道化學計算實例

道化學火災、爆炸危險指數(shù)評價法美國道化學公司以已往的事故統(tǒng)計資料及物質的潛在能量和現(xiàn)行安全措施為依據(jù)，定量地對工藝裝置及所含物料的實際潛在火災、爆炸和反應危險性進行分析評價。自1964年開發(fā)第一版以來，歷經二十多年，在1993年推出了第七版。在危險化學品評價上更臻完善、更趨成熟。1）道化學分析評價的目的 量化潛在火災、爆炸和反應性事故的預期損失； 確定可能引起事故發(fā)生或使事故擴大的裝置； 向有關部門通報潛在的火災、爆炸危險性； 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）選擇工藝單元選擇恰當工藝單元的重要參數(shù)有下列六個： 潛在的化學能（物質系數(shù)）； 工藝單元中危險物質的數(shù)量； 資金密度（每平方米美元數(shù)）； 操作壓力和操作溫度； 導致火災、爆炸事故的歷史資料； 對裝置起關鍵作用的單元。一般參數(shù)值越大，則該工藝單元就越需要評價。該方法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2270千克或2.27立方米。因此，若單元內物料較少，則評價結果有可能被夸大。一般，所處理的易燃、可燃或者化學活性物質的量至少為454千克或0.454立方米，評價結果才有意義。3）評價計算 火災、爆炸危險指數(shù)（F&EI）a.物質系數(shù)（MF）的選取物質系數(shù)是表述物質在燃燒或其他化學反應引起火災、爆炸時釋放能量大小的內在特性，是一個最基礎的數(shù)值。它是由美國消防協(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。b.一般工藝危險系數(shù)（F1）的選取選取項包括“基本系數(shù)、放熱化學反應、吸熱反應、物料處理與輸送、封閉式或室內工藝單元、通道、排放、泄漏控制”等7個取值項?；鞠禂?shù)取1.00，其它6項根據(jù)實際情況具體取值，無危險時系數(shù)用0.00。一般工藝危險系數(shù)為7項取值之和。c.特殊工藝危險系數(shù)（F2）的選取選取項包括“基本系數(shù)、毒性物質、負壓操作、接近易燃范圍的操作、粉塵爆炸、壓力、低溫、物質的量和燃燒熱、腐蝕與磨損、泄漏、使用明火設備、熱油熱交換系統(tǒng)、傳動設備”等13個取值項?；鞠禂?shù)取1.00，其它12項根據(jù)實際情況具體取值，無危險時系數(shù)用0.00。一般工藝危險系數(shù)為13個取值之和。d.工藝單元危險系數(shù)（F3）的計算工藝單元危險系數(shù)為一般工藝危險系數(shù)和特殊工藝危險系數(shù)的乘積。即：F3F1F2工藝單元危險系數(shù)的范圍為18。若F3大于8時則按8計。e.火災、爆炸危險指數(shù)F&EI是工藝單元危險系數(shù)F3和物質系數(shù)MF的乘積。即：F&EIF3MF。 危險等級火災、爆炸指數(shù)（F&EI）與危險等級的關系見下表。F&EI值160619697127128158158危險程度最低較低中等高非常高危險等級 暴露區(qū)域半徑（R）暴露半徑表明了生產單元危險區(qū)域的平面布置，它是一個以工藝設備關鍵部位為中心，以暴露半徑為半徑的圓。事實上以泄漏點作為暴露區(qū)域的中心。根據(jù)下式計算暴露區(qū)域半徑：R0.256(F&E1) 暴露區(qū)域面積（S）常以一個圍繞著單元的圓柱體體積來表征發(fā)生火災、爆炸事故時生產單元所承受的風險大小，圓柱體的底面積為暴露區(qū)域面積，高為暴露半徑，有時也用球體體積表征。根據(jù)下式計算暴露區(qū)域面積：S3.14R2 暴露區(qū)域內財產價值（M）由于暴露區(qū)域內財產價值估計的難度很大，它一般應包括該區(qū)域內的設備價值以及在存物料的價值等。此外，還應考慮隨著時間推移、價格上漲而形成的增長系數(shù)。這里假設為M萬元。 危害系數(shù)危害系數(shù)代表了物料泄漏等引起的火災、爆炸事故的綜合效應。根據(jù)道化學公司的規(guī)定，危害系數(shù)由物質系數(shù)（MF）和單元危險系數(shù)（F3）確定。查安全評價有關圖表?；咀畲罂赡茇敭a損失暴露區(qū)域內財產價值（M）與危害系數(shù)相乘的積就是基本最大可能財產損失。 安全措施補償系數(shù)（C）選擇的安全措施應能切實的減少或控制評價單元的危險，提高安全可靠性，最終結果是確定損失減少的金額或使最大可能財產損失降到可接受的程度。安全措施補償可以分為3種：工藝控制補償（C1）、物質隔離補償（C2）和防火措施補償（C3）。每一類的各項控制措施取值依據(jù)實際情況而定，每一類的安全補償系數(shù)等于該類各項安全措施選取的補償系數(shù)之積。無安全措施時取值1.00。安全補償系數(shù)（C）C1C2C3補償系數(shù)各項取值的依據(jù)是相應的設計規(guī)范。詳細取值內容見報告有關章節(jié)及附件。 實際最大可能財產損失基本最大可能財產損失與安全措施補償系數(shù)相乘的積就是實際最大可能財產損失。4）道化學危險分析計算結果匯總完成上述一系列的查圖表和計算后，表格的形式對道化學火災、爆炸計算結果進行匯總。粗苯儲罐區(qū)火災事故道化學計算的傷亡范圍范圍采用道化學公司(DOW)火災、爆炸危險指數(shù)評價法（第7版）對儲罐區(qū)進行道化學計算，從而可以定量地確定火災、爆炸的影響范圍，分析企業(yè)火災爆炸事故引起的嚴重后果，為企業(yè)制定重大危險源事故應急救援預案提供參考數(shù)據(jù)。本項目粗苯儲罐區(qū)有規(guī)格為27006230的粗苯儲罐2臺，公稱容積36m。經過本專篇“1.2.4.1 重大危險源辨識”一節(jié)的計算，儲罐區(qū)粗苯的總儲量為64噸。1）火災、爆炸危險指數(shù)（F&EI）1、物質系數(shù)MF的選取查物質系數(shù)和特性表，苯類物質的系數(shù)為16，故MF取16。2、一般工藝危險系數(shù)F1的選取一般工藝危險系數(shù)包括“基本系數(shù)、防熱反應、吸熱反應、物料處理與輸送、封閉單元或室內單元、通道以及排放和泄漏控制”等7個取值項。F1為7項取值之和。3、特殊工藝危險系數(shù)F2的選取特殊工藝危險系數(shù)包括“基本系數(shù)、毒性物質、負壓操作、粉塵爆炸、壓力釋放”等13個取值項。F2為13項取值之和。4、單元危險系數(shù)F3的計算單元危險系數(shù)的值為一般工藝危險系數(shù)F1與特殊工藝危險系數(shù)F2的乘積（F3F1F2）。注：基本規(guī)定：當F3的計算結果大于8時，則該系數(shù)取8。5、火災、爆炸指數(shù)F&EI的計算火災、爆炸危險指數(shù)是工藝單元危險系數(shù)F3和物質系數(shù)MF的乘積（F&EIF3MF）。以上各項取值及計算結果見附件表3.6.4.1。附件表3.6.4.1 道化學計算基本數(shù)據(jù)取值及計算評價場所粗苯儲罐區(qū)儲存總量64噸主要物料粗苯物質系數(shù)MF16一一般工藝危險系數(shù)取值范圍系數(shù)取值備注1基本系數(shù)1.001.002放熱反應0.3-1.2503吸熱反應。0.2-0.404物料處理與輸送0.25-1.050.855密閉式或室內工藝單元0.25-0.906通道0.2-0.350.357排放和泄漏控制0.25-0.50.5一般工藝危險系數(shù)：F1（1-7）2.7二特殊工藝危險系數(shù)取值范圍系數(shù)取值備注1基本系數(shù)1.001.002毒性物質0.2-0.803負壓（500mmHg）0.504易燃范圍及附近的操作0罐裝易燃液體0.50.7過程失常或吹掃故障0.30直在燃燒范圍內0.805粉塵爆炸0.25-2.0006壓力：操作壓力（kpa，絕壓)；釋放壓力（kpa，絕壓)查圖表0.18常壓7低溫0.20-0.3008易燃及不穩(wěn)定物質量（kg）0工藝中的液體及氣體查圖0儲存中的液體及氣體查圖0.9儲存中的可燃固體及工藝中粉塵查圖09腐蝕與磨損0.1-.750.110泄漏接頭和填料0.1-1.50.111使用明火設備查圖012熱油、熱交換系統(tǒng)0.15-1.15013轉動設備0.50特殊工藝危險系數(shù)：F1（1-13）2.98三工藝單元危險指數(shù)F3F3F1F28.046（8）取8四火災、爆炸指數(shù)F&EIF&EIF3MF128注：無危險的項系數(shù)取值為0.00。2）危險等級安全評價給出了火災、爆炸指數(shù)（F&EI）與危險等級的關系，見附件表3.6.4.2。附件表3.6.4.2 火災、爆炸指數(shù)（F&EI）與危險等級的關系F&EI值危害等級F&EI值危害等級1-60最 輕128-158很 大61-96較 輕158非常大97-127中 等本項目粗苯儲罐區(qū)火災、爆炸指數(shù)（F&EI）計算結果為128，對照附件表3.6.4.2可知，粗苯儲罐區(qū)的危險等級為很大。3）暴露區(qū)域半徑（R）暴露區(qū)域半徑（R）的計算公式為：R0.256(F&E1)計算得到的暴露區(qū)域半徑為32.8m。4）暴露區(qū)域面積（S）根據(jù)公式：SR，計算得暴露區(qū)域面積為3371.5m。5）暴露區(qū)域內財產價值由于暴露區(qū)域內財產價值估計的難度很大，它一般應包括該區(qū)域內的設備價值以及在存物料的價值等。此外，還應考慮隨著時間推移、價格上漲而形成的增長系數(shù)。經初步估算，暴露區(qū)域內財產的價值為50萬元。6）危害系數(shù)危害系數(shù)代表了物料泄漏等引起的火災、爆炸事故的綜合效應。根據(jù)道化學公司的規(guī)定，危害系數(shù)由物質系數(shù)（MF）和單元危險系數(shù)（F3）確定。安全評價一書給出了計算圖。查圖，粗苯儲罐區(qū)的危害系數(shù)為0.72。7）基本最大可能財產損失暴露區(qū)域內財產價值（50萬元）與危害系數(shù)相乘的積就是基本最大可能財產損失。計算得，粗苯儲罐區(qū)的基本最大可能財產損失為36萬元。8）安全措施補償系數(shù)（C）安全措施補償可以分為3種：工藝控制補償、物質隔離補償和防火措施補償。補償系數(shù)各項取值的依據(jù)是相應的設計規(guī)范。本項目的各項取值和計算結果見附件表3.6.4.8-ABC表附件表3.6.4.8-A 工藝控制補償系數(shù)（C1）取值和計算序號項 目補償系數(shù)范圍采取補償系數(shù)值備注1應急電源0.980.982冷卻裝置0.97；0.990.993抑爆裝置0.84；0.981.004緊急切斷（停車）裝置0.96；0.98；0.990.985計算機控制0.93；0.97；0.991.006惰性氣體保護0.94；0.961.007操作規(guī)程/程序0.91-0.990.938化學活潑性物質檢查0.91；0.981.009其他工藝危險分析0.91-0.980.93C1上述9項的乘積0.822注：沒有補償?shù)捻椣禂?shù)取值為1.00。附件表3.6.4.8-B 物質隔離安全措施補償系數(shù)（C2）取值和計算序號項 目補償系數(shù)范圍采取補償系數(shù)值備注1遠距離控制閥0.96；0.980.982泄料/排空裝置0.96；0.981.003排放系統(tǒng)0.91；0.95；0.970.914連鎖裝置0.981.00C2上述4項的乘積0.89注：沒有補償?shù)捻椣禂?shù)取值為1.00。附件表3.6.4.8-C 防火措施安全措施補償系數(shù)（C3）取值和計算序號項 目補償系數(shù)范圍采取補償系數(shù)值備注1泄漏檢測裝置0.94；0.980.982鋼結構0.95；0.97；0.980.963消防水供應系統(tǒng)0.94；0.970.944特殊滅火系統(tǒng)0.911.005灑水滅火系統(tǒng)0.74；0.81；0.84；0.87；0.970.976水幕0.97；0.981.007泡沫滅火裝置0.92；0.94；0.95；0.971.008手提式滅火器和噴水槍0.93；0.95；0.97；0.980.979電纜保護0.94；0.980.98C3上述9項的乘積0.815注：沒有補償?shù)捻椣禂?shù)取值為1.00。安全措施補償系數(shù)C為上述三種補償系數(shù)的乘積，即：CC1C1C10.5989）補償后的計算結果火災爆炸危險場所采取有效的補償措施，可以降低該場所