第四章 个人风险和社会风险值
4.1事故树分析评价
1 FTA的基本程序:熟悉系统，调查事故，确定顶上事件，确定目标值，调查原因事件，画出故障树和分析。
2 液氨储罐火灾爆炸事故树
液氨储罐火灾爆炸事故树建造过程见下图：
(1) 将后果严重且较易发生的事故“液氨储罐火灾爆炸” 作为顶上事件(第一层); (2)调查爆炸的直接原因事件以及事件的性质和逻辑关系,直接原因事件为“点火源”和“氨气达可燃浓度”这两个事件要现实发生,且在“达到爆炸极限”时,火灾爆炸才会发生,故用“条件与门”与顶上事件连接.
(3)调查“点火源”的直接原因事件以及事件的性质和逻辑关系,直接原因事件为“明火火源”“储罐静电放电”“人体静电放电”“机械火花”
“雷击火花”,只要这五个事件中的一个发生,就会构成火灾爆炸的“点火源”,故将其用“或门”与中间事件的“点火源”连接.
(4) 调查“明火火源”的直接原因事件以及事件的性质和逻辑关系,直接原因事件为“吸烟”“动火” ,只要这两个事件中都是“明火火源”,故将其用“或门”与中间事件的“明火火源”连接.
(5) 调查“机械火花”的直接原因事件以及事件的性质和逻辑关系,直接原因事件为“黑色金属与储罐撞击”“鞋钉与地面摩擦发火”,只要这两个事件中的一个发生,就会构成火灾爆炸的“机械火花”,故将其用“或门”与中间事件的“机械火花”连接.
(6) 调查“雷击火花”的直接原因事件以及事件的性质和逻辑关系,直接原因事件为“直击雷”“雷电感应”,只要这两个事件中的一个发生,就会构成火灾爆炸的“雷击火花”,故将其用“或门”与中间事件的“雷击火花”连接.
(7)调查“储罐静电放电”的直接原因事件以及事件的性质和逻辑关系,直接原因事件为“液体流速高”“管道内壁粗糙”“液体与空气摩擦”“测量操作失误”“接地不良”,只要这五
29
个事件中的一个发生,就会构成火灾爆炸的“储罐静电放电”,故将其用“或门”与中间事件的“储罐静电放电”连接.
(8) 调查“接地不良”的直接原因事件以及事件的性质和逻辑关系,直接原因事件为“未设接地装置”“接地电阻不合格”“接地线损坏”,只要这三个事件中的一个发生,就会构成火灾爆炸的“接地不良”,故将其用“或门”与中间事件的“接地不良”连接.
(9) 调查“人体静电放电”的直接原因事件以及事件的性质和逻辑关系,直接原因事件为“未着防静电工装”“作业中产生摩擦”,这两个事件同时发生,就会发生人体静电积累”,故将其用“与门”与中间事件的“人体静电放电”连接.
(10) 调查“氨气达到可燃浓度”的直接原因事件以及事件的性质和逻辑关系,直接原因事件为“储罐泄漏”“库区内通风不良”,这两个事件同时发生,就可使氨气达到可燃浓度,故将其用“与门”与中间事件的“氨气达可燃浓度”连接.
(11) 调查“储罐泄漏”的直接原因事件以及事件的性质和逻辑关系,直接原因事件为“非资质单位生产”“未定期检测”,只要这五个事件中的一个发生,就会构成储罐泄漏的潜在因素,故将其用“或门”与中间事件的“储罐泄漏”连接.
3基本事件结构重要度分析
事故树分析的目的就是求出事故树的全部最小割集或最小径集,如果事故树简化后的等效树或门多,最小割集就越多,说明该系统比较危险;如果与门比较多,最小割集就少,说明系统比较安全.最小割集就是能够引起顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合,每个最小割集都是使顶上事件不发生的一种可能渠道.最小径集就是使顶上事件不发生所必需的最低限度的基本事件的集合,最小径集的数量代表采取措施使顶上事件不发生的渠道的多少.最小径集越多,系统就越安全.
4求结构函数
事故树的结构函数
T=﹝X1+X2+X12+X13+X14+X15+X10X11+(X3+X4+X5+X6)(X7+X8+X9)﹞(X16+ X17) X18a
根据“乘加法”判别得该事故树的最小割集数为38个原事故树的成功树的结构函数:
得5组最小径集为：
P1=｛X1，X2，X3，X4，X5，X6，X10，X12，X13，X14，X15｝ P2=｛X1，X2，X3，X4，X5，X6，X11，X12，X13，X14，X15｝ P3=｛X1，X2，X7，X8，X9，X10，X12，X13，X14，X15｝ P4=｛X1，X2，X7，X8，X9，X11，X12，X13，X14，X15｝ P5=｛X16，X17｝ P6=｛X18｝ P7=｛a｝
5求结构重要度
由于最小径集的数目比最小割集数目少，故利用最小径集判别基本事件的结构重要度更为方便;
30
X18，a是一阶最小径集，分别在P6，P7中出现，因此；
X16，X17，出现在2阶最小径集P5中，并且在其他径集中没有出现，故；
X1， X2， X12，X13，X14，X15，在11阶最小径集中出现两次，在10阶最小径集中出现两次，故；
Iφ（1）= Iφ（2）= Iφ（12）= Iφ（13）= Iφ（14）= Iφ（15） 1111311?111?110?110?19=2+2+2+2=2 X10, X11,在11阶最小径集中出现一次，在10阶最小径集中出现一次，故；
11311?110?110 Iφ（10）= Iφ（11）=2+2=2；
X3，X4，X5，X6在11阶最小径集中出现两次，故；
11111?111?19Iφ（3）= Iφ（4）= Iφ（5）= Iφ（6）=2+2=2； X7，X8，X9，在10阶最小径集中出现两次，故；
11210?110?19Iφ（7）= Iφ（8）= Iφ（9）=2+2=2；
所以基本事件结构重要度顺序为：
Iφ（18）= Iφ（a）＞Iφ（16）=Iφ（17）＞Iφ（1）= Iφ（2）=
Iφ（12）= Iφ（13）= Iφ（14）= Iφ（15）＞Iφ（7）= Iφ（8）= Iφ（9）＞Iφ（10）= Iφ（11）＞Iφ（3）= Iφ（4）＞Iφ（5）= Iφ（6）
6 事故树分析的结论
通过对事故树的定性分析，得到最小割集38个，最小径集为7个。导致液氨储罐发生火灾爆炸事故的可能性有38种，但若从控制7个最小径集出发，只要控制7个最小径集中的任何一个不发生，顶上事件“储罐火灾爆炸”就不会发生。
首选方案（X11），氨气火灾爆炸要达到一定的浓度条件，而浓度的积累有一个过程，只要保持储罐区域范围内通风良好就可以达到很好的预防效果；
第二方案是（X14， X17）正常情况下的氨气存在较难积累至可燃浓度，要重点防范的是由于储罐质量原因引起的泄漏，所以储罐要采用有资质厂家生产的，并对储罐进行定期检测，发现隐患及时处理。
第三方案是（X1，X2，X12，X13，X14，X15），预防明火火源、机械火花以及雷击火花的产生，严禁在储罐区吸烟，严格执行动火制度，防范铁质工具等与储罐的撞击，进入库区不应穿钉鞋，采取相应的防雷措施；
第五方案是（X10，X11），防止人体静电的产生； 第六方案是（X3，X4，X5，X6），防止储罐静电的积累；
4.2危险度评价
（1）评价标准
根据日本劳动省化工企业安全评价六阶段法的定量评价表，结合我国的《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）等规范，将此定量评价表的取值内容做了部分修改，编制一个适合我国标准的“危险度评价取值表”。同样规定单元危险度由物质、容量、温度、压力和操作五个项目共同确定，其危险度分别按A=10分、B=5分、C=2分、D=0分赋值计分，由分数之和确定单元的危险等级。危险程度分级标准见附表4-1。
单元赋值累计 16分以上 11～15分 表4-1危险程度分级标准 等级 Ⅰ Ⅱ 31
危险程度 高度危险 中度危险
10分以下 Ⅲ 低度危险 16分以上是具有高度危险（Ⅰ级）的单元、11～15分为具有中度危险（Ⅱ级）的单
元，10分以下为低危险度（Ⅲ级）单元。以其中单元最大危险度作为本装置的危险度。 （2）评价依据
单元采用危险度评价时，按1个120 m3的液氨储罐作为评价对象，其取值方法依据附表4-2危险度评价取值表。
项目 1．物质 2．容量 3．温度 4．压力 5．操作 6．总分值 表4-2 评价单元危险度评价表 储罐 乙类可燃气体 贮存容量120m3 常温 压力大于1MPa 有一定危险操作 分值 5 5 0 2 2 14 （3）危险度评价 通过对液氨储罐各生产装置的危险度分析可知，本装置的危险度为中度危险级别。
4.3有毒化学品发生泄漏后的扩散速度及中毒情况
1、泄漏速率计算
液氨为有毒有害物质，侵入途经为吸入，贮罐一旦发生泄漏，会严重影响周围的空气环境，从而损害人群的身体健康。液氨贮罐直径为4m，横卧置于地面上1.5m处。液氨贮罐输出管内径为33mm。假定输出管出现裂缝，造成液氨泄漏，泄漏孔径为10mm。
由于氨是在加压常温容器内贮存的液化气体，液体的沸点（-33℃）远低于周围环境温度，液体流过裂缝时很快汽化。假定液氨泄漏后，安全系统报警，操作人员在10min内使液氨泄漏得到控制，并采取有效的收集措施。
液体泄漏速率计算模式如下：
式中：
Q L——液体泄漏速率，kg/s； C d——液体泄漏系数； A——裂口面积，m2； ——介质密度，kg/m3 ；
P——容器内介质压力，Pa；P0——环境压力，Pa； g ——重力加速度；
h ——裂口之上液位高度，m。
液体泄漏系数 0.6 泄漏口径（mm） 10 表4-3 液氨泄漏计算参数 介质密度 容器内介质压3（kg/m） 力（Pa） 600 2.32M
环境压力（Pa） 97800 裂口之上液位高度（m） 3 计算可得，泄漏速率为 2.01kg/s，连续泄漏 10min，泄漏量为 1206kg。 2 氨气泄漏致死半径模拟计算 设有毒液化气体质量为W（㎏），相对分子量为M，则在沸点下蒸气的体积Vg（m3）为：
32