中華人民共和國《安全生產(chǎn)法》第二十五條規(guī)定:“礦山建設項目和用于生產(chǎn)、儲存危險物品的建設項目,應當分別按照國家有關規(guī)定進行安全條件論證和安全評價。”國務院頒布的《危險化學品安全管理條例》第十七條明確規(guī)定:“……生產(chǎn)、儲存、使用其它危險化學品的單位,應當對本單位的生產(chǎn)、儲存裝置每兩年進行一次安全評價。”硫酸是列入國家危險化學品目錄的產(chǎn)品,在新建、改擴建硫酸裝置以及正常運行過程中,必須按規(guī)定進行安全評價,這對硫酸工作者是一個新的課題。本文擬從介紹安全評價的基本概念入手,探討在硫酸生產(chǎn)企業(yè)如何開展安全評價。
1安全評價概述
1.1安全評價基本概念
安全評價是以實現(xiàn)系統(tǒng)安全為目的,應用安全系統(tǒng)工程原理和方法,對系統(tǒng)中存在的危險、有害因素進行辨識與分析,判斷系統(tǒng)發(fā)生事故和職業(yè)危害的可能性及嚴重程度,從而為制定防范措施和管理決策提供科學依據(jù)。安全評價的基本內(nèi)容如圖1所示。
識別危險性在于辨識危險源,確定來自危險源的危險性;評價危險度在于控制危險性,評價采取控制措施后仍然存在的危險性是否可以接受。這兩者在整個評價工作中相互交叉,相互重疊。
安 全 評 價 |
|||
危險性識別 |
危險度評價 |
||
危險源辨識 |
計算風險率 |
判別指標 |
危險性控制 |
(辨識) |
(確認) |
(設定) |
(確認) |
圖1安全評價基本內(nèi)容
1.2安全評價的分類
安全評價根據(jù)評價對象的不同階段分為4種:
a.安全預評價——根據(jù)建設項目可行性研究報告的內(nèi)容,在初步設計以前,分析和預測該建設項目可能存在的危險、有害因素的種類和程度,提出合理可行的安全對策措施及建議。
b.安全驗收評價——在建設項目竣工、試生產(chǎn)運行正常、項目竣工驗收前,對建設項目的設施、設備、裝置實際運行狀況及管理狀況進行安全評價;查找該建設項目投產(chǎn)后存在的危險、有害因素,確定其程度,提出合理可行的安全對策措施及建議,是對安全項目“三同時”的檢查落實。
c.安全現(xiàn)狀評價——針對生產(chǎn)經(jīng)營單位總體或局部的生產(chǎn)經(jīng)營活動的安全現(xiàn)狀進行安全評價。
d.專項安全評價——針對某一項活動或場所,如一個特定的行業(yè)、產(chǎn)品、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)工藝或生產(chǎn)裝置等存在的危險、有害因素進行安全評價。
1.3安全評價目的
安全評價的目的是尋求最低事故率、最小損失和最優(yōu)安全投資效益,具體包括4個方面:
a.實現(xiàn)全過程安全控制;
b.建立系統(tǒng)安全的最優(yōu)方案,為決策提供依據(jù);
c.為實現(xiàn)安全技術、安全管理的標準化和科學化創(chuàng)造條件;
d.促進企業(yè)實現(xiàn)本質(zhì)安全化。
1.4安全評價的程序
安全評價的一般程序包括以下幾個方面:
a.資料收集。明確評價對象和范圍,收集國內(nèi)外相關法規(guī)和標準,了解同類設備、設施及生產(chǎn)工藝和事故情況,了解評價對象的自然和社會環(huán)境狀況。
b.危險、有害因素辨識與分析。根據(jù)所評價對象的自然環(huán)境狀況、工程建設方案、工藝流程、裝置布置、主要設備和儀表、原材料、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品的理化性質(zhì)等,辨識和分析可能發(fā)生的事故類型、事故原因和機制。
c.安全性評價。在上述危險、有害因素辨識與分析的基礎上,劃分評價單元,選擇一種或多種評價方法,進行定性或定量評價。在此基礎上進行危險性分級。必要時對可能發(fā)生的重大事故后果進行估算。
d.提出安全對策措施。根據(jù)評價結果,對高于標準值的危險必須采取技術或管理措施,降低或控制危險。低于標準值的危險屬于可接受危險,應采取監(jiān)測措施,防止生產(chǎn)條件變更導致危險值增加。對不可排除的危險要采取防范措施,提出應建立的應急救援預案等要求。
e.評價結論。針對不同種類評價,根據(jù)評價結果的內(nèi)在聯(lián)系、相關性及不同作用,做出正確結論。
1.5安全評價的依據(jù)
安全評價的依據(jù)主要有以下幾個方面:
a.國家頒布的法律、法規(guī),地方頒布的法規(guī),國家有關部門的規(guī)章;
b.國家或行業(yè)(地方)發(fā)布的標準;
c.企業(yè)發(fā)布的管理規(guī)章制度;
d.我國已參加、確認的國際法規(guī)、標準、文件等。
2硫酸生產(chǎn)的危險和重大危險源辨識
2.1危險化學品
根據(jù)《危險化學品管理條例》的規(guī)定,硫酸生產(chǎn)過程中屬于危險化學品的有以下幾方面:
a.原料及燃料——硫磺(固體、液體)、硫化氫氣體、氨(氣體、液體)、重油、煤氣、柴油、液化氣、天然氣;
b.產(chǎn)品——硫酸、發(fā)煙硫酸、液體SO2、液體SO3,其它屬于危險化學品的副產(chǎn)品;
c.生產(chǎn)過程——SO2氣體、SO3氣體、硫酸、發(fā)煙硫酸;
d.檢修過程——氫氣、硫酸、發(fā)煙硫酸、催化劑、SO2氣體;SO3氣體。
2.2危險性分析
硫酸生產(chǎn)中的危險、有害因素依據(jù)不同原料、不同工藝流程會有所不同,現(xiàn)重點分析硫鐵礦及硫磺制酸過程中的危險、有害因素。
2.2.1硫鐵礦制酸
在硫鐵礦加工過程中,存在著礦石砸傷、加工設備意外傷害、破碎機的噪音與震動、尾砂干燥過程中的重油灼傷以及粉塵危害。
在硫鐵礦焙燒過程中,存在著高溫礦渣的灼傷、氣體與粉塵的危害、廢熱鍋爐安全裝置失效引起的泄漏和爆裂、供料及排渣裝置的意外傷害。在沸騰爐升溫過程中還存在著柴油燃燒、含油礦塵的爆炸危險。
在爐氣凈化過程中存在著高壓電的觸電危險、SO2氣體及稀酸的危害、電除塵(霧)器的爆炸危險。
在SO2氣體轉化過程中,存在著SO2、SO3氣體危害、催化劑及冷凝酸的危害。在升溫過程中還存在著柴油、煤氣、石油氣等的燃燒、爆炸危險。
在爐氣干燥和SO3氣體吸收過程中,存在著SO3和SO3氣體危害、硫酸泄漏灼傷的危險。
在采用氨法回收尾氣的工藝中,存在著氨的爆炸、燃燒、中毒危險。
在廢熱鍋爐(含省煤器)運轉方面,存在著安全裝置失效引起的泄漏和爆裂危險;在機電設備運轉方面,存在著風機、酸泵等意外傷害危險及電器設備的觸電危險。
在設備檢修方面,存在硫酸灼傷、SO2、SO3氣體和催化劑毒害、機械設備意外傷害,以及長期停用設備因濃硫酸吸水稀釋后與鋼鐵反應產(chǎn)生氫氣引起著火、爆炸的危險。
2.2.2硫磺制酸
在固體硫磺加工過程中,存在著燃燒、爆炸、液體硫磺及蒸汽灼傷的危險。
在硫磺焚燒過程中,存在著高溫爐氣、液硫及蒸汽灼傷的危險、SO2氣體中毒危害。
在空氣干燥和SO3氣體吸收過程中,存在著SO3氣體危害、硫酸泄漏灼傷的危險。
與硫鐵礦制酸相同部分存在著相同的危險。
2.3重大危險源辨識
根據(jù)國家標準GB18218-2000《重大危險源辨識》的規(guī)定,重大危險源系指存在著危險物質(zhì)且數(shù)量等于或超過臨界量的單元。硫酸生產(chǎn)企業(yè)存在的危險物質(zhì)及其臨界量見表1。
上述危險物質(zhì)在硫酸生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的量一般小于臨界量,在儲存區(qū)就要區(qū)別企業(yè)情況加以確定。如果在儲存區(qū)有多種危險物質(zhì),則要按照公式∑=qi/Qi≥1計算判斷。式中:qi為每種危險物質(zhì)實際存有量;Qi為與各危險物質(zhì)相應的臨界量。如果單元中的危險物質(zhì)量滿足此式,即可以認定為重大危險源。
表1硫酸生產(chǎn)企業(yè)存在的危險物質(zhì)及其臨界量
危險物質(zhì) |
臨界量 |
|
生產(chǎn)場所/t |
儲存場所/t |
|
易燃物質(zhì) |
|
|
液化石油氣、天然氣 |
|
|
CO和H2混合物 |
1 |
10 |
有毒物質(zhì) |
|
|
氨 |
40 |
100 |
SO2 |
40 |
100 |
SO3 |
30 |
75 |
H2S |
2 |
5 |
根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局《關于開展重大危險源監(jiān)督管理工作的指導意見》要求,將壓力容器、壓力管道、鍋爐列入重大危險源。其中蒸汽鍋爐額定蒸汽壓力大于2.5MPa,且額定蒸發(fā)量大于或等于10t/h。大部分硫酸裝置廢熱鍋爐蒸汽壓力為3.8MPa,80kt/a以上硫酸裝置廢熱鍋爐蒸發(fā)量在10t/h以上,應列入重大危險源管理。
3硫酸生產(chǎn)中評價單元的確定和評價方法的選擇
3.1評價單元的確定
評價單元就是在危險、有害因素辨識與分析的基礎上根據(jù)評價目標和評價方法的需要,將系統(tǒng)分成有限的確定范圍的評價單元。這樣可以簡化評價工作,減少評價工作量,避免遺漏,使危險評價更切合實際,提高評價的準確性。
根據(jù)硫酸生產(chǎn)企業(yè)的特性,本文擬將硫酸生產(chǎn)裝置劃分為8個評價單元:原料處理、焙燒、凈化、轉化、干吸、廢熱鍋爐、尾氣處理、儲存。
原料處理單元包括硫鐵礦制酸的硫鐵礦破碎、硫精砂干燥及配礦,硫磺制酸的固硫儲存、熔硫、精制及液硫儲存。
焙燒單元包括硫鐵礦制酸的焙燒系統(tǒng)(含灰渣處理裝置),硫磺制酸的焚硫系統(tǒng)(不含空氣干燥裝置)。
凈化單元包括硫鐵礦制酸的凈化系統(tǒng)(含熱電除塵裝置)及稀酸(污水)處理裝置。
轉化單元包括轉化器、換熱器、硫鐵礦制酸的主鼓風機等。
干吸單元包括硫鐵礦制酸的爐氣干燥及SO3吸收裝置,硫磺制酸的空氣干燥裝置及SO3吸收裝置。
廢熱鍋爐單元包括焙燒和轉化工序的廢熱鍋爐、過熱器、省煤器、除氧器等。
尾氣處理單元包括尾氣回收裝置及母液處理裝置。
儲存單元包括各種規(guī)格的產(chǎn)品硫酸及其它危險化學品的儲存裝置。
以上單元中廢熱鍋爐單元、凈化單元、尾氣處理單元并非為所有硫酸企業(yè)所有。另外,各個單元均包括裝置的開車、停車、正常運行及檢修過程。
3.2評價方法的選擇
常用的安全評價方法有十幾種,對不同的生產(chǎn)系統(tǒng),在不同的評價階段使用不同的評價方法更為有效?!段kU化學品生產(chǎn)企業(yè)安全評價導則》(試行)提出對危險化學品生產(chǎn)單位現(xiàn)狀的安全評價,其安全生產(chǎn)條件的安全評價以安全檢查表的方法為主,其它方法為輔。對其它方面的安全評價可根據(jù)危險化學品生產(chǎn)的實際情況,選擇國際、國內(nèi)通行的方法。
本文擬采用“化工廠危險程度分級法”對硫酸企業(yè)的整體危險進行安全評價,采用“作業(yè)條件危險性評價法”對各單元的危險性進行評價比較,采用“安全檢查表”對硫酸企業(yè)的安全管理現(xiàn)狀進行評價。對重大事故的分析評價還可以采用“故障樹分析法”、“事件樹分析法”等進行評價分析,對重大事故后果的評價可以采用“泄漏、著火、爆炸、中毒評價模型”進行評價??梢詤⒁娢墨I。
3.3安全評價
3.3.1化工廠危險程度分級法
該評價方法以化工生產(chǎn)、儲存過程中的物質(zhì)、物量指數(shù)為基礎,用工藝、設備、廠房、安全裝置環(huán)境、工廠安全管理等系數(shù)修正后,提出工廠的實際危險等級。該方法的評價程序如圖2(略)所示。
圖2系數(shù)α1-α5,由各自的相關系數(shù)計算,在此不詳述。根據(jù)上述程序評價可得出工廠固有危險指數(shù)G,由表2查出工廠固有危險等級,再結合工廠安全管理等級由表3查出工廠實際危險等級。工廠安全管理等級要以工廠管理檢查表對照工廠實際逐項檢查計分,進而根據(jù)分值來確定。有關安全檢查表內(nèi)容見本文3.3.3。
表2 工廠固有危險等級劃分
工廠固有危險指數(shù) |
工廠固有危險等級 |
>1500 |
一級 |
1001-1500 |
二級 |
501-1000 |
三級 |
201-500 |
四級 |
<200 |
五級 |
表3工廠實際危險等級
工廠安全管理等級 |
工廠固有危險等級 |
||||
一 |
二 |
三 |
四 |
五 |
|
Ⅰ(優(yōu)) |
高度 |
中度 |
低度 |
最低度 |
最低度 |
Ⅱ(一般) |
最高度 |
高度 |
中度 |
低度 |
最低度 |
Ⅲ(差) |
最高度 |
最高度 |
高度 |
中度 |
低度 |
按照上述程序,對一套以固體硫磺為原料、采用兩轉兩吸流程、生產(chǎn)w(H2SO4) 104.5%發(fā)煙硫酸和w(H2SO4) 98%硫酸的200kt/a硫磺制酸裝置進行安全評價,得出其工廠實際危險等級。通過計算,該硫磺制酸裝置各單元的固有危險指數(shù)見表4。
表4 200kt/a硫磺制酸裝置各單元固有危險指數(shù)
項目 |
原料 |
焚燒 |
轉化 |
干吸 |
鍋爐 |
儲存 |
WF |
183.8 |
150.3 |
134.9 |
349.2 |
117.9 |
547.2 |
α1 |
1.19 |
1.48 |
1.64 |
1.34 |
1.92 |
1.14 |
α2 |
1.18 |
1.13 |
1.04 |
1.14 |
1.14 |
1.09 |
α3 |
3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
α4 |
0.89 |
0.79 |
0.82 |
0.83 |
0.89 |
0.93 |
α5 |
硫酸生產(chǎn)企業(yè)為密集型企業(yè),取1.3 |
|||||
固有危險指數(shù)g |
297.31 |
257.63 |
245.27 |
575.58 |
298.57 |
822.06 |
由表4可見,固有危險指數(shù)最高的單元為儲存單元,因該單元最大儲存量為10kt,一旦發(fā)生意外可能造成的危害范圍最大。其次是干吸單元,在運行中有500t硫酸在循環(huán),泄漏造成的危害很大。
根據(jù)單元固有危險指數(shù),按G=(∑gi2/5)1/2計算工廠固有危險指數(shù),得G=500.33,查表2可知工廠固有危險等級屬于三級。
如果將該廠安全管理等級定為“一般”,則由表3確定工廠實際危險等級為“中度”。由表3可知,硫酸生產(chǎn)企業(yè)安全管理的程度是影響工廠實際危險等級的重要因素,安全管理搞上去,就可以降低工廠的實際危險等級,反之則升高。
3.3.2作業(yè)條件危險性評價法
對于一個具有潛在危險的作業(yè)條件,影響危險性的主要因素有3個:
a.發(fā)生事故或危險事件的可能性L,取值范圍0.1-10;
b.暴露于這種危險環(huán)境的頻率E,取值范圍0.5-10;
c.事故一旦發(fā)生可能產(chǎn)生的后果C,取值范圍1-100。
作業(yè)條件危險性用公式表示為:
D=L×E×C
根據(jù)計算得到的D分值確定危險的程度,D分值與危險程度的關系見表5。3個因素的分值主要根據(jù)以往經(jīng)驗確定,有一定的局限性,只是一種作業(yè)的局部評價。
根據(jù)硫酸生產(chǎn)企業(yè)的特征,對上例的硫磺制酸系統(tǒng)各單元的危險性進行評價,其結果見表6。
表5 D分值與危險程度
D分值 |
危險程度 |
>320 |
極其危險,不能繼續(xù)作業(yè) |
160-320 |
高度危險,需要立即整改 |
70-160 |
顯著危險,需要整改 |
20-70 |
可能危險,需要注意 |
<20 |
稍有危險,或許可以接受 |
表6 200kt/a硫磺制酸裝置各單元危險性評價
單元危險性 |
原料 |
焚燒 |
轉化 |
干吸 |
鍋爐 |
儲存 |
L |
3 |
3 |
1 |
3 |
1 |
1 |
E |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
C |
3 |
3 |
3 |
3 |
7 |
7 |
D |
54 |
54 |
18 |
54 |
42 |
42 |
危險程度 |
可能危險 |
可能危險 |
稍有危險 |
可能危險 |
可能危險 |
可能危險 |
由表6可見,該硫磺制酸裝置除轉化單元為“稍有危險”外,其它單元都是“可能危險”。其它流程的裝置單元評價結果大致相同。
3.3.3安全檢查表法
安全檢查表法是按照相關的標準、規(guī)范等對已知的危險類別、設計缺陷以及與一般工藝設備、操作、管理有關的潛在危險性和有害性進行判別檢查??蛇m用于工程、系統(tǒng)的各個階段,也完全適用于硫酸生產(chǎn)企業(yè)。
根據(jù)具體情況采用不同的檢查表,可以簡單地分成為檢查結果定性化、半定量化或定量化的安全檢查表。但安全檢查表只能作定性分析,不能定量,也就是說不能提供危險度的分級。
對硫酸生產(chǎn)企業(yè)安全現(xiàn)狀進行評價的安全檢查表主要內(nèi)容為:安全機構,安全生產(chǎn)責任制及規(guī)章制度,安全教育及培訓、考核、取證情況,事故(包括未遂事故)及職業(yè)危害情況,裝置內(nèi)危險物質(zhì)的種類及管理,生產(chǎn)裝置運行安全管理,生產(chǎn)裝置主要設備運行管理,有毒有害因素監(jiān)測與控制,防護設備與器具管理,消防系統(tǒng)的檢查與管理,系統(tǒng)的安全應急救援預案等。
對于硫酸生產(chǎn)企業(yè)安全生產(chǎn)條件的分析,可以參照《危險化學品生產(chǎn)企業(yè)安全評價導則》(試行)中“安全生產(chǎn)條件的分析”的要求進行,本文不再詳述。
通過安全檢查表的分析評價,我們可以找出不符合國家有關法律、法規(guī)、標準以及企業(yè)規(guī)章制度的問題所在。在此基礎上可以提出改進安全生產(chǎn)條件的建議、相應的整改措施建議以及對硫酸事故應急救援預案的修改意見,從而全面提高企業(yè)的安全生產(chǎn)和安全管理水平,提高企業(yè)的整體管理水平、技術水平和經(jīng)濟效益。
4結論
通過以上3種方法的評價,給出了硫酸生產(chǎn)企業(yè)的危險等級、各單元的危險性分析以及企業(yè)安全管理的綜合評價,由此可以得到如下結論:
a.對硫酸生產(chǎn)企業(yè)進行安全評價是國家安全生產(chǎn)法律的要求,也是企業(yè)自身加強安全管理的需要。
b.對200kt/a硫磺制酸裝置的安全評價結果表明,硫酸生產(chǎn)企業(yè)屬于中度危險企業(yè),除轉化單元為“稍有危險”單元外,其它單元都屬于“可能危險”單元,需要我們高度重視。
c.應用安全檢查表可以綜合檢查企業(yè)的安全狀況,進而提出相應的改進措施及建議。