道化学公司火灾爆炸危险指数评价法详解

10道化学公司火灾爆炸危险指数评价法道化学公司火灾爆炸指数评价法，又称为道化学公司方法，是美国道化学公司首创的化工生产危险度定量评价方法。1964年公布第一版，1993年提出了第七版(又称《道七版》)。它以物质系数为基础，再考虑工艺过程中其他因素如操作方式、工艺条件、设备状况、物料处理、安全装置情况等的影响，来计算每个单元的危险度数值，然后按数值大小划分危险度级别。分析时对管理因素考虑较少，因此，它主要是对化工生产过程中固有危险的度量。10．1概述10．2道化学公司火灾爆炸指数评价法的分析程序10．3道化学公司火灾爆炸指数评价法的分析过程10．4基本预防和安全措施10．5安全措施检查表10．1概述火灾、爆炸风险分析是对工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应性危险进行按步推算的客观评价。分析中定量的依据是以往的事故统计资料、物质的潜在能量和现行安全措施的状况。F&EI系统的目的是：①真实地量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预期损失；②确定可能引起事故发生或使事故扩大的装置；③向管理部门通报潜在的火灾、爆炸危险性。虽然F&EI系统主要用于评价储存、处理、生产易燃、可燃、活性物质的操作过程，但也可用于分析污水处理设施、公用工程系统、管路、整流器、变压器、锅炉、热氧化器以及发电厂一些单元的潜在损失。该系统还可用于潜在危险物质库存量较小的工艺过程的风险评价，特别是用于实验工厂的风险评价。该评价方法的适用范围是易燃或活性化学物质的最小处理量为454kg左右。10．2道化学公司火灾爆炸指数评价法的分析程序（1）道化学公司火灾爆炸指数评价法（道七版）的分析所需资料（2）道化学公司火灾爆炸指数评价法（道七版）的分析程序（3）道化学公司火灾爆炸指数评价法（道七版）的相关计算表①准确的装置（生产单元）设计方案；②工艺流程图；③火灾、爆炸指数危险度分级指南（第七版）；④火灾、爆炸指数计算表（第七版）；⑤安全措施补偿系数表（第七版）；⑥工艺单元风险分析汇总表（第七版）；⑦生产单元风险分析汇总表（第七版）；⑧有关装置的更换费用数据。（3）道化学公司火灾爆炸指数评价法（道七版）的相关计算表①火灾、爆炸指数（F&EI）计算表②安全措施补偿系数表③工艺单元危险分析汇总表④生产单元危险分析汇总表表10-1火灾、爆炸指数（F&EI）计算表②安全措施补偿系数表③工艺单元危险分析汇总表表10-4生产单元危险分析汇总表10.3道化学公司火灾爆炸指数评价法的分析过程10．3．1工艺单元的选择10．3．2物质系数10．3．3工艺单元危险系数10．3．4工艺单元危险系数的确定10．3．5危险分析汇总10．3．1工艺单元的选择工艺单元是火灾、爆炸指数法评价分析的基本单位，是借以评估特定工艺过程最大潜在损失范围的一种工具。为了计算火灾、爆炸指数，首先要用一个有效而又合乎逻辑的程序来确定装置中的哪些单元需要研究，工艺单元是工艺装置的任一主要单元。（1）选择工艺单元的主要依据参数（2）工艺单元的评价的要点①潜在化学能（物质系数）；②工艺单元中危险物质的数量；③资金密度（每平方米资金数）；④操作压力和操作温度；⑤导致火灾、爆炸事故的历史资料；⑥对装置操作起关键作用的单元，如热氧化器。一般情况下，上述参数的数值越大，则该工艺单元就越需要分析评价。工艺区或工艺区附近的个别设备、关键设备或单机设备一旦遭受破坏，就可能导致停产数日，即使是极小的火灾、爆炸，也可能因停产而造成重大损失。因而，关键设备的损失则成为选择工艺单元的一个重要因素。（2）工艺单元的评价的要点①火灾、爆炸指数体系是假定工艺单元中所处理的易燃、可燃或化学活性物质的最低量为2268kg或2.27m3。如果单元内物料较少，则评价结果就会夸大其危险性。通常对于小规模实验工厂而言，所处理的易燃或化学活泼性物质的量至少为454kg或0.454m3，分析评价结果才有意义。②当设备串联布置且相互间未有效隔离时，需仔细考虑单元的划分。例如，在一连串反应装置间没有中间泵，在这种情况下，要根据工艺类型来确定是取一系列设备作为工艺单元，还是仅取单个设备作为一个单元。③仔细考虑操作状态和操作时间也很重要。根据其特点，通常可分为开车、正常生产、停车、装料、卸料、填加触媒等，经常会产生异常状况，对F&EI有影响。经过仔细判别后，通常可以选择一个操作阶段来计算F&EI，但有时必须研究几个阶段来确定重大危险。10．3．2物质系数物质系数（MF）是进行火灾、爆炸指数的计算和其他危险性评价的一个最基础的数值。物质系数是表述物质在由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸中所释放能量大小的内在特性。物质系数是由NF（物质的燃烧性）和NR（化学活性或不稳定性）决定。（1）相关的物质系数确定（2）混合物（3）烟雾（4）物质系数的温度修正在火灾、爆炸指数计算指南中提供了大量化学物质的物质系数，它能用于大多数场合。指南中未列出的物质，其NF和NR可根据NFPA（美国消防协会）325M或NFPA49加以确定，并依照温度进行修正后，由表10-5确定其物质系数。对于可燃性粉尘而言，确定其物质系数时，用粉尘危险分级值（St值）而不用NF值。表10-5物质系数确定指南在某种情况下，一些混合物物质系数的确定是很麻烦的。通常那些能发生剧烈反应的物质，如燃料和空气、氢气和氯气等是在人为控制条件下混合，这时反应持续而快速地进行，并生成一些非燃烧性、稳定的产物，反应产物安全地存留于诸如反应器之类的工艺单元之中。燃烧炉内燃料-空气混合物的燃烧便是一个很好的例子。可是，由于熄火或其他故障，其物质系数应根据初始混合状态来确定，这样才符合“在实际操作过程中存在最危险物质”的阐述。烟雾在某种特定情况下会引起爆炸。它类似于闪点之上的易燃蒸汽或可燃蒸汽。易燃或可燃液体的微粒悬浮于空气中能形成易燃的混合物，它具有易燃气体-空气混合物的一些特性。易燃或可燃液体的雾滴在远远低于其闪点的温度下能像易燃蒸汽-空气混合物那样具有爆炸性。例如对液滴直径小于0.0lmm的悬浮体来说，此悬浮体的燃烧下限几乎与环境温度下该物质在其闪点的燃烧下限相同。物质系数（MF）代表了在正常环境温度和压力下物质的危险性。如果物质闪点小于60℃或反应活性温度低于60℃，则该物质的物质系数不需修正，因为易燃性和反应性危险已经在物质系数中体现出了。关于压力的影响，将在下面“特殊工艺危险”中详细讨论。如果工艺单元温度超过60℃，则MF本身应作修正。物质系数的温度修正由表10-7确定。表10-7物质系数温度修正表10．3．3工艺单元危险系数确定了适当的物质系数之后，下一步是计算工艺单元危险系数（F3）。F3与MF相乘就得到F&EI.确定工艺单元危险系数的数值，首先要确定F&EI表中一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数。构成工艺危险系数的每一项都可能引起火灾或爆炸事故的扩大或升级。10.3.3.1一般工艺危险性10.3.3.2特殊工艺危险性（3）物料处理与输送一般工艺危险性是确定事故损害大小的主要因素。表10-1列出的六项内容适用于大多数作业场合，也许不必每项系数都采用，但是它们在火灾、爆炸事故中所起的巨大作用已被证实，因此，仔细分析工艺单元是重要的。（1）放热的化学反应（2）吸热反应（4）封闭单元或室内单元（5）通道（6）排放和泄露控制①轻微放热反应的危险系数为0.30②中等放热反应系数为0.50③剧烈放热反应系数为1.00④特别剧烈的放热反应，系数为1.25反应器中所发生的任何吸热反应，系数均取0.20（注：此系数只用于反应器）。当吸热反应的能量是由固体、液体或气体燃料提供时，系数增至0.40。①对NF=3或NF=4的易燃液体或气体，系数为0.85，包括桶装、罐装、可移动式挠性容器和气溶胶罐装；②对表10-5中所列的NF＝3的可燃性固体，系数取0.65；③表10-5中所列的NF＝2的可燃性固体，系数取0.40；④闭杯闪点低于60℃的可燃性液体，系数取0.25。若上述物质存放于货架上且未安设洒水装置时，系数要增加0.20。①粉尘过滤器或捕集器安置在封闭区域内时，系数取0.50；④若已安装了合理的通风装置，上述①、③两项中的系数可减少50%。③在封闭区域内，在沸点以上处理液化石油气或任何易燃液体时，系数为0.60，若易燃液体的量大于4540kg，则系数取0.90；②对表10-5中所列的NF＝3的可燃性固体，系数取0.65；整个操作区面积大于925m2，且通道不符合要求时，系数为0.35。整个库区面积大于2312m2，且通道不符合要求时，系数为0.35。面积小于上述数值时，要分析它对通道的要求，如果通道不符合要求，影响消防活动时，系数可取0.20。①F&EI计算表中排放量按以下原则确定：a.对工艺和储存设备，取单元中最大储罐的储量加上第二大储罐10％的储量；b.采用30分钟的消防水量（如30分钟×每分钟升数=消防水升数）（对农用化学物或危害环境化学物设定60分钟的流量）。②系数选取原则：a.设有堤坝以防止泄漏液流到其他区域，但堤坝内所有设备露天放置时，系数为0.50；c.单元的三面有堤坝，能将泄漏液引至蓄液池或封闭的地沟，并满足以下条件时，不取系数：蓄液池或地沟的地面斜度土质地面不得小于2%，硬质地面不得小于1%；蓄液池或地沟的最外缘与设备之间的距离至少为15m，如果设有防火墙，可以减少其间距离；蓄液池的储液能力应至少等于单元中最大储罐的储量加上第二大储罐10％的储量之和。如果只是部分满足，系数为0.25b.单元周围为一可排放泄漏液的平坦地，一旦失火，会引起火灾，系数为0.50；d.如蓄液池或地沟处设有公用工程管线，或管线的距离不符合要求者，系数取0.50。(2)负压操作(3)燃烧范围或其附近的操作(12)转动设备(9)泄漏-连接头和填料处10．3．3．2特殊工艺危险性特殊工艺危险是影响事故发生概率的另一主要因素，特定的工艺条件是导致火灾、爆炸事故的主要原因。特殊工艺危险有12项。(1)毒性物质(7)易燃和不稳定物质的数量(4)粉尘爆炸(5)释放压力(6)低温(8)腐蚀(10)明火设备的使用(11)热油交换系统毒性物质能够扰乱人们机体的正常反应，因而降低了人们在事故中制定对策和减轻伤害的能力。毒性物质的危险系数为0.2NH(p163)该项内容适用于空气进入系统会引起危险的场合。当空气与湿度敏感性物质或氧敏感性物质接触即可能引起危险，在易燃混合物中引入空气也会导致危险。该系数只用于绝对压力小于500mmHg（1mmHg=133Pa）的情况，系数为0.50。某些操作导致空气引入并夹带进入系统，空气的进入会形成易燃混合物，进而导致危险。p164粉尘最大压力上升速度和最大压力值，主要受其粒径大小的影响，通常，粉尘越细，危险越大。这是由于细尘具有很高的压力上升速度和极大压力伴生。本项系数将用于含有粉尘处理的单元，如粉体输送、混合、粉碎和包装等。表10-8表10-8粉尘爆炸危险系数确定表注：在惰性气体气氛中操作时，上述系数减半。操作压力高于大气压时，由于高压可能会引起高速率的泄漏，因此要采用危险系数。压力／(Ib/in2)（表压，1Ib/in2＝6.895Pa）10-2易燃、可燃液体的压力危险系数图本项主要考虑碳钢或其他金属在其延展或脆化转变温度以下时可能存在的脆性问题。系数给定原则为：①采用碳钢结构的工艺装置，操作温度等于或低于转变温度时，系数取0.30，如果没有转变温度数据，则可假定转变温度为10℃；②装置为碳钢以外的其他材质，操作温度等于或低于转变温度时，系数取0.20。切记，如果材质适用于最低可能的操作温度，则不用给系数。单元中易燃物和不稳定物质的数量与危险性的关系分为三种类型，用各自的系数曲线分别评价。对每个单元而言，只能选取一个系数，依据是已确定为单元物质系数代表的物质。①工艺过程中的液体或气体（图10-3)②储存中的液体或气体（图10-4)③储存中的可燃固体和工艺中的粉尘（图10-5）工艺中总能量/Btu×109(1Btu＝1.055×103J)图10-3工艺中的液体和气体储存中总能量／Btu×109A-液化气；B.-1类易燃液体（闪点