道化学火灾、爆炸指数评价法 1目的 美国道化学公司自1964年开发“火灾、爆炸危险指数评价法” (第一版以来,历经29年,不断修改完善;在1993年推出了第七版, 以已往的事故统计资料及物质的潜在能量和现行安全措施为依据, 定量地对工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应危险性 行分析评价,可以说更趋完善、更趋成熟。其目的是: (1)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)向有关部门通报潜在的火灾、爆炸危险性 (4)使有关人员及工程技术人员了解到各工艺部门可能造成的损 失,以此确定减轻事故严重性和总损失的有效、经济的途径。 2评价计算程序 评价计算程序如下 火灾、爆炸危险指数评价法风险分析计算程序如图1所示
1 道化学火灾、爆炸指数评价法 1 目 的 美国道化学公司自 1964 年开发“火灾、爆炸危险指数评价法” (第一版)以来，历经 29 年，不断修改完善；在 1993 年推出了第七版， 以已往的事故统计资料及物质的潜在能量和现行安全措施为依据， 定量地对工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应危险性 行分析评价，可以说更趋完善、更趋成熟。其目的是： (1)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)向有关部门通报潜在的火灾、爆炸危险性； (4)使有关人员及工程技术人员了解到各工艺部门可能造成的损 失，以此确定减轻事故严重性和总损失的有效、经济的途径。 2 评价计算程序 评价计算程序如下： 火灾、爆炸危险指数评价法风险分析计算程序如图 1 所示
选取工艺单元 确定物质系数(MF) 计算特殊工艺 危险系数(F) lw. safe00 计算一般工艺 危险系数(F1) 匚。确定工艺单元危险系數(FXF 计算安全措施补偿系数 确定火灾、爆炸指数 (CCxOxO) ( F&El-F,XMF) 确定暴露画积 确定暴露区城内财产的更换价值 确定基本MPPD 确定危害系数 确定实标MP1COm WWW 定MPI 确定BI 图1风险分析计算程序 3火灾、爆炸危险指数及补偿系数 火灾、爆炸危险指数及补偿系数见表1、表2、表3及表4。 表1火灾、爆炸指数(F&E表 2
2 图 1 风险分析计算程序 3 火灾、爆炸危险指数及补偿系数 火灾、爆炸危险指数及补偿系数见表 1、表 2、表 3 及表 4。 表 1 火灾、爆炸指数(F＆EI)表
地区/国家: 场所:日期 位置: 「生产单元 工艺单元 审定人负责人) 建筑物: 检查人:(管理部)检查人:(技术中心)「检查人:(安全和损失预防 工艺设备中的物料 操作状态:设计一开车一正常操作一停车 确定MF的物质: 操作温度: 物质系数: 1.一般工艺危险 危险系数范围采用危险系数* 基本系数 1.00 1.00 A放热化学反应 0.30~1.25 B.吸热反应 0.20~0.40 C.物料处理与输送 0.25~1.05 D.密式或室内工艺单元 25~0.90 E.通道 020~0.35 F.排放和泄漏控制 0.20~0.50 般工艺危险系数(F 2.特殊工艺危应 基本系数 A.毒性物质 0200800m B.负压(<50mmHg=6661Pa) 0.50 C.接近易燃范围的操作:惰性化、未惰性化 a.罐装易燃液体 b.过程失常或吹扫故障 0.30 一直在燃烍范围内 0.80 E.压力:操作压力/Pa(绝对 释放压力/Pa(绝对 F.低温 020~030 G.易燃及不稳定物质量/kg 物质燃烧热Hc/(J·kg-) a.工艺中的液体及气体 b.贮存中的液体及气体 C.贮存中的可燃固体及工艺中的粉尘 H.腐蚀与磨损 0.10~0.75 I.泄漏一接头和填料 010~150dm 使用明火设备 K.热油、热交换系统 0.15~1.15 L.传动设备 0.50 特殊工艺危险系数(F 3.工艺单元危险系数(F=F1XF2) 4.火灾、爆炸指数(F&EI=F3×MF) 无危险时系数用0.00
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表2安全措施补偿系数表 补偿系数范围采用补偿系数* 补偿系数范围采用补偿系数* .工艺控制」 c.排放系统 091~09 a.应急电源 0.98 d.连锁装置 0.98 b.冷却装置 097-099 物质隔离安全补偿系数C2** 抑爆 3.防火设施 d.紧急切断装置 W0.96~0 09-098 e计算机控制 093~090 b.钢结构 095098 C.消防水供应系统 0.94~0.9 g.操作规程/程序 091~0.90 d.特殊灭火系统 化学活泼性物质检查 074-097 .其他工艺危应分析 091~0.98 f.水幕 097~098 工艺控制安全补偿系数C1** g泡沫灭火装置 092~097 物质隔离 h.手提式灭火器和喷水枪 3-098 94098 0.96~0.98 防火设施安全补偿系数C3 安全措施补偿系数=C1XC2XC3 无安全补偿系数时,塽入1.00 *是所采用的各项补偿系数之积
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表3工艺单元危险分析汇总表 序号 工艺单元 1火灾、爆炸危险指数(F&ED 危险等级 3暴露区城半径 暴露区域内财产价值 7基本最大可能财产损失(基本MPD 8安全措施补偿系数 9实际最大可能财产损失(实际MPD) 10最大可能停工天数MDo 1停产损失BD 表4生产单元危险分析汇总表 生产单元 操作类型 生产单元总替换价值 工艺单元物质火灾爆炸影响区内基 实际停工天数停产损失 主要物质系数指数F&E财产价值 MPPDMPPDMPDO
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4DOw方法计算说明 4.1选择工艺单元 确定评价单元:进行危险指数评价的第一步是确定评价单元,单元是装置的一个独立部分,与其他部分保持 定的距离,或用防火墙 定义: 工艺单元一一工艺装置的任一主要单元。 生产单元一—包括化学工艺、机械加工、仓库、包装线等在内的整个生产设施 恰当工艺单元—一在计算火灾、爆炸危险指数时,只评价从预防损失角度考虑对工艺有影响的工艺单元,简称 工艺单元。 选择恰当工艺单元的重要参数有下列6个。一般,参数值越大,则该工艺单元就越需要评价。 (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(每平方米美元数) (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)对装置起关键作用的单元 选择恰当工艺单元时,还应注意以下几个要点: (1)由于火灾、爆炸危险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268kg或 2.2πm3,因此,若单元内物料量较少,则评价结果就有可能被夸大。一般,所处理的易燃、可燃或化学活性物质 的量至少为454kg或0.454m,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,要仔细考虑如何划分单元
6 4 DOW 方法计算说明 4．1 选择工艺单元 确定评价单元：进行危险指数评价的第一步是确定评价单元，单元是装置的一个独立部分，与其他部分保持一 定的距离，或用防火墙。 定义： 工艺单元——工艺装置的任一主要单元。 生产单元——包括化学工艺、机械加工、仓库、包装线等在内的整个生产设施。 恰当工艺单元——在计算火灾、爆炸危险指数时，只评价从预防损失角度考虑对工艺有影响的工艺单元，简称 工艺单元。 选择恰当工艺单元的重要参数有下列 6 个。一般，参数值越大，则该工艺单元就越需要评价。 (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(每平方米美元数)； (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)对装置起关键作用的单元。 选择恰当工艺单元时，还应注意以下几个要点： (1)由于火灾、爆炸危险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，因此，若单元内物料量较少，则评价结果就有可能被夸大。一般，所处理的易燃、可燃或化学活性物质 的量至少为 454kg 或 0．454m3，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，要仔细考虑如何划分单元
(3)腰要仔细考虑操作状态(如开车、正常生产、停车、装料、卸料、填加触媒等)及操作时间,对F&EI有影响的 异常状况,判别选择一个操作阶段还是几个阶段来确定重大危险。 (4)在决定哪些设备具有最大潜在火灾、爆炸危险时,可以请教设备、工艺、安全等方面有经验的工程技术人员 或专家。 4.2物质系数的确定 物质系数(MF是表述物质在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性,是一个最基础 的数值 物质系数是由美国消防协会规定的NF、NR(分别代表物质的燃烧性和化学活性)决定的。 通常,N}和N是针对正常温度环境而言的。物质发生燃烧和反应的危险性随着温度的升高而急剧加大,如在 闪点之上的可燃液体引起火灾的危险性就比正常环境温度下的易燃液体大得多,反应的速度也随着温度的升高而急 剧加大,所以当温度超过60℃,物质系数要修正,其内容见物质系数修正表 附表中提供了大量的化学物质系数,它能用于大多数场合。附表中未列出的物质,其NF、NR可以根据NFPA32M 或NFPA49加以确定,并依照温度修正后,由表9—7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(Sc)而不是NF 1)表外的物质系数 在求取附表、NFPA49和NFPA325中未列出的物质、混合物或化合物的物质系数时, 必须确定其可燃性等级(N)或可燃性粉尘等级(St),必须首先确定有表5左栏中的参数,液体和气体的N由闪 点求得,粉尘或尘雾的St值由粉尘爆炸试验确定。可燃固体的N值则依其性质不同在表5左栏中分类标示 表5物质系数取值表
7 (3)要仔细考虑操作状态(如开车、正常生产、停车、装料、卸料、填加触媒等)及操作时间，对 F&EI 有影响的 异常状况，判别选择一个操作阶段还是几个阶段来确定重大危险。 (4)在决定哪些设备具有最大潜在火灾、爆炸危险时，可以请教设备、工艺、安全等方面有经验的工程技术人员 或专家。 4．2 物质系数的确定 物质系数(MF)是表述物质在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性，是一个最基础 的数值。 物质系数是由美国消防协会规定的 NF、NR(分别代表物质的燃烧性和化学活性)决定的。 通常，NF和 NR是针对正常温度环境而言的。物质发生燃烧和反应的危险性随着温度的升高而急剧加大，如在 闪点之上的可燃液体引起火灾的危险性就比正常环境温度下的易燃液体大得多，反应的速度也随着温度的升高而急 剧加大，所以当温度超过 60℃，物质系数要修正，其内容见物质系数修正表。 附表中提供了大量的化学物质系数，它能用于大多数场合。附表中未列出的物质，其 NF、NR可以根据 NFPA325M 或 NFPA49 加以确定，并依照温度修正后，由表 9—7 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(Sc)而不是 NF。 1)表外的物质系数 在求取附表、NFPA49 和 NFPA325 中未列出的物质、混合物或化合物的物质系数时， 必须确定其可燃性等级(NF)或可燃性粉尘等级(St)，必须首先确定有表 5 左栏中的参数，液体和气体的 NF由闪 点求得，粉尘或尘雾的 St 值由粉尘爆炸试验确定。可燃固体的 NF值则依其性质不同在表 5 左栏中分类标示。 表 5 物质系数取值表
挥发性固体、液体、气体的 NFPA 反应性或不稳定性 易燃性或可燃性 NFPA4 NR 0 Na"1 Ne 2 Ng-3Na-4 Ne=0 暴露在816℃的热 142429 空气中5min不燃烧 FP.>93.3℃ FP,为闭杯闪点 37,8℃40mm,紧密的 Np-l 414242/4木板、锁锭、紧密的 固体堆积物、紧密的 纸张或废料薄膜卷 包括盟料颗粒、支 厚度<40mm,松的 N=210 2940粗粒状材料,以及聚 苯乙烯类不起尘的粉 泡沫材料、纤维、粉状物等N-=31616242940 包括轮胎、胶靴类 橡胶制品等 .I bera 10Pa
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物质、混合物或化合物的反应性等级NR根据其在环境温度条件下的不稳定性(或与水反应的剧烈程度),按 NFPA704确定 Ng=0:在燃烧条件下仍保持稳定的物质,通常包括以下物质: ①不与水反应的物质; ②在温度>300~500℃时用差热扫描量热计(DSC测量显示温升的物质 ③用DSC试验时,在温度≤500℃时不显示温升的物质 NR=1:稳定,但在加温加压条件下成为不稳定的物质,一般包括如下物质: ①接触空气、受光照射或受潮时发生变化或分解的物质 ②在>150~300℃时显示温升的物质。 Ng=2:在加温加压条件下发生剧烈化学变化的物质 ①用DSC做试验,在温度≤150℃时显示温升的物质 ②与水剧烈反应或与水形成潜在爆炸性混合物的物质 NR=3:本身能发生爆炸分解或爆炸反应,但需要强引发源或引发前必须在密闭状态下加热的物质: ①加温加热时对热机械冲击敏感的物质 ②加温加热时或密闭,即与水发生爆炸反应的物质。 NR=4:在常温常压下易于引爆分解或发生爆炸反应的物质。 注意:反应性包括自身反应性(不稳定性)和与水反应性。物质的NR指标由差热分析仪①DTA)或差示扫描量热计 (DSC)分析其温升的最低峰值温度来判断,按表6分类
9 物质、混合物或化合物的反应性等级 NR 根据其在环境温度条件下的不稳定性(或与水反应的剧烈程度)，按 NFPA704 确定。 NR=0：在燃烧条件下仍保持稳定的物质，通常包括以下物质： ①不与水反应的物质； ②在温度＞300～500℃时用差热扫描量热计(DSC)测量显示温升的物质； ③用 DSC 试验时，在温度≤500℃时不显示温升的物质。 NR=1：稳定，但在加温加压条件下成为不稳定的物质，一般包括如下物质： ①接触空气、受光照射或受潮时发生变化或分解的物质； ②在＞150～300℃时显示温升的物质。 NR=2：在加温加压条件下发生剧烈化学变化的物质： ①用 DSC 做试验，在温度≤150℃时显示温升的物质； ②与水剧烈反应或与水形成潜在爆炸性混合物的物质。 NR=3：本身能发生爆炸分解或爆炸反应，但需要强引发源或引发前必须在密闭状态下加热的物质： ①加温加热时对热机械冲击敏感的物质； ②加温加热时或密闭，即与水发生爆炸反应的物质。 NR=4：在常温常压下易于引爆分解或发生爆炸反应的物质。 注意：反应性包括自身反应性(不稳定性)和与水反应性。物质的 NR 指标由差热分析仪(DTA)或差示扫描量热计 (DSC)分析其温升的最低峰值温度来判断，按表 6 分类：
表6温升与NR关系表 温升/℃ 30 ~500 ≤150 2,3,4 几个附加限制条件是: (1)若该物质为氧化剂,则NR再加1(但不超过4) (2)对冲击敏感性物质,NR为3或4; (3)如得出的NR值与物质的特性不相符,则应补做化学品反应性试验。一旦求出并确定NF、NR,就可以用表5 确定物质系数 2)混合物 工艺单元内混合物物质应按“在实际操作过程中所存在的最危险物质”原则来确定。发生剧烈反应的物质,如 氢气和氯气在人工条件下混合、反应,反应持续而快速,生成物为非燃烧性、稳定的产物,则其物质系数应根据初 始混合状态来确定。 混合溶剂或含有反应性物质溶剂的物质系数,可通过反应性化学试验数据求得;若无法取得时,则应取组分中 最大的MF作为混合物MF的近似值(最大组分浓度≥5%) 对由可燃粉尘和易燃气体在空气中能形成爆炸性的混合物,其物质系数必须用反应性化学品试验数据来确定 3)烟雾 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,它具有易燃气体一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,能像易燃蒸汽一空气混合物那样具有爆炸性。因此,防止烟雾爆炸的
10 几个附加限制条件是： (1)若该物质为氧化剂，则 NR 再加 1(但不超过 4)； (2)对冲击敏感性物质，NR 为 3 或 4； (3)如得出的 NR 值与物质的特性不相符，则应补做化学品反应性试验。一旦求出并确定 NF、NR，就可以用表 5 确定物质系数。 2)混合物 工艺单元内混合物物质应按“在实际操作过程中所存在的最危险物质”原则来确定。发生剧烈反应的物质，如 氢气和氯气在人工条件下混合、反应，反应持续而快速，生成物为非燃烧性、稳定的产物，则其物质系数应根据初 始混合状态来确定。 混合溶剂或含有反应性物质溶剂的物质系数，可通过反应性化学试验数据求得；若无法取得时，则应取组分中 最大的 MF 作为混合物 MF 的近似值(最大组分浓度≥5％)。 对由可燃粉尘和易燃气体在空气中能形成爆炸性的混合物，其物质系数必须用反应性化学品试验数据来确定。 3)烟雾 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。因此，防止烟雾爆炸的