酒精企業(yè)生產(chǎn)裝置的安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)（六）

第六章 單元火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)

6.1道化學(xué)公司的 “火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法”

道化學(xué)公司的 “火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法”（第七版）是針對(duì)工藝過程中的物質(zhì)、設(shè)備、數(shù)量、工藝參數(shù)、泄漏、儲(chǔ)運(yùn)等火災(zāi)、爆炸及毒性的危險(xiǎn)性、有害性，通過逐步推算的方法，求出其火災(zāi)、爆炸等潛在危險(xiǎn)及其等級(jí)的一種方法。

該法首先確定單元固有的火災(zāi)、爆炸指數(shù)（F&EI）及危險(xiǎn)等級(jí)，詳見表6-1。

表6-1 F&EI危險(xiǎn)等級(jí)

F&EI

1~60

61~96

97~127

128~158

>159

危險(xiǎn)等級(jí)

最輕

較輕

中等

很大

非常大

然后，進(jìn)一步確定單元危險(xiǎn)區(qū)域的平面分布和影響體積，據(jù)此，定量計(jì)算單元危險(xiǎn)系數(shù)和最大可能財(cái)產(chǎn)損失，以表征單元危險(xiǎn)性的風(fēng)險(xiǎn)程度。具體評(píng)價(jià)步驟見圖6-1。

6.2評(píng)價(jià)單元的確定

6.2.1評(píng)價(jià)單元的確定

根據(jù)生產(chǎn)裝置的工藝條件，工藝單元中的危險(xiǎn)物料及其數(shù)量，評(píng)價(jià)方法中確定評(píng)價(jià)單元的原則，以及各單元的危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)結(jié)果：危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)屬Ⅱ級(jí)（中度危險(xiǎn)）以上的單元共4個(gè)，由于發(fā)酵罐單元物質(zhì)（發(fā)酵醪）的物質(zhì)系數(shù)較低，屬Ⅱ級(jí)（中度危險(xiǎn)）的主要因素是體積較大，因此，選擇生產(chǎn)裝置蒸餾單元、產(chǎn)品乙醇儲(chǔ)罐單元及污水副產(chǎn)沼氣槽單元進(jìn)行道化法評(píng)價(jià)。

6.2.2評(píng)價(jià)單元基本情況(1)生產(chǎn)裝置乙醇蒸餾單元：

蒸餾塔：2臺(tái)（粗餾塔及精餾塔）：

規(guī)格：Φ2800×16970及Φ4000×31175

操作溫度：最高約110℃

操作壓力：不大于0.044MPa

主要物料：乙醇等

（2）產(chǎn)品乙醇儲(chǔ)罐單元

最大儲(chǔ)存量：2000T

儲(chǔ)罐規(guī)格：500m3兩只，300m3兩只，其余計(jì)量罐。

操作溫度：常溫

操作壓力：常壓

主要物料：乙醇

（3）沼氣儲(chǔ)槽

最大儲(chǔ)存量：2500m3

操作溫度：常溫

操作壓力：常壓（水封槽）

主要物料：沼氣

6.3評(píng)價(jià)單元危險(xiǎn)系數(shù)的求取及火災(zāi)、爆炸指數(shù)計(jì)算

6.3.1評(píng)價(jià)單元危險(xiǎn)物質(zhì)的物質(zhì)系數(shù)確定

物質(zhì)系數(shù)MF是表達(dá)由燃燒或化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸過程中潛在能量釋放的尺度，由美國防火協(xié)會(huì)（NFPA）確定的物質(zhì)可燃性Nf和化學(xué)活潑性Nr求得。

根據(jù)道化學(xué)公司《火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法》物質(zhì)系數(shù)的確定原則，選取乙醇為蒸餾單元及乙醇儲(chǔ)罐單元危險(xiǎn)物質(zhì)；選取甲烷為污水沼氣儲(chǔ)槽單元危險(xiǎn)物質(zhì)，其物質(zhì)系數(shù)由道化學(xué)《火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法》附錄A中查得。具體數(shù)據(jù)見表6-2。

表6-2評(píng)價(jià)單元危險(xiǎn)物質(zhì)系數(shù)及危險(xiǎn)特性

評(píng)價(jià)單元

危險(xiǎn)物質(zhì)

物質(zhì)

系數(shù)

燃燒熱HC

BuT/Ib×103

NFPA

閃點(diǎn)

(℃)

沸點(diǎn)

(℃)

N(h)

N(f)

N®

乙醇蒸餾單元

乙醇

16

115

0

3

0

13

78.5

乙醇儲(chǔ)罐單元

乙醇

16

11.5

0

3

0

13

78.5

沼氣儲(chǔ)槽單元

甲烷

21

21.5

1

4

0

氣

-160

6.3.2單元工藝危險(xiǎn)系數(shù)的求取及火災(zāi)、爆炸指數(shù)計(jì)算

按道化學(xué)公司《火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法》，對(duì)評(píng)價(jià)單元求取一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F1）和特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F2），并按F3=F1×F2計(jì)算出工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F3），然后再按火災(zāi)、爆炸指數(shù)F&EI=F3×MF計(jì)算出火災(zāi)、爆炸指數(shù)。詳見表6-3。

表6-3各單元火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)（F&EI）計(jì)算（1）

評(píng)價(jià)單元： 乙醇蒸餾單元

確定MF的物質(zhì)及其MF值：乙醇 16

物質(zhì)系數(shù)當(dāng)單元溫度超過60℃時(shí)則標(biāo)明

1．一般工藝危險(xiǎn)

危險(xiǎn)系數(shù)范圍

采用危險(xiǎn)系數(shù)（1）

基本系數(shù)

1.00

1.00

A．放熱化學(xué)反應(yīng)

0.3~1.25

B．吸熱反應(yīng)

0.20~0.40

0.2(吸熱反應(yīng))

C．物料處理與輸送

0.25~1.05

0.50

D．密閉式或室內(nèi)工藝單元

0.25~0.90

0.30

E．通道

0.20~0.35

0.20(取影響消防活動(dòng))

F．排放和泄漏控制

0.25~0.50

0.25

一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F1）

2.45

2．特殊工藝系數(shù)

基本系數(shù)

1.00

1.00

A．毒性物質(zhì)

0.20~0.80

B．負(fù)壓（<500mmHg）

0.50

C．易燃范圍內(nèi)及接近易燃范圍的操作

惰性化— 未惰性化—

1．罐裝易燃液體

0.50

2．過程失?；虼祾吖收?

0.30

0.30

3．一直在燃燒范圍內(nèi)

0.80

D．粉塵爆炸

0.25~2.00

E．壓力

操作壓力—千帕（絕對(duì)壓）

釋放壓力—千帕（絕對(duì)壓）

0.16

F．低溫

0.20~0.30

G．易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的重量

物質(zhì)重量—千克

物質(zhì)燃燒熱Hc—焦耳/千克

1．工藝中的液體及氣體

1.07(Hc=1.5×109BUT)

2．儲(chǔ)存中的液體及氣體

3．儲(chǔ)存中的可燃固體及工藝中的粉塵

H．腐蝕與磨蝕

0.10~0.75

0.10(取小于0.127mm/年)

I．泄漏—接頭和填料

0.10~1.15

0.30(取一般泄露)

J．使用明火設(shè)備

K．熱油熱交換系統(tǒng)

0.15~1.5

L．轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備

0.50

特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2

2.93

工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3

7.18

火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)F&EI

114.88

表6-3各單元火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)（F&EI）計(jì)算（2）

評(píng)價(jià)單元：乙醇儲(chǔ)罐

確定MF的物質(zhì)及其MF值：乙醇 16

物質(zhì)系數(shù)當(dāng)單元溫度超過60℃時(shí)則標(biāo)明

1．一般工藝危險(xiǎn)

危險(xiǎn)系數(shù)范圍

采用危險(xiǎn)系數(shù)（1）

基本系數(shù)

1.00

1.00

A．放熱化學(xué)反應(yīng)

0.3~1.25

B．吸熱反應(yīng)

0.20~0.40

C．物料處理與輸送

0.25~1.05

0.85

D．密閉式或室內(nèi)工藝單元

0.25~0.90

E．通道

0.20~0.35

0.20(取影響消防活動(dòng))

F．排放和泄漏控制

0.25~0.50

0.25

一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F1）

2.30

2．特殊工藝系數(shù)

基本系數(shù)

1.00

1.00

A．毒性物質(zhì)

0.20~0.80

B．負(fù)壓（<500mmHg）

0.50

C．易燃范圍內(nèi)及接近易燃范圍的操作

惰性化— 未惰性化—

1．罐裝易燃液體

0.50

0.50

2．過程失常或吹掃故障

0.30

3．一直在燃燒范圍內(nèi)

0.80

D．粉塵爆炸

0.25~2.00

E．壓力

操作壓力—千帕（絕對(duì)壓）

釋放壓力—千帕（絕對(duì)壓）

0.16

F．低溫

0.20~0.30

G．易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的重量

物質(zhì)重量—千克

物質(zhì)燃燒熱Hc—焦耳/千克

1．工藝中的液體及氣體

2．儲(chǔ)存中的液體及氣體

1.1(Hc=5.07×1010BUT)

3．儲(chǔ)存中的可燃固體及工藝中的粉塵

H．腐蝕與磨蝕

0.10~0.75

0.10(取小于0.127mm/年)

I．泄漏—接頭和填料

0.10~1.15

0.30(取一般泄漏)

J．使用明火設(shè)備

K．熱油熱交換系統(tǒng)

0.15~1.5

L．轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備

0.50

特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2

3.16

工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3

7.27

火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)F&EI

116.32

表6-3各單元火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)（F&EI）計(jì)算（3）

評(píng)價(jià)單元：沼氣儲(chǔ)槽

確定MF的物質(zhì)及其MF值：甲烷 21

物質(zhì)系數(shù)當(dāng)單元溫度超過60℃時(shí)則標(biāo)明

1．一般工藝危險(xiǎn)

危險(xiǎn)系數(shù)范圍

采用危險(xiǎn)系數(shù)（1）

基本系數(shù)

1.00

1.00

A．放熱化學(xué)反應(yīng)

0.3~1.25

B．吸熱反應(yīng)

0.20~0.40

C．物料處理與輸送

0.25~1.05

0.85

D．密閉式或室內(nèi)工藝單元

0.25~0.90

E．通道

0.20~0.35

0.20(取影響消防活動(dòng))

F．排放和泄漏控制

0.25~0.50

0.25

一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)（F1）

2.30

2．特殊工藝系數(shù)

基本系數(shù)

1.00

1.00

A．毒性物質(zhì)

0.20~0.80

0.2(NH=1)

B．負(fù)壓（<500mmHg）

0.50

C．易燃范圍內(nèi)及接近易燃范圍的操作

惰性化— 未惰性化—

1．罐裝易燃液體

0.50

0.50

2．過程失?；虼祾吖收?

0.30

3．一直在燃燒范圍內(nèi)

0.80

D．粉塵爆炸

0.25~2.00

E．壓力

操作壓力—千帕（絕對(duì)壓）

釋放壓力—千帕（絕對(duì)壓）

0.16

F．低溫

0.20~0.30

G．易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的重量

物質(zhì)重量—千克

物質(zhì)燃燒熱Hc—焦耳/千克

1．工藝中的液體及氣體

2．儲(chǔ)存中的液體及氣體

0.27(Hc=1.8×108BUT)

3．儲(chǔ)存中的可燃固體及工藝中的粉塵

H．腐蝕與磨蝕

0.10~0.75

0.20(取大于0.127小于0.254mm/年)

I．泄漏—接頭和填料

0.10~1.15

0.30(取一般泄漏)

J．使用明火設(shè)備

K．熱油熱交換系統(tǒng)

0.15~1.5

L．轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備

0.50

特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2

2.63

工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3

6.05

火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)F&EI

127.05

6.4各單元火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)匯總

（1）火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)（F&EI）及其危險(xiǎn)等級(jí)

乙醇蒸餾單元： F&EI1=114.88 危險(xiǎn)等級(jí)為“中等”；

乙醇儲(chǔ)罐單元： F&EI2=116.32 危險(xiǎn)等級(jí)為“中等”；

沼氣儲(chǔ)槽單元： F&EI3=127.05 危險(xiǎn)等級(jí)為“中等”；

（2）暴露半徑

乙醇蒸餾單元：暴露半徑R1= F&EI1×0.84×0.3048M

= 114.88×0.84×0.3048M=29.4M；

乙醇儲(chǔ)罐單元：暴露半徑R2= F&EI2×0.84×0.3048M

=116.32×0.84×0.3048M=29.8M；

沼氣儲(chǔ)槽單元：暴露半徑R3= F&EI3×0.84×0.3048M

= 127.05×0.84×0.3048M=32.5M；

（3）火災(zāi)、爆炸時(shí)暴露區(qū)域

暴露區(qū)域面積S=πR2

式中：R=暴露半徑

乙醇蒸餾單元：暴露區(qū)域面積S1=π×R12=π×29.42=2714M2；

乙醇儲(chǔ)罐單元：暴露區(qū)域面積S2=π×R22=π×29.82=2788M2；

沼氣儲(chǔ)槽單元：暴露區(qū)域面積S3=π×R12=π×32.52=3317M2；

火災(zāi)、爆炸時(shí)影響體積為一個(gè)圍繞著工藝單元的圓柱體體積，其面積是暴露區(qū)域面積S、高度相當(dāng)于暴露半徑R（有時(shí)也可以用球體體積表示）。

（4）火災(zāi)、爆炸時(shí)暴露區(qū)域內(nèi)財(cái)產(chǎn)價(jià)值

為了進(jìn)一步計(jì)算的方便，設(shè)定單元暴露區(qū)域的財(cái)產(chǎn)更換價(jià)值為A1、A2、A3。

（5）危害系數(shù)的確定

危害系數(shù)是由圖或方程式根據(jù)工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)（F3）和物質(zhì)系數(shù)（MF）來確定的，對(duì)各單元的危害系數(shù)（y）求取如下：

乙醇蒸餾單元：由F1=7.18，MF=16，求得：Y1=0.64；

乙醇儲(chǔ)罐單元：由F2=7.27，MF=16，求得：Y2=0.66；

沼氣儲(chǔ)槽單元：由F3=6.05，MF=21，求得：Y1=0.78；

（6）基本最大可能財(cái)產(chǎn)損失（基本MPPD）

乙醇蒸餾單元：0.64A1；

乙醇儲(chǔ)罐單元：0.66A2；

沼氣儲(chǔ)槽單元：0.78A3；

不再進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算。

火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)分析計(jì)算結(jié)果匯總見表6-4

表6-4 分析結(jié)果匯總表

單元

火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)F&EI

危險(xiǎn)等級(jí)

暴露半徑（R）

暴露區(qū)域 （M2）

暴露區(qū)域內(nèi)財(cái)產(chǎn)更換價(jià)值

危害系數(shù)

基本MPPD

乙醇蒸餾單元

114.88

中等

29.4

2714

A1

0.64

0.64A1

乙醇儲(chǔ)罐單元

116.32

中等

29.8

2788

A2

0.66

0.66A2

沼氣儲(chǔ)槽單元

127.05

中等

32.5

3317

A3

0.78

0.78A3