氧气厂氩气氮气二氧化碳充装项目危险有害程度的定性定量分析.doc

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1、 氧气厂氩气氮气二氧化碳充装项目危险有害程度的定性定量分析1.1 固有危险程度的分析1.1.1 气体充装生产预先危险性分析本项目中所涉及到的具有爆炸性、毒性的主要危险化学品为氩、氮和二氧化碳。具体见下表：固有危险源数量浓度（含量）质量作业场所（部位）状况（温度、压力）液氩贮槽7m3Ar99.99%-氩气充装区-196，0.785MPa氩气钢瓶500只/年40L-196，150.5MPa液氮贮槽5m3N299.5%-氮气充装区-196，0.785MPa氮气钢瓶300只/年40L-196，150.5MPa液态二氧化碳贮槽15m3CO299.5%-二氧化碳充装区-35，2.16MPa二氧化碳钢瓶50

2、0只/年-液重达到25kg-40，2.5MPa因此评价组对本项目的气体充装生产分两个工序用预先危险性分析进行分析评价，一个工序为气体储存工序，另一个工序为气体充装工序。单元危险、有害因素产生原因可能后果危险等级对策措施气体储存低温伤害1、贮槽破裂；2、贮槽上的管道阀门联接处泄漏；3、作业人员未穿戴防护用品。人员受伤1、选用设备良好；2、经常检查管道及阀门；3、作业人员应穿戴齐全防护用品。容器爆炸（低温液体储槽）1、设备为无资质单位制造；2、设备材质有缺陷；3、输气时压力过大；4、操作人员违章操作；5、设备上的安全附件损坏；6、设备靠近热源；7、安全附件未定期检测校验；8、设备绝热结构损坏；9、

3、设备腐蚀；10、设备未定期进行检验。作业人员重伤及伤亡1、液体贮槽应从有资质的制造单位购买；2、制定严格的操作规程及管理制度；3、加强管理；4、设备安全附件经常进行检查及定期进行检测校验；5、经常对设备进行检查；6、对设备定期进行检验。中毒、窒 息1、贮槽内液氩（氮、二氧化碳）泄漏；2、通风不良；3、空间狭小；4、人员吸入大量泄漏的氩（氮、二氧化碳）气；5、人员无防护用品。作业人员重伤及伤亡1、对设备经常检查；2、设备安装地点应通风良好；3、作业地点配置防护用品。车辆伤害1违章作业、违章驾驶；2运输设备和工具、器具有缺陷；3安全防护装置失效；4作业环境不符合安全要求，如通道、场地、照明；5疲劳

4、驾驭等。人员伤亡，财产损失1作业前应对车辆的安全防护装置进行检查，确保有效； 2严禁疲劳驾车；3在进入多人存在的作业区域时，须鸣号或听从指挥；4加强职工的安全教育，提高安全素质，严禁无证上岗，严禁违章作业。气体充装低温伤害1、加压泵漏；2、管道阀门泄漏；3、输送液氩（氮、二氧化碳）管道破裂；4、汽化器泄漏；5、作业人员未穿戴防护用品。人员受伤1、选用设备良好；2、经常检查管道及阀门；3、作业人员应穿戴齐全防护用品。容器爆炸（氩（氮、二氧化碳）气气瓶）1、气瓶不合格；2、不按规程进行充装；3、灌瓶间、实瓶间无隔热措施和防止阳光直射库内的措施；4、设备设施不完好；5、未能对气瓶逐只进行充装前的检查

5、；6、由于保管使用中，受阳光、明火、热辐射作用，瓶中气体受热，压力急剧增加；7、气瓶在搬运或贮存过程中坠落或撞击坚硬物体；8、制造的气瓶结构、工艺和材料不符合安全要求；9、气瓶未按周期进行技术检验；10、过量充装；11、充装速度太快；12、充气气源压力超过气瓶最高允许压力；13、充装人员未取得特种作业人员上岗证；14、气瓶超期使用问题严重；15、气瓶库房离高温、明火和可燃易爆物质较近；16、操作人员没有严格遵守安全生产规章制度和执行安全操作规程。人员伤亡、财产损失1、应用合格的气瓶进行充装；2、充装前应对气瓶进行检测；3、严格按操作规程进行充装；4、灌瓶间、实瓶间有防晒措施。5、气瓶库不设在高

6、温、易燃易爆物附近。6、气瓶不与易燃易爆物同库储存。7、气瓶保持附件完好。8、气瓶应轻搬轻放。9、充装气瓶为合格气瓶。10、气瓶定期进行检验。11、充装人员持证上岗。12、完善安全管理制度及操作规程。噪声危害1.设备未采用有效消声装置；2.作业人员未配带有效劳动防护用品。作业人员长期受噪声影响，造成职业危害。1.设置阻抗复合消声器等隔音设施；2.配置隔声门窗；3.敷设吸声材料；4.作业人员配带隔音防护用品；5.操作人员定期体检。电危害1.电气设备未采取接地、接零保护；2.电气短路、线路老化，绝缘失效；3.电气设备接地、接零装置失效；4.检修电气设备时带电检修；5.电缆线被撞击；1.电缆线脱落；

7、7.非电工进行电工作业或违章作业。人员皮肤烧焦、炭化，人员休克、窒息，甚至死亡。1.选用合格的电气设备，并设置接地、接零报告；2.定期进行安全检查；3.配备绝缘工具；4.电工必须持证上岗；5.严格执行操作规程。中毒、窒 息1、贮槽内液氩（氮、二氧化碳）泄漏；2、通风不良；3、空间狭小；4、人员吸入大量泄漏的氩（氮、二氧化碳）气；5、人员无防护用品。作业人员重伤及伤亡1、对设备经常检查；2、设备安装地点应通风良好；3、作业地点配置防护用品。车辆伤害1违章作业、违章驾驶；2运输设备和工具、器具有缺陷；3安全防护装置失效；4作业环境不符合安全要求，如通道、场地、照明；5疲劳驾驭等。人员伤亡，财产损失

8、1作业前应对车辆的安全防护装置进行检查，确保有效； 2严禁疲劳驾车；3在进入多人存在的作业区域时，须鸣号或听从指挥；4加强职工的安全教育，提高安全素质，严禁无证上岗，严禁违章作业。其他电气火灾1电气线路不合规格及超负荷运行；2配电箱违反规程私拉乱接临时线；3电气线路、接线盒等缺乏检查维修，未能及时排除事故隐患；4接地不良。人员伤亡失火造成停产，经济损失1建筑物要用非燃烧材料建造；2配电箱要采用消除静电措施；3配电箱外应有良好的防雷设施，其接地电阻不应大于10欧姆； 4凡属电气改线或临时用线必须由正式电工进行安装操作； 5对职工进行电气安全培训教育，以及急救方法； 6定期进行电气安全检查；7对防

9、雷装置进行定期检查、检测，保持完好装态，使之有可靠的保护作用。触电1.设备漏电；2.绝缘老化、损坏；3.安全距离不够；4.保护接地、接零不当；5.手持电动工具绝缘损坏；1.雷击。人员触电、伤亡1按规定设备、线路采用与电压相符，使用与环境和运行条件相适应的绝缘体，并定期检查、维修，保持完好状态；2使用有足够机械强度和耐火性能的材料，采用遮栏、护罩、护盖、箱匣等防护装置，将带电体同外界隔绝开来，防止人体接近或触及带电体；3根据要求对用电设备做好保护接地或保护接零；4建立和健全并严格执行电气安全规章制度和安全操作规程； 1.1.2 二氧化碳充装系统危险度评价根据该氧气厂提供的二氧化碳充装系统的介质情

10、况、装置容量、温度、压力和操作等数据，并对照危险度分级的要求赋值，通过采用化工企业六阶段安全评价法进行评价分析，该公司的二氧化碳充装系统装置的危险度为级，为低度危险等级。该厂在二氧化碳充装过程中，只要严格按照安全操作规程进行操作，并加强日常安全管理，发生火灾、爆炸的危险可能性较小。单元危险度评价表项目装置单元物质物质评分容量评分温度评分压力评分操作评分总分等级二氧化碳充装系统二氧化碳0202261.2 风险程度分析1.2.1 作业条件危险性评价氩气、氮气充装工段(1)氩气、氮气充装工段发生事故的可能性大小：可能，但不经常，L值取3；(2)氩气、氮气充装工段人员暴露在这种危险环境中的频繁程度：每

11、天工作时间内暴露，E值取6；(3) 氩气、氮气充装工段事故可能会造成的损失后果：较小，轻伤，C值取1。氩气、氮气储罐区(1)氩气储罐区发生事故的可能性大小：很不可能，可以设想，L值取0.5；(2) 氩气储罐区人员暴露在这种危险环境中的频繁程度：每周一次，或偶然暴露，E值取3；(3) 氩气储罐区事故可能会造成的损失后果：严重，躯干致残，C值取7。各个岗位作业条件的评价结果工艺部位危险性等级真空泵36118稍有危险汇排流36118稍有危险储 罐0.53710.5稍有危险参照作业条件危险性分析表的危险等级划分，氩气、氮气充装工段、储罐区作业条件危险等级为I级，稍有危险，注意防止。二氧化碳充装间各个岗

12、位作业条件的评价结果工艺部位危险性等级低温增压泵1616稍有危险储 罐36354一般危险参照作业条件危险性分析表的危险等级划分，二氧化碳充装工段作业条件危险等级为I级，稍有危险，注意防止；储罐区作业条件危险等级为级，一般危险，需要观察。1.2.2 液体二氧化碳贮槽、氮气钢瓶事故后果模拟分析本项目渉及到压力容器及压力管道等带压设备，主要压力容器设备为液氩（氮、二氧化碳）贮槽，氩（氮、二氧化碳）气钢瓶，介质分别为氩气、氮气、二氧化碳。本项目压力容器及其连接的压力管道均存在物理性爆炸的可能性。装有惰性气体的各种压力容器受压破裂发生气体外泄，从而产生物理能量的突然释放而形成爆炸，是属于一种物理爆炸，即

13、将高压气体的压缩潜能转化为动能，对周围介质起破坏作用，高压容器爆裂的主要原因是容器结构上的缺陷、机械撞击、疲劳断裂、表面腐蚀或外部火源加热等，这种爆炸产生的一次碎片具有相当大的杀伤力，会进而造成人身伤害和财产损失。一台设备在物理爆炸时能够释放出的能量的大小，是该设备危险性大小的重要指标。因此，定量计算设备的物理爆炸能量是评价其物理爆炸危险性重要的、也是基本的一步。为了对物理爆炸的能量进行定量的衡量，一般是将其与标准TNT炸药的爆炸能量进行对比，即计算其TNT当量。本项目的液氮、液氩贮槽最高工作压力0.785 MPa，汽化后气体在管道及钢瓶内的最高压力为11.0 MPa，二氧化碳贮槽最高工作压力

14、2.16 MPa，充灌工作压力10.0MPa，从设备体积和工作压力来说，气体钢瓶、液氮、液氩贮槽发生物理性爆炸的危险性均小于液态二氧化碳贮槽。以液态二氧化碳贮槽的物理爆炸破坏性最大，因此本节主要按15m3液态二氧化碳贮槽的物理性爆炸事故发展进程：泄漏、受限空间蒸气物理爆炸所具有的潜在危险程度及可能的事故后果进行了具体的模拟计算，给出了评价结果。泄漏模拟1 介质自由泄漏速率加压容器发生气态泄漏通常以射流方式发生。对于气体泄漏一般计算初始最大的气体泄漏速率。气体从裂口泄漏的速率可能达到声速，即出现“塞流”的临界状态，此时气体泄漏速率最大。目前国际上流行的气体泄漏速率模型是R.H.Perry模型：计

15、算气体泄漏速率之前，先判断泄漏时气体流动属于声速还是亚声速流动，前者称为临界流，后者称为次临界流。当时，气体流动属于声速流动，假定气体泄漏过程为理想气体的不可逆绝热扩散过程，气体泄漏速率计算式如下：随着泄漏的进行，储存压力下降，当时，气体流动属压声速流动（流体出口速率小于声速），气体泄漏速率计算如下：式中：Q为气体泄漏速率（kg/s）；P为容器内介质压力（2.16106Pa）；Pa为泄漏处压力（Pa）；为热容比（等于泄漏物质的定压比热容与定容比热容的比值，查得=Cp/Cv=1.30）；g为气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1.00，三角形时取0.95，长方形时取0.90；A0为裂口面积（m2）

16、；g为储罐中气体密度（kg/m3）；M为气体相对分子质量（M=m/n）；T为容器内介质温度（-35，238.14K）。假设15m3液态二氧化碳贮槽上有一个直径为2mm的圆形泄漏孔，则：泄漏处压力Pa=2.161061.82=1.187106 Pa外界压力低于1.187106 Pa时将导致塞流。贮槽外界压力为大气压1.013105 Pa，所以认为塞流发生，采用下式计算泄漏速率：又气体泄漏系数g取1.00，则 2 后果分析受限空间蒸气物理爆炸模拟液态二氧化碳贮槽、氮气钢瓶物理爆炸可形成冲击波，该冲击波对距爆炸点一定距离内的人体会造成死亡或其他伤害。评价组分别对液态二氧化碳贮槽、氮气钢瓶定量计算了以

17、爆炸设备为中心，该冲击波可造成人员死亡以及重伤的平面范围（危险性区域）。液态二氧化碳贮槽爆裂计算液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质重量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时考虑气体膨胀做的功。过热状态下液体在容器破裂时释放出爆破能量可按下式计算： 式中，E过热状态液体的爆破能量，kJ；H1爆炸前饱和液体的焓，kJ/kg；H2在大气压力下饱和液体的焓，kJ/kg；S1爆炸前饱和液体的熵，kJ/(kg)；S2在大气压力下饱和液体的熵，KJ/(kg)

18、；T1介质在大气压力下的沸点，； W饱和液体的质量，kg。经查化学化工物性数据手册无机卷（化学工业出版社）中液态二氧化碳的热力学性质：H1/16=215.6 kJ/kgH2/24=198 kJ/kgS1/15=4.955 kJ/(kg)S2/25=4.850 kJ/(kg)T1=78.3W=1001.530.9=137.7103kg(充装量按90%计算) E=(H1-H2)-(S1-S2)T1W=(215.6-198)-(4.955-4.850)78.3 （137.7103）=1.29106 kJ相当于TNT的质量为q=E/qTNT=1.29106 /4500=281.67kg其相当于梯恩梯（

19、TNT）的摩尔量为：q /梯恩梯（TNT）摩尔质量=281.67 kg /0.227 kgmol =1.26103 （mol）（2）冲击波超压可能的伤害范围 标准炸药量q0 = 1000 kg 模拟比= ( q / q0 ) 1/3 = (281.67/ 1000 )1/3 = 0.659 致人死亡的最小冲击波超压P0= 0.05 MPa 与此超压相应的标准距离R0 = 32.5 m 与此超压相应距液态二氧化碳贮槽的实际距离R = R0 = 0.65932.5 =21.42m 实际距离相应的圆面积S =R2 =21.422 = 1440.68m2 致人重伤的最小冲击波超压P0 = 0.03 M

20、Pa 与此超压相应的标准距离R0 = 42.5 m 与此超压相应距液态二氧化碳贮槽的实际距离R =R0 = 0.65942.5 = 28.00m 实际距离相应的圆面积S =R2 =28.002 = 2461.76m2即以液态二氧化碳贮槽为中心，在半径R = 21.42m的圆形面积S = 1440.68m2之内，均可能因液态二氧化碳贮槽物理爆炸的冲击波超压而致暴露于此范围之内的人员死亡；在半径R = 28.00 m的圆形面积S = 2461.76 m2之内，均可能因液态二氧化碳贮槽物理爆炸的冲击波超压而致重伤。氮气瓶爆裂定量计算压力容器或气瓶在发生爆炸时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能

21、量和容器残余变形能量三种形式表现出来。后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3%15%，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。（1）单只氮气瓶的爆破能量计算氮气瓶的介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量按下式计算：式中，Eg容器内气体的爆破能量，kJ；P气体爆破前的绝对压力，Mpa；V容器体积（无液体时），m3；K气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。氮气瓶绝对压力当满瓶时为16Mpa，容积V为40升，即0.04m3，绝热指数k按表1（常用气体的绝热指数表）取30.7。表1 常用气体的绝热指数表气体气体常数（J/kgmolK）k气体 气体常数（J/kgmolK）

22、kH2121.61.410NH349.791.313N230.71.402C2H232.571.235O221.491.397C2H430.231.249空气29.281.400CH452.861.314SO213.241.272将上述数值代入公式计算，得出单只氮气瓶爆破能量Eg=0.021103KJ。 （2）将爆破能量Eg换算成TNT当量q。因为1KgTNT爆炸所放出的爆破能量为42304836KJ/Kg，一般取平均爆破能量为4500 KJ/Kg，故其关系为：q=E/Qtnt=E/4500=21/4500=4.6710-3 kg即单只氮气瓶发生物理性爆炸的爆破能量相当于4.6710-3 kg

23、 TNT爆炸的能量。其相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量为：q/梯恩梯（TNT）摩尔质量=4.6710-3 kg /0.227 kgmol =2.0610-2 （mol）（3）计算爆炸的模拟比，即：=（q/q0）1/3=(q/1000)1/3=0.0167（4）根据超压P值（表2、表3），查表4,找出1000KgTNT爆炸时的破坏半径Ro表2 冲击波超压对人体的伤害作用超压P，Mpa伤害作用超压P，Mpa伤害作用0.020.03轻微损伤0.050.10内脏严重损伤或死亡0.030.05听觉器官损伤或骨折0.10大部人员死亡表3 冲击波超压对建筑物的破坏作用超压P，Mpa破坏作用超压P，Mpa破坏作

24、用0.0050.006门窗玻璃部分破碎0.060.07木建筑厂房房柱折断，房架松动0.0060.01受压面的门窗玻璃大部分破碎0.070.10砖墙倒塌0.0150.02窗框损坏0.100.20防震钢筋混凝土破坏小房屋倒塌0.020.03墙裂缝0.200.30大型钢架结构破坏0.040.05墙大裂缝，房瓦掉下表4 1000KgTNT爆炸时的冲击波超压表距离R0/m56789101214超压P0/MPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距离R0/m1618202530.354045超压P0/MPa0.2350.170.1260.0790.0570.0430.0330.

25、027距离R0/m505560657075超压P0/MPa0.02350.02050.0180.0160.01430.013造成轻微伤害，P为0.02，破坏半径Ro为55m。造成重伤，P为0.05，破坏半径Ro为32m。造成死亡，P为0.10，破坏半径Ro为22m。造成房屋倒塌，P为0.02，破坏半径Ro为17m。（5）计算单瓶氮气发生物理爆炸的实际破坏半径R。R=Ro造成轻微伤害，实际破坏半径R为0.92m造成重伤，实际破坏半径R为0.53m造成死亡，实际破坏半径R为0.37m 造成房屋倒塌，实际破坏半径R为0.28m以上计算基于设备额定工作压力进行。当设备超压破裂引起爆炸时，其爆炸能量和破

26、坏力将超过以上计算值。1.2.4 可能导致液氩（氮、二氧化碳）贮槽、气体钢瓶爆破危险产生的主要条件本项目所用设备是有相应资质的生产厂家的产品，并由有相应资质的安装单位安装，设计、制造及安装质量合格。在此前提下，可能导致设备爆炸事故产生的因素主要有： 运行失控与设备故障运行失控指的是设施运行过程中偏离或超过了正常的工艺技术条件，出现危险状态。故障是指设备、元件等在运行过程中由于性能低下而不能实现预定功能的现象。（1）操作失当造成设备超压；（2）安全装置不齐、不灵或装设不当，各种连锁保护装置单独或同时失灵；（3）内外介质腐蚀使设备壁厚减薄，强度降低，承受不了额定压力。特别是支承部位、介质渗漏部位的

27、局部腐蚀，危害更大；（4）在接管、焊缝、形状变化部位等结构薄弱处产生裂纹；（5）低温深冷设备可能因冷脆而破裂，或因绝热结构故障而升压超压；（6）设备本身未按规定期限进行检验检修，安全装置未按期校验；在生产过程中运行失控故障的发生是可能的，故障具有随机性和突发性，故障的发生是一种随机事件；造成故障发生的原因很复杂(如设计、制造、磨损、疲劳、老化、检查和维修保养、人员失误、环境、其它系统的影响等)，但故障发生的规律是可知的，通过定期检查、维修保养可使多数故障在预定期间内得到控制(避免或减少)。人员失误人员失误泛指不安全行为(指职工在劳动过程中违反劳动纪律、操作程序和方法等具有危险性的做法)中产生不良后果的行为。人员失误在生产过程中是可能发生的，它具有随机性和偶然性，往往是不可预测的意外行为；影响人员失误的因素很多，但发生人员失误的规律和失误率通过大量的观测、统计和分析是可以预测的。管理缺陷管理失当，无章可循或有章不循，甚至违章操作。安全管理是为保证及时、有效地实现既定的安全目标，是在预测、分析的基础之上进行的计划、组织、协调、检查等工作，是预防故障和人员失误发生的有效手段，因此，管理缺陷是影响运行失控发生的重要因素。