工业生产过程安全评价总复习Word下载.docx

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5）有助于生产经营单位提高经济效益

6）有助于提高生产经营单位管理人员及员工的安全意识

7）有助于保险公司对生产经营单位进行风险管理

1.2.5安全评价的分类

按安全评价的不同阶段分为

1）安全预评价

2）安全验收评价

3）安全现状评价

1.2.6安全评价的程序

安全评价程序主要包括：

签订委托协议书，编制评价方案，现场堪查收集资料，按评价内容进行评价，编制评价报告，评价报告评审，评价报告交接等过程。

如图1.2所示。

1.2.7安全评价的依据

1）安全评价目前所依据的主要法律法规

2）安全评价所依据的技术标准

3）安全评价所依据的现场资料

被评价单位的设计技术资料、安全管理资料、现场堪查记录，现场监测采集数据，安全卫生设施及运行效果，安全卫生、消防管理机构情况等反映现实状况的各种资料和数据是安全评价的重要依据。

1.2.8安全评价原理

1、相关性原理

2、类推原理

3、惯性原理

4、量变到质变原理

1.2.9安全评价的原则

安全评价工作不仅具有较复杂的技术性，而且还有很强的政策性。

因此，要做好这项工作，必须以国家有关安全生产的法律、法规和技术标准为依据，以被评价项目的真实情况为基础，用严肃科学的态度，认真负责的精神，全面、仔细、深入地开展和完成评价任务。

在工作中必须自始至终遵循科学性、公正性、合法性和针对性原则。

思考题

（1）试述安全评价的定义，安全评价的目的、意义、作用及主要内容。

（2）试述安全、事故、风险的含义。

（3）安全评价通常分哪几类，各类之间有什么异同？

（4）安全评价依据的法律法规主要有哪几个？

（5）《中华人民共和国安全生产法》和《危险化学品安全管理条例》中涉及安全评价的主要内容各是什么？

2危险危害因素分析

2.1危险危害因素的产生

危险因素与危害因素的表现形式不同，但从事故发生的本质讲，均可归结为能量的意外释放或有害物质的泄漏、扩散。

人类的生产和生活离不开能量，能量在受控条件下可以做有用功，例如制造产品或提供服务等；

一旦失控，能量就会做破坏功。

如果意外释放的能量作用于人体，并且超过人体的承受能力，则造成人员伤亡；

如果意外释放的能量作用于设备、设施、环境等，并且能量的作用超过其抵抗能力，则造成设备、设施的损失或环境的破坏。

2.1.1能量与有害物质

能量与有害物质是危险危害因素产生的根源，也是最根本的危险危害因素。

一般地说，系统具有的能量越大，存在有害物质数量越多，系统的潜在危险性和危害性就越大。

另一方面，只要进行生产活动，就需要相应的能量和物质（包括有害物质），因此危险危害因素是客观存在的。

2.1.2失控

在生产实践中，能量与危险物质（在受控条件下）按照人们的意志在系统中流动、转换，进行生产。

如果发生失控（没有控制、屏蔽措施或控制措施失效），就会发生能量与有害物质的意外释放和泄漏，从而造成人员伤害和财产损失。

因此，失控也是一类危险危害因素，主要体现在故障（或缺陷）、人的失误和管理缺陷、环境因素等方面，并且可相互影响。

伤亡事故调查分析的结果表明：

能量或危险物质失控都是由于人的不安全行为或物的不安全状态造成的。

人的不安全行为和物的不安全状态是导致能量意外释放的直接原因，是管理缺陷、控制不力、缺乏知识、对存在的危险估计错误或其他个人因素等基本原因的征兆。

2.2危险危害因素的分类

2.2.1按导致事故和职业危害的直接原因进行分类

根据GB/T13816-92《生产过程危险和危害因素分类与代码》的规定，将生产过程中的危险危害因素分为6类。

1、物理性危险危害因素

2、化学性危险危害因素：

3、生物性危险危害因素：

4、心理、生理性危险危害因素

5、行为性危险危害因素

6、其他危险危害因素

2.2.2参照事故类别、职业病类别进行分类

参照《企业职工伤亡事故分类》（GB6441-1986），综合考虑起因物、引起事故先发的诱导性原因、致害物、伤害方式等，将危险危害因素分为20类。

（1）物体打击。

（2）车辆伤害。

（3）机械伤害。

（4）起重伤害。

（5）触电。

（6）淹溺。

（7）灼烫。

（8）火灾。

（9）高处坠落。

（10）坍塌。

（11）冒顶片帮。

（12）透水。

（13）爆破。

（14）火药爆炸。

（15）瓦斯爆炸。

（16）锅炉爆炸。

（17）容器爆炸。

（18）其他爆炸。

（19）中毒和窒息。

（20）其他伤害。

2.2.3火灾危险分类

根据GB50016—2006《建筑设计防火规范》生产中物质的火灾危险性分为5类。

甲、乙、丙、丁、戊。

2.2.4火灾危险环境区域划分

根据火灾事故发生的可能性和后果，以及危险程度及物质状态的不同，将火灾危险环境分为：

（1）21区：

具有闪点高于环境温度的可燃液体，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。

（2）22区：

具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维，虽不可能形成爆炸混合物，但在数量和配置上能引起火灾危险的环境。

（3）23区：

具有固体状可燃物质，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。

2.2.5爆炸危险环境区域划分

1.爆炸性气体环境危险区域划分

根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，将爆炸性气体环境分为：

（1）0区：

连续出现或长时期出现爆炸性气体混合物的环境。

（2）1区：

在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。

（3）2区：

在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。

其它为非爆炸危险区。

同时爆炸危险区域的划分，还应按释放源级别和通风条件确定。

首先按释放源的级别进行划分：

存在预计长期或短时频繁释放的释放源的区域可划分为0区；

存在预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源的区域可划分为1区；

存在预计在正常运行下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源的区域可划分为2区。

其次再结合通风条件提高或降低爆炸危险区域的等级。

通风条件好时可降低，通风条件不好时可提高。

2.爆炸性粉尘环境危险区域划分

根据爆炸性粉尘出现的频繁程度和持续时间，参考爆炸性气体环境危险区域划分方法，将爆炸性粉尘环境分为：

10区；

11区；

12区。

2.2.6危险化学品的分类及特性

危险化学品包括爆炸品；

压缩气体和液化气体；

易燃液体；

易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品；

氧化剂和有机过氧化物；

毒害品和感染性物品；

放射性物品；

腐蚀品等8大类、21项。

2.3辨识危险危害因素的原则

1科学性

2系统性

3全面性

4预测性

2.4危险危害因素的辨识

2.4.1总图布置及建构筑物危险危害因素辨识

2.4.2生产工艺过程的危险危害因素辨识

2.4.3主要设备或装置的危险危害因素辨识

2.4.4电气设备的危险危害因素辨识

2.4.5特种设备的危险危害因素辨识

2.4.6企业内特种机械的危险危害因素辨识

2.4.7登高装置的危险危害因素辨识

2.4.8危险化学品包装物的危险危害因素辨识

2.4.9作业环境的危险危害因素辨识

作业环境中的危险危害因素主要有危险物质、生产性粉尘、工业噪声与振动、温度与湿度和辐射等。

1危险物质的危险危害因素辨识

2生产性粉尘的危险危害因素辨识

3工业噪声与振动的危险危害因素辨识

4温度与湿度的危险危害因素辨识

5辐射的危险危害因素辨识

2.4.10与手工操作有关的危险危害因素辨识

2.4.11储运过程的危险危害因素辨识

2.4.12建筑和拆除过程的危险危害因素辨识

1建筑过程的危险危害因素辨识

在建筑过程中的危险危害因素集中于“四害”，即高处坠落、物体打击、机械伤害和触电伤害。

建筑行业还存在职业卫生问题，首先是尘肺病，此外还有因寒冷、潮湿的工作环境导致的早衰、短寿。

因过热气候，长期户外工作导致的皮肤癌，因重复的手工操作过多导致的外伤，以及因噪声造成的听力损失。

2拆除过程的危险危害因素辨识

在拆除过程的危险危害因素是建筑物、构筑物过早倒塌以及从工作点和进入通道上坠落，根本原因是工作不按严格、适用的计划和程序进行。

思考题：

（1）什么是危险因素？

什么是危害因素？

（2）能量有害物质失控主要体现在哪三个方面？

它们又分别主要体现在哪些方面？

（3）导致事故的直接原因有哪几类？

（4）生产经营单位职工伤亡事故分成哪几类？

（5）危险危害因素应从哪几方面识别？

（6）生产过程的危险应从哪几方面去识别？

（7）爆炸性粉尘如何识别？

其他危险性主要表现在哪些方面？

（8）噪声和振动有何危害？

（9）相关危险危害因素如何进行识别？

（10）危险化学品包括哪几类？

它们的危险特性有哪些？

如何识别？

（11）危险化学品的储存运输应从哪些方面去识别？

（12）识别危险危害因素的原则是什么？

3重大危险源辨识及危害后果模拟分析

3.1重大危险源辨识

3.2重大危险源危害后果模拟分析

3.2.1爆炸能量的计算

3.2.1.1盛装气体压力容器的爆破能量

盛装气体的压力容器在破裂时，气体膨胀所释放的能量（即爆破能量）与压力容器的容积有关。

其爆破过程是容器内的气体由容器破裂前的压力降至大气压力的一个简单膨胀过程，所以历时一般都很短，不管容器内介质的温度与周围大气存在多大的温差，都可以认为容器内的气体与大气无热量交换，即此时气体介质的膨胀是一个绝热膨胀过程，因此其爆破能量即为气体介质膨胀所做的功，可按理想气体绝热膨胀做功公式计算，即：

（3.2）

3.2.1.2盛装液化气体与高温饱和水容器的爆破能量

液氯、液氨储罐及锅炉汽包等压力容器以气、液两态存在，工作介质的压力大于大气压力，介质温度高于其在大气压力下的沸点。

当容器破裂时，气体迅速膨胀，液体迅速沸腾，剧烈蒸发，产生暴沸或水蒸气爆炸。

（1）液化气体容器爆破能量计算

容器爆破所释放出来的能量为气体的能量和饱和液体的能量，由于前者量很小，往往可忽略不计。

因为暴沸或水蒸气爆炸在瞬间完成，所以是一个绝热过程，其爆破能量可用下式计算：

EL=[（H1-H2）-（S1-S2）Tb]m（3.4）

例3.1试计算充装量为80%，介质温度为120K、压力为1.0MPa的5m3液氧储罐的爆破能量。

此时的液氧密度为：

30.41mol/L（即973.12kg/m3），Tb=90.05K，则：

EL={[-79.84-（-133.69）]-（3.44-2.94）×

90.05}×

973.12×

5×

80%=34332（kJ）

WTNT=34332/4520=7.6（kg）

即相当于7.6kg的TNT爆炸能量。

（2）饱和水容器爆破能量计算

饱和水容器的爆破能量可按下式计算：

Ew=CwV（3.5）

3.2.1.3压力容器爆破时的冲击波能量

压力容器爆破时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量等三种形式表现出来。

研究表明，后两种形式所消耗的能量只占总爆破能量的3%~15%，即爆破能量的主要形式是冲击波。

冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关。

冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为：

（3.6）

例3.2设有一压缩空气储罐，容积15m3，压力1MPa（表压），运行时容器破裂爆炸，试计算储气罐爆破时的能量，试估算距离为10m处的冲击波超压。

储气罐破裂时的能量：

Eg=

=

=20.38×

103（kJ）

TNT当量：

WTNT=

与1000kgTNT的模拟比为：

与模拟试验中的相当距离为：

R0=

（m）

查表3.5，用插入法求得离爆源10m处的冲击波超压为0.0178MPa。

由表3.3和3.4可查其对人员的伤害及对建筑物的破坏。

3.2.1.4压力容器爆破时碎片能量及飞行距离计算

压力容器爆破时，壳体可能破裂为很多大小不等的碎片或碎块向四周飞散抛掷，造成人员伤亡或财产损失。

（1）碎片能量的计算

碎片飞出时具有动能，动能的大小与每块碎片的质量及速度的平方成正比，即：

（3.9）

（2）碎片飞行距离的计算

压力容器碎片飞离壳体时，一般具有80~120m/s的初速，即使在飞离容器较远的地方也常有20~30m/s的速度。

设爆破时压力容器或碎片离地面高度为h，则压力容器或碎片平抛初速度υo与飞行距离的关系可由下式计算：

（3.10）

若压力容器爆破时碎片或容器抛出时与地面成θ角，则抛出初速

与飞行距离的关系为：

=

（3.11）

（3）碎片穿透量的计算

压力容器爆破时，碎片常常会损坏或穿透邻近的设备管道，引发二次火灾、爆炸或中毒事故。

压力容器爆破时，碎片的穿透力与碎片击中时的动能成正比：

（3.12）

3.2.2泄漏扩散模型

3.2.2.2泄漏量的计算

（1）液体泄漏量的计算

液体泄漏速度可用流体力学的伯努利方程计算，其泄漏速度为：

（3.13）

当容器内的过热液体（即液体的沸点低于环境温度）流过泄漏口时，由于压力减小而致突然蒸发。

蒸发所需的热量取自于液体本身，而容器内剩下液体的温度将降至常压沸点。

在这种情况下泄漏时，直接蒸发的液体所占比例F可按下式计算：

（3.14）

（2）气体泄漏量的计算

气体从裂口泄漏的速度与其流动状态有关。

因此，计算泄漏量时首先要判断泄漏时气体的流动属于音速还是亚音速流动，前者称为临界流，后者称为次临界流。

当

时，气体流动属音速流动；

时，气体流动属亚音速流动。

式中P0、P—符号意义同前；

k—气体的绝热指数。

气体呈音速流动时，其泄漏量为：

（3.15）

气体呈亚音速流动时，其泄漏量为：

（3.16）

（3.17）

（3）两相流泄漏量的计算

在过热液体发生泄漏时，有时会出现气、液两相流动，均匀两相流动的泄漏速度可按下式计算：

（3.18）

3.2.2.3泄漏后的扩散

1.液体的扩散

液体泄漏后立即扩散到地面，一直流到低洼处或人工边界（如防火堤、岸墙等），形成液池。

液体泄漏出来不断蒸发，当液体蒸发速度等于泄漏速度时，液池中的液体量将维持不变。

（1）液池面积的计算

如果泄漏的液体已达到人工边界，则液池面积即为人工边界围成的面积。

如果泄漏的液体未达到人工边界，则假设液体以泄漏点为中心呈扁圆柱形在光滑表面上扩散，这时液体半径r用下式计算。

瞬时泄漏（泄漏时间不超过30s）时：

（3.21）

连续泄漏（泄漏持续10min以上）时：

（3.22）

（2）蒸发量的计算

液池内液体蒸发按其机理可分为闪蒸、热量蒸发和质量蒸发三种。

过热液体泄漏后，由于液体的自身热量而直接蒸发称为闪蒸。

发生闪蒸时液体蒸发速度

可由下式计算：

（3.23）

式中FV—直接蒸发的液体与液体总量的比例；

m—泄漏的液体总量，kg；

t—闪蒸时间，s。

当FV＜1或

t＜m时，则液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池并吸收地面热量而气化，称为热量蒸发。

热量蒸发速度

按下式计算：

（3.24）

2.气体喷射扩散浓度分布的计算

气体喷射指泄漏时气体从泄漏口喷出形成的喷射。

大多数情况下气体直接喷出后，其压力高于周围环境大气压力，温度低于环境温度。

在进行气体喷射计算时，应以等价喷射孔口直径计算，等价喷射的孔口直径按下式计算：

（3.26）

式中D—等效喷射孔径，m；

D0—泄漏口孔径，m；

—泄漏气体的密度，kg/m3；

—周围环境条件下气体的密度，kg/m3。

如果气体泄漏能瞬时达到周围环境的温度和压力，即

，则D=Do。

在喷射轴线上距孔口x处的气体浓度c（x）按下式计算：

（3.27）

式中，b1、b2为分布函数，其表达式如下：

其余符号意义同前。

如果把式（3.27）改写成x是c（x）的函数形式，则给定某浓度值c（x），就可算出具有该浓度的点至孔口的距离x。

在喷射轴线上点x且垂直于喷射轴线的平面任一点处的气体浓度为：

（3.28）

式中c（x,y）—距泄漏口x处且垂直于喷射轴线的平面内y点的气体浓度，kg/m3；

c（x）—喷射轴线上距泄漏口x处的气体浓度，kg/m3；

b2—分布函数，同前；

y—目标点到喷射轴线的距离，m。

3.气体或液体闪蒸形成的蒸气绝热扩散半径与浓度的计算

3.2.3火灾模型

3.2.3.1池火灾

3.2.3.2喷射火

带压的可燃物质泄漏时形成射流，如果在泄漏裂口处被点燃，则形成喷射火。

把整个喷射火看成是由沿喷射中心线上的全部点热源组成，并假设每个点热源的热辐射通量相等，可以求出某一目标点处的入射辐射强度。

点热源的热辐射通量按下式计算：

（3.44）

3.2.3.3火球和爆燃

低温可燃液化气由于过热，导致容器内压增大，使容器爆炸，内容物释放并被点燃，发生剧烈的燃烧，产生强大的火球，形成强烈的热辐射。

此时，火球半径为：

（3.47）

3.2.3.4突发火

泄漏的可燃气体、液体蒸发而形成的可燃蒸气在空气中扩散，遇到火源发生突然燃烧而没有爆炸。

此种情况下，处于气体燃烧范围内的室外人员将会被全部烧死，建筑物内将有部分人被烧死。

突发火后果分析，主要是确定可燃混合气体的燃烧上、下极限的轮廓线及其下限随气团扩散到达的范围。

为此，可按气团扩散模型计算气团大小和可燃混合气体的浓度。

3.2.3.5火灾损失

火灾通过热辐射的方式影响周围环境，当火灾产生的热辐射强度足够大时，可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。

火灾损失估算建立在热辐射强度与损失等级的基础上，表3.11为不同热辐射强度造成伤害或损失的情况。

从表中可以看出，在较小辐射等级时，至人重伤需要一定的时间，这时人们可以逃离现场或掩蔽起来。

3.2.4爆炸模型

3.2.4.1蒸气云爆炸

对蒸气云爆炸（UVCE）进行定量评价的方法主要有两种：

TNT当量法和TNO（Multi-Energy）模型法，这两种方法各有优缺点，一般把这两种评价方法结合起来使用。

蒸气云爆炸主要因冲击波造成伤害，因而按超压准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。

冲击波超压破坏、伤害准则见表3.3和3.4。

下面介绍TNT当量法。

可燃气体的TNT当量WTNT及爆炸总能量E分别为：

（3.52）

（3.53）

3.2.4.2沸腾液体扩展蒸气爆炸

沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）的主要危险是火球产生的强烈热辐射伤害，因而可采用瞬态火灾作用下的热剂量准则确定人员的伤亡和财产损失的区域。

火球当量半径R（m）及持续时间t（s）由下式计算：

（3.58）

（3.59）

式中W是可燃气体储存质量，kg。

BLEVE发生后，消防人员及紧急救灾人员最小安全工作建议距离为4R，人群安全逃脱最小建议距离为15R。

目标接受的热剂量Qr为：

（3.60）

3.2.5中毒模型

3.2.5.1描述毒物泄漏后果的概率函数法

当毒物连续泄漏时，某点的毒物浓度在整个云团扩散期间没有变化。

当设定某死亡率时，由表3.14查出相应的概率Y值，根据式（3.56）可计算出c值：

（3.63）

按扩散公式可以进一步算出中毒范围。

如果毒物泄漏是瞬时的，则有毒气团通过某点的毒物浓度是变化的。

此时，考虑浓度的变化情况，计算出气团通过该点的毒性负荷及该点的概率值Y，然后查表3.14就可得出相应的死亡率。

3.2.5.2有毒液化气体容器破裂时的毒害区估算

液化介质在容器破裂时会发生蒸气爆炸。

当液化介质为有毒物质（如液氯、液氨、二氧化硫、氢氰酸等）时，爆炸后若不燃烧，便会造成大面积的毒害区域。

设有毒液化气体质量为W（kg），容器破裂前器内温度为t（℃），液体介质比热容为cp[kJ/（kg·

℃）]。

当容器破裂时，器内压力降至大气压，处于过热状态的液化气温度迅速降至标准沸点t0（℃），此时全部液体所放出的热量为：

Q=Wcp（t-t0）（3.64）

设这些热量全部用于器内液体的蒸发，且汽化热为q（kJ/kg），则其蒸发量为：

（3.65）

若介质的相对分子质量为M，则在沸点下蒸发蒸气的体积Vg（m3）为：

若已知某种有毒物质的危险浓度，则可求出其在危险浓度下的有毒空气体积。

如二氧化硫在空气中的浓度（体积分数）达到0.05%时，人吸入5~10min即致死，则Vg（m3）的二氧化硫可以产生令人致死的有毒空气体积为：

假设这些有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出该有毒气体扩散半径为：

（3.66）

式中R—有毒气体扩散半径，m；

c—有毒介质在空气中的危险浓度值，v%。

1.什么是重大危险源？

为什么要对重大危险源进行辨识？

2.中国重大危险源是如何分类的？

怎样确认重大危险源？

3.重大危险源和危险物质的含义是什么？

4.讨论气体泄漏喷射线速度与预