酒精企業生產裝置的安全現狀評價（六）

第六章單元火災、爆炸危險指數法評價

6.1道化學公司的 “火災、爆炸危險指數評價法”

道化學公司的 “火災、爆炸危險指數評價法”（第七版）是針對工藝過程中的物質、設備、數量、工藝參數、泄漏、儲運等火災、爆炸及毒性的危險性、有害性，通過逐步推算的方法，求出其火災、爆炸等潛在危險及其等級的一種方法。

該法首先確定單元固有的火災、爆炸指數（F&EI）及危險等級，詳見表6-1。

表6-1 F&EI危險等級

F&EI

1~60

61~96

97~127

128~158

>159

危險等級

最輕

較輕

中等

很大

非常大

然後，進一步確定單元危險區域的平麵分布和影響體積，據此，定量計算單元危險係數和最大可能財產損失，以表征單元危險性的風險程度。具體評價步驟見圖6-1。

6.2評價單元的確定

6.2.1評價單元的確定

根據生產裝置的工藝條件，工藝單元中的危險物料及其數量，評價方法中確定評價單元的原則，以及各單元的危險度評價結果：危險度評價屬Ⅱ級（中度危險）以上的單元共4個，由於發酵罐單元物質（發酵醪）的物質係數較低，屬Ⅱ級（中度危險）的主要因素是體積較大，因此，選擇生產裝置蒸餾單元、產品乙醇儲罐單元及汙水副產沼氣槽單元進行道化法評價。

6.2.2評價單元基本情況(1)生產裝置乙醇蒸餾單元：

蒸餾塔：2台（粗餾塔及精餾塔）：

規格：Φ2800×16970及Φ4000×31175

操作溫度：最高約110℃

操作壓力：不大於0.044MPa

主要物料：乙醇等

（2）產品乙醇儲罐單元

最大儲存量：2000T

儲罐規格：500m3兩隻，300m3兩隻，其餘計量罐。

操作溫度：常溫

操作壓力：常壓

主要物料：乙醇

（3）沼氣儲槽

最大儲存量：2500m3

操作溫度：常溫

操作壓力：常壓（水封槽）

主要物料：沼氣

6.3評價單元危險係數的求取及火災、爆炸指數計算

6.3.1評價單元危險物質的物質係數確定

物質係數MF是表達由燃燒或化學反應引起的火災、爆炸過程中潛在能量釋放的尺度，由美國防火協會（NFPA）確定的物質可燃性Nf和化學活潑性Nr求得。

根據道化學公司《火災、爆炸危險指數法》物質係數的確定原則，選取乙醇為蒸餾單元及乙醇儲罐單元危險物質；選取甲烷為汙水沼氣儲槽單元危險物質，其物質係數由道化學《火災、爆炸危險指數法》附錄A中查得。具體數據見表6-2。

表6-2評價單元危險物質係數及危險特性

評價單元

危險物質

物質

係數

燃燒熱HC

BuT/Ib×103

NFPA

閃點

(℃)

沸點

(℃)

N(h)

N(f)

N®

乙醇蒸餾單元

乙醇

16

115

0

3

0

13

78.5

乙醇儲罐單元

乙醇

16

11.5

0

3

0

13

78.5

沼氣儲槽單元

甲烷

21

21.5

1

4

0

氣

-160

6.3.2單元工藝危險係數的求取及火災、爆炸指數計算

按道化學公司《火災、爆炸危險指數法》，對評價單元求取一般工藝危險係數（F1）和特殊工藝危險係數（F2），並按F3=F1×F2計算出工藝危險係數（F3），然後再按火災、爆炸指數F&EI=F3×MF計算出火災、爆炸指數。詳見表6-3。

表6-3各單元火災、爆炸危險指數（F&EI）計算（1）

評價單元： 乙醇蒸餾單元

確定MF的物質及其MF值：乙醇 16

物質係數當單元溫度超過60℃時則標明

1．一般工藝危險

危險係數範圍

采用危險係數（1）

基本係數

1.00

1.00

A．放熱化學反應

0.3~1.25

B．吸熱反應

0.20~0.40

0.2(吸熱反應)

C．物料處理與輸送

0.25~1.05

0.50

D．密閉式或室內工藝單元

0.25~0.90

0.30

E．通道

0.20~0.35

0.20(取影響消防活動)

F．排放和泄漏控製

0.25~0.50

0.25

一般工藝危險係數（F1）

2.45

2．特殊工藝係數

基本係數

1.00

1.00

A．毒性物質

0.20~0.80

B．負壓（<500mmHg）

0.50

C．易燃範圍內及接近易燃範圍的操作

惰性化— 未惰性化—

1．罐裝易燃液體

0.50

2．過程失常或吹掃故障

0.30

0.30

3．一直在燃燒範圍內

0.80

D．粉塵爆炸

0.25~2.00

E．壓力

操作壓力—千帕（絕對壓）

釋放壓力—千帕（絕對壓）

0.16

F．低溫

0.20~0.30

G．易燃及不穩定物質的重量

物質重量—千克

物質燃燒熱Hc—焦耳/千克

1．工藝中的液體及氣體

1.07(Hc=1.5×109BUT)

2．儲存中的液體及氣體

3．儲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(取小於0.127mm/年)

I．泄漏—接頭和填料

0.10~1.15

0.30(取一般泄露)

J．使用明火設備

K．熱油熱交換係統

0.15~1.5

L．轉動設備

0.50

特殊工藝危險係數F2

2.93

工藝單元危險係數F3

7.18

火災、爆炸危險指數F&EI

114.88

表6-3各單元火災、爆炸危險指數（F&EI）計算（2）

評價單元：乙醇儲罐

確定MF的物質及其MF值：乙醇 16

物質係數當單元溫度超過60℃時則標明

1．一般工藝危險

危險係數範圍

采用危險係數（1）

基本係數

1.00

1.00

A．放熱化學反應

0.3~1.25

B．吸熱反應

0.20~0.40

C．物料處理與輸送

0.25~1.05

0.85

D．密閉式或室內工藝單元

0.25~0.90

E．通道

0.20~0.35

0.20(取影響消防活動)

F．排放和泄漏控製

0.25~0.50

0.25

一般工藝危險係數（F1）

2.30

2．特殊工藝係數

基本係數

1.00

1.00

A．毒性物質

0.20~0.80

B．負壓（<500mmHg）

0.50

C．易燃範圍內及接近易燃範圍的操作

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

3．一直在燃燒範圍內

0.80

D．粉塵爆炸

0.25~2.00

E．壓力

操作壓力—千帕（絕對壓）

釋放壓力—千帕（絕對壓）

0.16

F．低溫

0.20~0.30

G．易燃及不穩定物質的重量

物質重量—千克

物質燃燒熱Hc—焦耳/千克

1．工藝中的液體及氣體

2．儲存中的液體及氣體

1.1(Hc=5.07×1010BUT)

3．儲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(取小於0.127mm/年)

I．泄漏—接頭和填料

0.10~1.15

0.30(取一般泄漏)

J．使用明火設備

K．熱油熱交換係統

0.15~1.5

L．轉動設備

0.50

特殊工藝危險係數F2

3.16

工藝單元危險係數F3

7.27

火災、爆炸危險指數F&EI

116.32

表6-3各單元火災、爆炸危險指數（F&EI）計算（3）

評價單元：沼氣儲槽

確定MF的物質及其MF值：甲烷 21

物質係數當單元溫度超過60℃時則標明

1．一般工藝危險

危險係數範圍

采用危險係數（1）

基本係數

1.00

1.00

A．放熱化學反應

0.3~1.25

B．吸熱反應

0.20~0.40

C．物料處理與輸送

0.25~1.05

0.85

D．密閉式或室內工藝單元

0.25~0.90

E．通道

0.20~0.35

0.20(取影響消防活動)

F．排放和泄漏控製

0.25~0.50

0.25

一般工藝危險係數（F1）

2.30

2．特殊工藝係數

基本係數

1.00

1.00

A．毒性物質

0.20~0.80

0.2(NH=1)

B．負壓（<500mmHg）

0.50

C．易燃範圍內及接近易燃範圍的操作

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

3．一直在燃燒範圍內

0.80

D．粉塵爆炸

0.25~2.00

E．壓力

操作壓力—千帕（絕對壓）

釋放壓力—千帕（絕對壓）

0.16

F．低溫

0.20~0.30

G．易燃及不穩定物質的重量

物質重量—千克

物質燃燒熱Hc—焦耳/千克

1．工藝中的液體及氣體

2．儲存中的液體及氣體

0.27(Hc=1.8×108BUT)

3．儲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(取大於0.127小於0.254mm/年)

I．泄漏—接頭和填料

0.10~1.15

0.30(取一般泄漏)

J．使用明火設備

K．熱油熱交換係統

0.15~1.5

L．轉動設備

0.50

特殊工藝危險係數F2

2.63

工藝單元危險係數F3

6.05

火災、爆炸危險指數F&EI

127.05

6.4各單元火災、爆炸危險指數評價彙總

（1）火災、爆炸危險指數（F&EI）及其危險等級

乙醇蒸餾單元： F&EI1=114.88 危險等級為“中等”；

乙醇儲罐單元： F&EI2=116.32 危險等級為“中等”；

沼氣儲槽單元： F&EI3=127.05 危險等級為“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、爆炸時暴露區域

暴露區域麵積S=πR2

式中：R=暴露半徑

乙醇蒸餾單元：暴露區域麵積S1=π×R12=π×29.42=2714M2；

乙醇儲罐單元：暴露區域麵積S2=π×R22=π×29.82=2788M2；

沼氣儲槽單元：暴露區域麵積S3=π×R12=π×32.52=3317M2；

火災、爆炸時影響體積為一個圍繞著工藝單元的圓柱體體積，其麵積是暴露區域麵積S、高度相當於暴露半徑R（有時也可以用球體體積表示）。

（4）火災、爆炸時暴露區域內財產價值

為了進一步計算的方便，設定單元暴露區域的財產更換價值為A1、A2、A3。

（5）危害係數的確定

危害係數是由圖或方程式根據工藝單元危險係數（F3）和物質係數（MF）來確定的，對各單元的危害係數（y）求取如下：

乙醇蒸餾單元：由F1=7.18，MF=16，求得：Y1=0.64；

乙醇儲罐單元：由F2=7.27，MF=16，求得：Y2=0.66；

沼氣儲槽單元：由F3=6.05，MF=21，求得：Y1=0.78；

（6）基本最大可能財產損失（基本MPPD）

乙醇蒸餾單元：0.64A1；

乙醇儲罐單元：0.66A2；

沼氣儲槽單元：0.78A3；

不再進行進一步計算。

火災、爆炸危險指數評價03manbetx 計算結果彙總見表6-4

表6-403manbetx 結果彙總表

單元

火災、爆炸危險指數F&EI

危險等級

暴露半徑（R）

暴露區域 （M2）

暴露區域內財產更換價值

危害係數

基本MPPD

乙醇蒸餾單元

114.88

中等

29.4

2714

A1

0.64

0.64A1

乙醇儲罐單元

116.32

中等

29.8

2788

A2

0.66

0.66A2

沼氣儲槽單元

127.05

中等

32.5

3317

A3

0.78

0.78A3