潜在能量释放的尺度,用符合MF表示。可燃性气体及液体的MF值可根据其可燃性等级Nr和化学活性(不稳定性)等级Nr的值,通过查表求得;可燃性粉尘的MF值,可按粉尘的可燃性等级S和化学活泼性等级Nr查表获得。混合物的物质系数,一般用实验方法求取或选用混合物中MF最高的物质值。
③单元危险系数F 是反映所评价单元潜在危险性的指标。它等于一般工艺过程危险系数F和特殊工艺过程危险系数F的乘积。
即:F=F×F (1)
F之所以为F和F之积,是因为它包含了F和F中的“危险因素”,具有交变作用。F的值等于其基本系数(其值一般为1)与放热反应、吸热反应、物料的贮运和输送、封闭结构单元或室内单元、通道、排放和泄漏等6项内容的危险系数之和。F的值等于其基本系数(其值一般为1)与毒性物质、负压、在燃烧范围内或附近操作、粉尘爆炸、压力等12项内容的危险系数之和。
④火灾爆炸指数 是反映火灾爆炸事故可能造成的破坏情况的指标,用符号F&E表示。
F&E=F×MF (2)
⑤单元危害系数DF 表示单元中危险物质能量释放造成火灾或爆炸事故的综合效应。单元危害系数DF是F和MF的非线性函数,可查图获得。
⑥影响范围(影响区域) 是表示在所评价的单元内发生火灾,爆炸往往产生立体上的同心圆柱型破坏,因此,在考虑影响区域时,一般是计算影响区域半径R。
计算公式为:R=0.256×F&E(米) (3)
⑦基本最大可能财产损失(基本MPPD)和实际最大可能财产损失(实际MPPD) 分别表示影响区域内有关设备的价值基本损失值和实际损失值。
基本MPPD=原成本×0.82×升级系数 (4)
实际MPPD=基本MPPD×安全修正系数 (5)
原成本×0.82是根据大量统计得出的基本MPPD的一个期望值,如影响区域内设备很新或很旧,设备参加保险等,基本MPPD就会偏离这个期望值。故在式(4)中乘以一个升级系数加以修正。安全措施修正系数是工艺控制系数C,危险物质隔离系数C、防火设施系数C三者的乘积,其值范围在0—1之间,它反映了安全措施的好坏对事故可能造成的损失的影响。
⑧最大可能工作日损失MPDO 表示事故引起的业务中断天数,其值可根据统计数据估算,也可查图获取。
上述计算公式是根据统计数据归纳出的经验公式,实际应用时按具体情况予以修正。
3 道氏火灾爆炸指数评价法的应用实例
道氏火灾爆炸指数评价法的应用很广,笔者以哈尔滨工业大学运输部汽油库为例,说明其评价应用过程。
1)汽油库概况
哈尔滨工业大学运输部汽油库位于工大运输部汽车库院内,东南角,为半地下建筑形式,占地面积300平方米,周围500平方米内无居民居住,也没有工业性建筑。汽油库内有储油罐6个,其中每罐装汽油20吨的有4个,装柴油8吨的1个,装柴油4吨的1个。
2)火灾爆炸指数的计算
①F的计算:根据该汽油库的具体情况,参照道氏法第六版有关系数的选择及确定标准,得到基本系数为1,物质处理和输送的危险系数为1.05,封闭式结构单元的危险系数为0.90,通道修正系数为0.35,其它修正系数为0,则:
F=1+1.05+0.90+0.35=3.30
②F的计算:根据该汽油库的具体条件及道氏法第六版的有关规定:得基本系数为1,负压操作的修正系数为0.50,低温的危险系数为0.30,罐装可燃性液体的修正系数为0.50,腐蚀与磨损危险系数为0.40,其余修正系数为0,则:
F=1+0.50+0.30+0.50+0.40=2.70
③F的计算:根据式(1)得:
F=3.30×2.70=8.91
根据道氏第六版F最高值为8,故这里的F的值只能取8。
④MF的计算:按汽油物质系数MF值查道氏法第六版附录A:得MF=16。柴油的MF值为10,取最高值MF=16。
⑤F&E的计算:根据式(2)得:
F&E=8×16=128
3)影响区域半径R的计算,由式(3)得:
R=0.256×128=32.77(米)
影响区域的面积为3372平方米。
4)单元危险系数DF的计算
根据DF与F和MF的关系曲线,查得DF=0.68
5)基本MPPD和实际MPPD的计算
经财务核算和估算,影响区域内设备财产的价值约450万元,升级系数取值为1,安全措施修正系数经计算得0.45,根据式(4)和式(5)得到:
基本MPPD=450×0.82×1=369(万元)
实际MPPD=369×0.45=166(万元)
按1美元约等于8元人民币计算:
166÷8=20.75(万美元)
6)MPDO损失日的确定
根据MPPD的值,查出MPDO曲线图,知MPDO损失日为(4—15)天。
7)计算结果分析
根据F&E、R、DF、MPPD及停产损失的计算结果可知,在半径为R=32.77米的园形影响区域内遭70%破坏,停产的直接损失约282万元人民币。
由于F&E值达到128,高于一级危险点标准值120(注),所以该汽油库被确定为一级危险点,应按一级危险点的要求实行安全管理。
注:危险点等级表根据参考文献《危险点控制与管理》。