化工過程本質(zhì)安全性之模糊評價系統(tǒng)

朱丁春（泰州市蘇飛達安全科技有限公司 江蘇 225400）

引言

通過采取控制措施及附加安全系統(tǒng)和消防設(shè)施，是化學(xué)工業(yè)中傳統(tǒng)的控制危險源的方法，在人員、環(huán)境、重要設(shè)備和危險源之間設(shè)置保護層，以降低事故發(fā)生的可能性及潛在事故后果的嚴重性，從而使化工過程中的危險性降低。高可靠性、數(shù)量足夠的保護層可以降低危險性，但是如果安全措施實效、控制系統(tǒng)故障或生產(chǎn)裝置失控，那么有毒、易燃、易爆物質(zhì)的泄漏，中毒、爆炸、火災(zāi)等重大工業(yè)事故是無法避免的。因此，化學(xué)工業(yè)中傳統(tǒng)控制危險發(fā)生的方法并不能杜絕危險事件的發(fā)生。本文通過對化工過程本質(zhì)安全的討論，簡要分析化工過程本質(zhì)安全性的模糊評價系統(tǒng)進行簡單的分析。

一、化工過程本質(zhì)安全概念及發(fā)展現(xiàn)狀

化工過程的本質(zhì)安全指的是僅僅依靠化工過程本身的設(shè)計性就能控制和消除化工過程設(shè)計的工藝操作條件或物料等帶來的潛在的危險，從而使化工生產(chǎn)過程達到高度安全。

上世紀60-80年代，因化學(xué)工業(yè)的高速發(fā)展，重大事故頻繁發(fā)生，歐美等世界經(jīng)濟發(fā)達的國家已經(jīng)開始關(guān)注化工過程本質(zhì)安全的問題。為了解決這類難題，有安全專家在一個國際會議上提出了化工本質(zhì)安全的原理，即“最小化、替代、緩和、后果限制、簡單化”[1]。化工過程本質(zhì)安全原理提倡生產(chǎn)過程具有危險性的物料應(yīng)低儲量存儲，這樣即使發(fā)生事故，也不會造成重大的危害；盡量采用危險性小或者無害的物料；物料的處理加工和儲存要在緩和的工藝條件下進行；高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備、高真空、高壓容器等高能系統(tǒng)應(yīng)盡量避免使用；工藝操作和設(shè)計的復(fù)雜性應(yīng)盡量降低，從而減少人為失誤及設(shè)備故障發(fā)生的概率，降低危險事故發(fā)生的嚴重度。因此，提高化工過程的本質(zhì)安全技術(shù)應(yīng)提高工藝過程本身的安全性能。近年來，我國化工企業(yè)發(fā)生了多起具有巨大社會影響的重大災(zāi)害性事故，縱觀這些事故，人為的失誤除外，化工中裝置的老化和設(shè)計的缺失也是導(dǎo)致事故發(fā)生的重要原因，因此，只有設(shè)法提高化工過程的本質(zhì)安全才能預(yù)防和減少災(zāi)害的發(fā)生。對化工過程本質(zhì)安全也有專門的評價系統(tǒng)，其中主要運用的是模糊評價系統(tǒng)。

二、化工過程本質(zhì)安全評價體系

1.化工過程本質(zhì)安全評價體系的確立

化工過程本質(zhì)安全性由化工過程固有的危險性決定，其生產(chǎn)過程的主要構(gòu)成是反應(yīng)過程和分離過程及其他相應(yīng)的設(shè)備，只有先建立本質(zhì)安全性評價的指標體系，化工過程本質(zhì)安全性的模糊評價才能進行。化工過程中的固有危險性可以用工藝條件危險性和物質(zhì)危險性兩個評價指標來概括，工藝條件的危險性由工藝結(jié)構(gòu)、設(shè)備、操作條件的危險性來體現(xiàn)，物質(zhì)危險性由物質(zhì)反應(yīng)特征和物質(zhì)一般危險性來體現(xiàn)。結(jié)合化工過程本質(zhì)安全的原理，確定和構(gòu)建了化工過程本質(zhì)安全性評價指標的體系。例如，將危險物料的量最小化，工藝結(jié)構(gòu)簡單化，緩和和弱化溫度、壓力、反應(yīng)熱的的限制和不良影響，那么火災(zāi)、爆炸、中毒等危險性實踐的發(fā)生概率可大大降低。

2.模糊推理過程

以模糊集合為基礎(chǔ)，并借助隸屬函數(shù)將模糊概念從“完全不屬于”過渡到“完全隸屬于”的過程全部表達出來，對所有的模糊概念進行連續(xù)、準確的定量表示，在模糊信息的前提下進行有效的決策和判斷，這就是模糊推理的過程，模糊推理完善了工藝設(shè)計初期的信息，實現(xiàn)安全和危險之間的平穩(wěn)過渡，以避免小幅度變化的參數(shù)值可能帶來跳躍的結(jié)果，較之經(jīng)典集合論，模糊推理較大提高了評價結(jié)果的準確性[2]。模糊推理的程序：第一，輸入量的模糊化，將數(shù)字形式的輸入量轉(zhuǎn)化為模糊邏輯的常用語言值表示的模糊集，并以其隸屬度函數(shù)定義。第二，建立模糊推理規(guī)則，“IF...,THEN...”規(guī)則是模糊推理系統(tǒng)的核心，化工生產(chǎn)實際情況和專家經(jīng)驗是本質(zhì)安全評價推理系統(tǒng)推理規(guī)則建立的設(shè)計依據(jù)[3]。第三，通過重心法對輸出量作反模糊化處理，給定的輸入和通過推理得到的輸出是一個模糊集合，重心法可以對模糊集合進行反模糊化處理，從而得到確定的數(shù)值。具體步驟如圖1所示：

以Mamdani型推理為例，簡要概括實際化工過程本質(zhì)安全評價應(yīng)遵循的步驟：第一，選擇評價范圍，對評價單元進行劃分，一般根據(jù)不同的操作對評價區(qū)域進行劃分，如凈化單元、儲存單元、反應(yīng)單元等。第二，針對各單元的具體情況，對化學(xué)物質(zhì)的操作和使用過程、操作條件、過程結(jié)構(gòu)、補償措施、過程設(shè)備等進行調(diào)查，對評價參數(shù)值進行確定。第三，評價各單元的本質(zhì)安全。第四，確定和評價整個過程的本質(zhì)安全水平。

結(jié)語

經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高離不開化學(xué)工業(yè)，隨著科技的進步和對化工過程的認識加深，如何確保化學(xué)工業(yè)操作過程的安全性也是學(xué)者和化學(xué)工業(yè)參與者永恒不變的研究重點，模糊評價系統(tǒng)能對受多種因素影響的事物做出有效的、全面的評價。模糊評價在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用能全面有效地對化工過程本質(zhì)安全做出科學(xué)合理的評價，從而提高化工過程本質(zhì)安全性，減少危險性事件的發(fā)生，對整個化學(xué)工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展具有十分重要的意義。

[1]王芳,曲文晶.化工過程本質(zhì)安全的模糊評價研究[J].計算機與應(yīng)用化學(xué).2010,26(8):1084-1087.

[2]王艷華,陳寶智,黃俊.化學(xué)過程本質(zhì)安全性之模糊評價系統(tǒng)[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2011,18(7):129-133.

[3]江濤.論本質(zhì)安全[J].中國安全科學(xué)學(xué)報.2010,10(5):125-127.