化工廠生產(chǎn)安全中的危險能量辨識與隔離方法研究

楊靖毅

[新疆新業(yè)國有資產(chǎn)經(jīng)營（集團）有限責任公司，新疆烏魯木齊 830002]

企業(yè)危險能量的管理是保證企業(yè)生產(chǎn)安全的重要一環(huán)。在生產(chǎn)過程中通過對各種危險物質(zhì)的合理控制及隔離來控制危險因素從而降低危險發(fā)生概率。但是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的危險能量往往具有較強的動態(tài)性和隨機性，且大部分在生產(chǎn)過程中由于各種原因可能導致出現(xiàn)爆炸等重大事故。因此本文研究基于危險能量分析方法設(shè)計出的一種安全風險管控措施——危險能量識別與隔離方法，可以有效避免化工生產(chǎn)過程中發(fā)生爆炸等重大事故。

1 基本原理

危險物質(zhì)是指具有一定危險性，在一定條件下能引起爆炸、燃燒、腐蝕、毒害、放射性污染等危害的物質(zhì)。按照危險物質(zhì)的特性，危險能量可分為易燃易爆物能量、易燃液體能量、可燃氣體能量、毒害氣體能量、放射性能量等；根據(jù)影響危險能量的要素，可以將危險能量分為危害風險、經(jīng)濟風險等。化工企業(yè)在開展全面安全管理工作時，應(yīng)當對事故風險進行辨識并采取相應(yīng)的風險管控措施。

1.1 危險物質(zhì)的種類

根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）的定義，按照危害程度的不同可以將危險物質(zhì)分為四類：易燃液體、易燃固體、易燃易爆物品、放射性物質(zhì)。其中易燃液體指燃點低、易燃液體（如汽油）及其他易燃液體；液化氣體指具有氧化性物質(zhì)或與氧化性物質(zhì)混合后所產(chǎn)生的氣體；非易燃液體（如乙醚）是由不同性質(zhì)物質(zhì)組成的混合物所具有的混合溶劑。而在使用過程中又往往需要添加一些其他物質(zhì)成分，如助燃劑等。

1.2 危害風險

危害風險主要是指影響人身安全和財產(chǎn)安全的各種危害。危害過程一般分為兩個階段：一是從危害物質(zhì)本身進入人體前的反應(yīng)過程終止階段（如化學變化、光變化）；二是從危害物質(zhì)進入人體后的反應(yīng)過程終止階段（如燃燒反應(yīng)終止）引發(fā)人或物傷亡的安全風險。危害物質(zhì)是對人體健康及生命安全有直接危害的物質(zhì)，一般分為：有毒有害材料、爆炸品、放射性危險物。其中，有毒有害材料主要指毒害氣體或液體本身，如毒氣和液體產(chǎn)生的腐蝕性氣體；腐蝕品主要指腐蝕介質(zhì)與被腐蝕表面所發(fā)生的化學反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕性固體和氣體，如腐蝕介質(zhì)中所產(chǎn)生的腐蝕性液體和氣體。危害速度越快，受到污染的時間越短，損失就越小。當危害速度大于一定速度后，對人體造成損害是不可避免，但危害速度過快對人體來說是毀滅性打擊。

1.3 環(huán)境條件

在環(huán)境條件相同時，有毒有害氣體在濃度、溫度等方面的反應(yīng)速度和反應(yīng)速率都比較大，當環(huán)境條件的溫度較高、光照強度較大或者長時間處于高溫、高壓、高腐蝕性的區(qū)域時，易造成有毒有害氣體的爆炸和燃燒。爆炸和燃燒可以由多種條件共同作用：空氣、熱量、水蒸氣及其鹽分；可燃物；有毒金屬；污染物等。

1.4 影響危險能量的要素

影響危險能量的要素主要有化學環(huán)境、物理條件、化學性質(zhì)、安全防范措施、安全風險等級等。化學環(huán)境的主要方面包括大氣、水、土壤、噪聲、毒氣、放射性氣體和機械損傷等。對化工企業(yè)來說，安全風險主要是指各種火災(zāi)、爆炸、中毒和污染事件（危害）造成身體傷害、財產(chǎn)損失以及經(jīng)濟損失等造成人身傷害和財產(chǎn)損失行為形成的可能性。物理條件包括溫度、壓力、重力、輻射等；氣候條件包括溫濕度、氣壓、降水季節(jié)等；安全防范包括安全防護措施和應(yīng)急救援措施；應(yīng)急救援技術(shù)包括人員防護技術(shù)、消防技術(shù)等。安全風險等級是指危險特性等級為Ⅰ或者Ⅱ級，或者是影響范圍達到一定程度時應(yīng)當采取的最小可能安全防范措施和應(yīng)急救援措施。對于危險狀態(tài)下產(chǎn)生且不能避免且能夠控制的損害事故來說，在發(fā)生過程中需要采取相應(yīng)的保護措施和應(yīng)急救援措施。

1.5 其他風險因素

根據(jù)對化學原料及產(chǎn)品的分析，化學品事故中常見的風險因素有爆炸和火災(zāi)、中毒和窒息、中毒休克等。爆炸事故中的爆炸包括爆炸性爆炸、毒害性爆炸和放射性爆炸；中毒包括一氧化碳和硫化氫中毒、有機磷和有機化合物中毒；窒息引起的缺氧窒息導致的窒息死亡事故是指機械原因?qū)е轮舷⑺劳龊蜋C械原因死亡事故。毒害性和窒息導致的窒息死亡事故是指吸入毒害性毒物致人死亡或經(jīng)搶救無效死亡事故（特殊情況下除外）。窒息事故具有以下特點：對人的生命健康存在直接威脅，事故發(fā)生后短時間內(nèi)傷亡較大，救援困難等。

2 危險能量辨識

企業(yè)的危險能量主要包括高溫、低溫、腐蝕、自燃、放電、靜電接地等。一般認為高溫、低溫、腐蝕、放電、靜電接地等風險因素可以通過不同形式的措施進行管控或消除，因此對不同類型的風險因素進行辨識并進行有效消除是非常有必要的。同時，企業(yè)通過對危險氣體進行分析來了解自身或周圍環(huán)境中存在的重大安全隱患，從而達到及時發(fā)現(xiàn)及消除隱患的目的。但是由于目前大量化工生產(chǎn)企業(yè)均屬于傳統(tǒng)化工企業(yè)模式。因此本文通過對化工過程中不同因素間存在相互影響因素的識別，從而確定各物質(zhì)間存在相互作用，進而對不同因素所引起的風險進行合理管控及消除。

2.1 高溫

化工生產(chǎn)中，原料或中間體在高溫下的物理或化學變化、反應(yīng)過程中的化學變化以及產(chǎn)品儲存時在高溫下的物理或化學變化等會導致材料或產(chǎn)品產(chǎn)生一系列的變化過程、產(chǎn)物變化、工藝過程或產(chǎn)品發(fā)生變化。尤其是化工生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生較多具有危險性的工藝參數(shù)及反應(yīng)條件，生成新物質(zhì)或新產(chǎn)品。但是因原料或中間體在高溫下時的物理變化、反應(yīng)條件及產(chǎn)物變化都會導致產(chǎn)品高溫特性發(fā)生改變，從而導致產(chǎn)品在不同階段出現(xiàn)不同程度的安全隱患。同時，由于高溫反應(yīng)一般屬于高風險反應(yīng)，若反應(yīng)設(shè)備或反應(yīng)器中存在重大缺陷或局部溫度過高時，會引起安全事故發(fā)生。此外部分化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中會形成硫化氫等酸性氣體以及某些特殊物料在高溫下發(fā)生反應(yīng)會導致環(huán)境溫度過高及高溫時間太長時，可能會導致產(chǎn)品泄漏甚至發(fā)生火災(zāi)。

2.2 腐蝕

化工生產(chǎn)中腐蝕一般是指化學、物理作用，例如空氣中的水蒸氣等水溶性氣體對金屬材料或產(chǎn)品有腐蝕作用。當發(fā)生在裝置中時，對設(shè)備、管道等都會造成不同程度的腐蝕。腐蝕可以導致設(shè)備變形、破裂和機械破壞、設(shè)備泄漏等。例如化工裝置內(nèi)可能存在化學腐蝕性物料，或者裝置內(nèi)被氣體腐蝕（含可燃物），或設(shè)備被化學腐蝕（含腐蝕），而造成腐蝕傷害。另外，某些化學品由于化學性質(zhì)不穩(wěn)定（可氧化），或者由于反應(yīng)過程中雜質(zhì)（如金屬）的存在，會導致化學反應(yīng)發(fā)生異常，從而產(chǎn)生危害人體安全的化學物質(zhì)。腐蝕發(fā)生后可能會導致人員中毒，嚴重影響設(shè)備及人員生命安全。

2.3 放電

放電是指氣體與液體的相互作用。包括氣體、液體的氣態(tài)現(xiàn)象，固體材料的液態(tài)現(xiàn)象及氣體與液體的液態(tài)相作用。化工過程中產(chǎn)生的放電能量主要有：化學反應(yīng)或電化學反應(yīng)產(chǎn)生的電火花、熱力學效應(yīng)及化學物相的熱分解作用等。此外，電催化劑及電化學作用產(chǎn)生的正負電火花、電化學溶液或氣溶膠引起的液態(tài)水或泡沫液體電火花、金屬離子作用產(chǎn)生的電離火花也都會引起電火花放電現(xiàn)象。因此需要對各個工藝設(shè)備管路系統(tǒng)都有充分認識，并且對可能產(chǎn)生電火花、電化學作用、電火花等放電能量的部位進行重點管控。

3 危險源分析、預警與控制

危險源識別和分析工作的目的是通過對危險狀態(tài)的客觀描述和準確預測，準確地將危險狀況劃分為不穩(wěn)定狀態(tài)和不穩(wěn)定階段。通過風險預警，及時提示相關(guān)部門采取防范措施以降低和控制危險可能發(fā)生的概率。在工廠現(xiàn)場，根據(jù)不同物質(zhì)類別采用相應(yīng)的安全設(shè)施。在不穩(wěn)定環(huán)節(jié)采用安全閥等防爆炸裝置，防止氣體或液體泄漏形成爆炸事故；在不穩(wěn)定階段主要關(guān)注各種溫度、壓力或者電氣參數(shù)是否變化產(chǎn)生爆燃事故；同時需根據(jù)工藝變更對安全生產(chǎn)條件進行相應(yīng)調(diào)整以保證安全生產(chǎn)。由于這些系統(tǒng)都是相互獨立且相互關(guān)聯(lián)的，因此需要對上述系統(tǒng)進行單獨分析、評估、控制或者應(yīng)急處理而采取不同的措施。而危險狀態(tài)的識別則是基于風險識別方法研究成果進行的一項工作，同時根據(jù)企業(yè)現(xiàn)場實際情況制定相應(yīng)對策以減少危險發(fā)生的概率，最終達到減少或消除危險因素、降低安全事故的目的。

3.1 危險狀態(tài)的控制

控制危險狀態(tài)的核心是要提高企業(yè)對危險條件下安全生產(chǎn)的認識，實現(xiàn)從被動接受到主動預防的轉(zhuǎn)變，通過合理布局、嚴格控制生產(chǎn)工藝參數(shù)以降低生產(chǎn)安全事故的發(fā)生概率。同時以安全管控為核心思想來確定控制措施等級，并進行針對性地監(jiān)督管理，確保相關(guān)管理措施得到落實到位，從而實現(xiàn)控制危險狀態(tài)的目的。此外要充分發(fā)揮安全管理人員在生產(chǎn)管理中的關(guān)鍵作用，及時發(fā)現(xiàn)隱患并排除；要合理控制不穩(wěn)定區(qū)域，在不穩(wěn)定區(qū)域引入相應(yīng)設(shè)施將安全閥、儀表等防爆炸裝置投入使用。

3.2 優(yōu)化現(xiàn)場的危險源

危險源分析的目的是使生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境更加優(yōu)化，使危險源得到充分利用。因此，在進行危險源分析時，需要關(guān)注企業(yè)環(huán)境，對可能影響車間安全環(huán)境因素提出防范對策。優(yōu)化現(xiàn)場的危險源將在一定程度上減少或消除隱患、降低安全風險。例如：對于含有硝酸、氨水等可燃氣體的生產(chǎn)裝置以及有條件排放有毒氣體的工段應(yīng)采用耐腐蝕、防爆型金屬容器以防止泄漏；對液體生產(chǎn)裝置尤其是部分易爆炸和有毒物質(zhì)多的裝置，應(yīng)采用防靜電保護措施；對于易燃易爆物質(zhì)及可燃氣體生產(chǎn)工藝單元需要根據(jù)其性質(zhì)、密度和壓力制定相應(yīng)的防爆炸措施；對危險源，企業(yè)或車間，應(yīng)對安全風險較高的區(qū)域采用防爆型金屬容器以降低局部閃爆的風險。

3.3 防止危險能量碰撞

在生產(chǎn)工藝和設(shè)備出現(xiàn)故障時，可通過事故警示系統(tǒng)（例如警示燈、警報聲）、事故警示設(shè)備，及時采取措施降低危害等級的同時最大限度地減少事故后果的發(fā)生。當企業(yè)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)發(fā)生事故時，可根據(jù)事故警示系統(tǒng)提示或者事故警示設(shè)備采取有效措施防止事故發(fā)生。如設(shè)備故障時設(shè)備溫度、壓力和電氣參數(shù)波動較大時，可考慮采取熱隔離工藝措施防止其傳遞到另一設(shè)備上進而引起爆炸，或采取隔離措施防止其他設(shè)備被引燃，或采取控制措施使溫度和電氣參數(shù)等穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)。

一旦出現(xiàn)意外，立即進行應(yīng)急處理。一旦發(fā)現(xiàn)情況失控，要立即轉(zhuǎn)移人員，并撤離危險區(qū)域。特別是在發(fā)生意外時，可以在廠區(qū)布置、建筑物設(shè)計等方面，充分考慮到人員的避險和營救。總體而言，應(yīng)該考慮到以下問題：①在緊急情況下，立即疏散人群，按照指定的撤退路線，設(shè)置安全出口，緊急疏散；②可以采取隔離措施保護人員，如設(shè)立安全場所等。所以，必須事先制定好緊急預案，并進行緊急救援演練。

3.4 能量隔離的重要性

通常情況下，能量隔離會造成損害：①設(shè)備不小心啟動。②在設(shè)備起動之前，未對場地進行任何清潔。③沒有停止正在運轉(zhuǎn)的設(shè)備。④能源未被切斷，剩余能源未被清除。所以，在開始工作之前，一定要先把“能量”分開，這比節(jié)省時間、省錢、避免麻煩和提高產(chǎn)量要重要得多。所以，由于石化企業(yè)流程長、工藝復雜，在進行大修、短期停工檢修、運行設(shè)備、電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，需要對設(shè)備進行能量隔離，能量隔離只能防止人為的意外或疏忽，對故意的損壞行為無效。一般而言，化工行業(yè)的能源主要有電能、熱能、電離輻射、化學能、機械能等。其隔離的目標是為了對化工企業(yè)的設(shè)備進行必要的基本隔離和保護，所以在具體的實施中，常常采用一套有效的程序來進行控制，以避免因疏忽、失誤、操作不當而造成的人身、環(huán)境或設(shè)備的損壞。根據(jù)英國石油公司 HSSE的年度報告，全球90%的石化企業(yè)發(fā)生的安全事故都是因為這些問題而導致的，根據(jù)公司內(nèi)部的調(diào)查，這些事故中有40%是因為能源隔離不完全造成的。所以對大型石化企業(yè)實施能源隔離管理是十分必要的。

3.5 做好后續(xù)優(yōu)化更新工作

因為我國目前在化工廠安全生產(chǎn)危險能量隔離的研究時間還比較短，工作人員容易受到自身認知能力以及個人知識掌握的限制，所以他們編制、繪制的化工危險能量評估表、控制程序、化工危險能量地圖和化工危險源隔離管理可能會產(chǎn)生一系列的問題，再加上化工企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備、國家政策、化工行業(yè)規(guī)范要求都處于不斷更新變化的狀態(tài)，因此工作人員應(yīng)該保持定期總結(jié)之前問題的習慣，做好后續(xù)優(yōu)化更新的工作，國家及相關(guān)化工廠企業(yè)應(yīng)該鼓勵工作人員及時更新學習新型隔離方式，保證化工危險能量隔離工作與時俱進。

4 結(jié)束語

在對常見化工物質(zhì)進行危險能量研究的基礎(chǔ)上，基于危險能量分析方法，對危險物質(zhì)的基本原理進行了研究。首先對危險物質(zhì)的種類進行了相關(guān)闡述；其次對危險能量的等級進行了分析；最后通過對危險能量的相關(guān)分析，探索出了影響危險能量的幾種因素。此外，本文對危險能量的辨識進行了大量的闡述與分析，首先介紹了企業(yè)危險能量的分類，然后從高溫、腐蝕、放電這三個方面進行了詳細的描述。之后對危險源的控制等進行了研究。首先介紹了危險狀態(tài)的控制，之后對現(xiàn)場的危險源進行優(yōu)化加以表述，并在防止危險能源的碰撞方面進行了相關(guān)講解。最后，對能量隔離的重要性加以表述，并提醒化工企業(yè)要重視能量隔離。同時對于企業(yè)的工作人員也要做好后續(xù)的優(yōu)化工作，及時學習相關(guān)的知識，不斷提升自己的能力，跟緊時代的發(fā)展，熟悉掌握新型的隔離方式。