基于事故樹分析法的環氧乙烷生產中火災爆炸事故分析

王榮榮，付路路，姜 慧，馬文濤

（1.遼寧石油化工大學 石油天然氣工程學院，遼寧 撫順 113001； 2. 遼寧石油化工大學 機械工程學院，遼寧 撫順 113001）

基于事故樹分析法的環氧乙烷生產中火災爆炸事故分析

王榮榮1，付路路2，姜 慧2，馬文濤2

（1.遼寧石油化工大學 石油天然氣工程學院，遼寧 撫順 113001； 2. 遼寧石油化工大學 機械工程學院，遼寧 撫順 113001）

事故樹分析法描述了事故發生和發展的動態過程，便于找出事故的直接和間接原因及原因組合。通過對環氧乙烷生產中火災爆炸事故樹的分析，得出導致事故發生的11個基本事件。利用最小割集、最小徑集、求解頂事件發生概率和對基本事件重要度進行分析，確定導致環氧乙烷生產中火災爆炸事故發生的主導因素，為環氧乙烷生產的安全管理提供了可靠依據。

環氧乙烷; 火災爆炸; 事故樹分析法; 重要度分析

在環氧乙烷的生產中，防止發生火災爆炸事故是安全管理的重要方面。為了防止事故的發生，需要運用科學合理的方法找出導致事故發生的原因。事故樹分析法能對各種系統的危險性進行辨識和評價，不僅能分析出事故的直接原因，還能深入地揭示出事故的潛在原因。因此，筆者認為事故樹分析法是一種比較合理的分析方法。

1 事故樹分析法

事故樹分析[1]法起源于故障樹分析法（FTA），是安全系統工程的重要分析方法之一。運用事故樹分析法，首先要確定頂事件，然后調查所有能導致頂事件發生的所有原因，用邏輯門符號將這些基本事件連接起來，形成樹狀圖，最后進行計算和分析得出結論。

2 環氧乙烷生產中火災爆炸事故發生的事故樹構建

由乙烯制取環氧乙烷是環氧乙烷生產常用的一種方法，而乙烯是一種極易燃燒的物質。根據可能導致乙烯燃燒的因素，歸納出可能引發環氧乙烷生產中火災爆炸的原因，主要有過高的溫度、壓力，乙烯量增大，氧氣濃度升高等。據此繪制出事故樹圖，如圖1。

圖1 環氧乙烷生產中火災爆炸事故樹圖Fig.1 Fault tree of ethylene oxide fire and explosion

基本事件表，如表1。

表1 環氧乙烷生產中火災爆炸事故事件表Table 1 Events of fault tree of ethylene oxide fire and explosion

3 事故樹分析

3.1 求最小割集[2-4]

利用布爾代數式建立數學模型，對事故樹進行分析和化簡。

3.2 求最小徑集

利用最小徑集與最小割集的對偶性，作出與事故樹對偶的成功樹，如圖2。

圖2 環氧乙烷生產中火災爆炸事件樹圖Fig.2 Event tree of ethylene oxide fire and explosion

用布爾代數式進行分析，

計算結果表明，最小割集有26個，即有26種途徑可以導致頂上事件的發生，且每組的基本事件都很少，說明極易導致事故的發生。最小徑集有3個，即有兩種途徑可以防止事故的發生，但其中一組的基本事件較多，說明事故較難控制。

3.3 結構重要度分析[5,6]

結構重要度是在不考慮各基本事件的發生概率或假設發生概率相等的情況下，分析各基本事件的發生對頂上事件的發生所產生的影響程度。

基本事件重要度系數：

基本事件的割集重要度系數：

根據各基本事件在最小割集中出現的次數，得出基本事件的結構重要度排序：

4 結論及應對方法[7]

分析最小割集和最小徑集：最小割集有26個。

每個最小割集都是環氧乙烷生產中發生火災爆炸事故的一種可能途徑，根據最小割集理論，任意最小割集中的基本事件全部發生就會導致火災爆炸事故的發生，說明發生火災爆炸事故的可能性很大。最小徑集有3個。最小徑集表示系統的安全性，根據最小徑集理論，任意最小徑集中的基本事件全不發生，火災爆炸事故就不會發生。預防環氧乙烷生產中火災爆炸事故發生的最直接有效的方法就是破壞基本事件，消除形成火災爆炸隱患的條件。

分析結構重要度：基本事件X1、X2、X3、X4的結構重要度最大[8,9]。所以杜絕固有點火源、防止循環氣體倒流進入氧氣管道，將氧氣濃度控制在爆炸范圍以外是防止火災爆炸事故的最佳方法。結構重要度排序是制定環氧乙烷生產中火災爆炸事故預防方案的重要依據，改進設計方案，提高設計的合理性，從源頭上杜絕火災爆炸事故的發生。

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Fire and Explosion Accident Analysis in Ethylene Oxide Production Based on Fault Tree Analysis Method

WANG Rong-rong1，FU Lu-lu2，JIANG-Hui2，MA Wen-tao2
（1. College of Petroleum Engineering，Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；2. College of Mechanical Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Fault tree analysis describes dynamic process of the beginning and developing in the accident. It helps find out direct and indirect reasons of the accident. According to analysis on fault tree of fire and explosion in ethylene oxide production, eleven basic events were got. With minimal cut sets and minimal path sets, top event probability was solved, and basic event importance degree was analyzed. The main elements to cause ethylene oxide fire and explosion accident were determined, which can provide reliable foundation for safety management in ethylene oxide production.

Ethylene oxide; Fire and explosion; Fault tree analysis; Importance degree analysis

TP 18

： A

： 1671-0460（2014）04-0598-02

2013-11-27

王榮榮（1982-），女，遼寧撫順人，初級職稱，2006年畢業于河北工程大學建筑環境與設備工程專業，研究方向：從事安全技術工作。E-mail：hellwrr666@163.com。