火灾爆炸指数评价法简介
1概念
定量分析。
① 量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预期损失；
② 确定可能引起事故发生或使事故扩大的装置；
③ 向有关部门通报潜在的火灾、爆炸危险性；
④ 使有关人员及工程技术人员了解到各工艺部门可能造成的损失，以此确定减轻事故严重性和总损失的有效、经济的途径。
2基本方法介绍
基本程序见下图
1）选择工艺单元
选择恰当工艺单元的重要参数有下列六个：
① 潜在的化学能（物质系数）；
② 工艺单元中危险物质的数量；
③ 资金密度（每平方米美元数）；
④ 操作压力和操作温度；
⑤ 导致火灾、爆炸事故的历史资料；
⑥ 对装置起关键作用的单元。
一般参数值越大，则该工艺单元就越需要评价。该方法是假定工艺单元中所处理的易燃、可燃或化学活性物质的最低量为2270千克或2.27立方米。因此，若单元内物料较少，则评价结果有可能被夸大。一般，所处理的易燃、可燃或者化学活性物质的量至少为454千克或0.454立方米，评价结果才有意义。
2）评价计算
① 火灾、爆炸危险指数（F&EI）
a.物质系数（MF）的选取
物质系数是表述物质在燃烧或其他化学反应引起火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性，是一个最基础的数值。它是由美国消防协会规定的NF、NR（分别代表物质的燃烧性和化学活性）决定的。
b.一般工艺危险系数（F1）的选取
选取项包括“基本系数、放热化学反应、吸热反应、物料处理与输送、封闭式或室内工艺单元、通道、排放、泄漏控制”等7个取值项。基本系数取1.00，其它6项根据实际情况具体取值，无危险时系数用0.00。一般工艺危险系数为7项取值之和。
c.特殊工艺危险系数（F2）的选取
选取项包括“基本系数、毒性物质、负压操作、接近易燃范围的操作、粉尘爆炸、压力、低温、物质的量和燃烧热、腐蚀与磨损、泄漏、使用明火设备、热油热交换系统、传动设备”等13个取值项。基本系数取1.00，其它12项根据实际情况具体取值，无危险时系数用0.00。一般工艺危险系数为13个取值之和。
d.工艺单元危险系数（F3）的计算
工艺单元危险系数为一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数的乘积。即：F3＝F1×F2
工艺单元危险系数的范围为1～8。若F3大于8时则按8计。
e.火灾、爆炸危险指数F&EI是工艺单元危险系数F3和物质系数MF的乘积。即：F&EI＝F3·MF。
② 危险等级
火灾、爆炸指数（F&EI）与危险等级的关系见下表。
|
F&EI值 |
1～60 |
61～96 |
97～127 |
128～158 |
＞158 |
|
危险程度 |
最低 |
较低 |
中等 |
高 |
非常高 |
|
危险等级 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅳ |
Ⅴ |
③ 暴露区域半径（R）
暴露半径表明了生产单元危险区域的平面布置，它是一个以工艺设备关键部位为中心，以暴露半径为半径的圆。事实上以泄漏点作为暴露区域的中心。
根据下式计算暴露区域半径：R＝0.256·(F&E1)
④ 暴露区域面积（S）
常以一个围绕着单元的圆柱体体积来表征发生火灾、爆炸事故时生产单元所承受的风险大小，圆柱体的底面积为暴露区域面积，高为暴露半径，有时也用球体体积表征。
根据下式计算暴露区域面积：S＝3.14R2
⑤ 暴露区域内财产价值（M）
由于暴露区域内财产价值估计的难度很大，它一般应包括该区域内的设备价值以及在存物料的价值等。此外，还应考虑随着时间推移、价格上涨而形成的增长系数。这里假设为M万元。
⑥ 危害系数
危害系数代表了物料泄漏等引起的火灾、爆炸事故的综合效应。根据道化学公司的规定，危害系数由物质系数（MF）和单元危险系数（F3）确定。查《安全评价》有关图表。
⑦基本最大可能财产损失
暴露区域内财产价值（M）与危害系数相乘的积就是基本最大可能财产损失。
⑧ 安全措施补偿系数（C）
选择的安全措施应能切实的减少或控制评价单元的危险，提高安全可靠性，最终结果是确定损失减少的金额或使最大可能财产损失降到可接受的程度。
安全措施补偿可以分为3种：工艺控制补偿（C1）、物质隔离补偿（C2）和防火措施补偿（C3）。每一类的各项控制措施取值依据实际情况而定，每一类的安全补偿系数等于该类各项安全措施选取的补偿系数之积。无安全措施时取值1.00。
安全补偿系数（C）＝C1·C2·C3
补偿系数各项取值的依据是相应的设计规范。详细取值内容见报告有关章节及附件。
⑨ 实际最大可能财产损失
基本最大可能财产损失与安全措施补偿系数相乘的积就是实际最大可能财产损失。
4）道化学危险分析计算结果汇总
完成上述一系列的查图表和计算后，表格的形式对道化学火灾、爆炸计算结果进行汇总。
3适用范围
适合化工生产系统，主要用于评价贮存、处理、生产易然、可燃、活性物质的操作过程的潜在损失。
4实例
应用火灾爆炸指数评价法储罐区进行评价
粗苯储罐区有规格为φ2700×6230的粗苯储罐2台，公称容积36m³。储罐区粗苯的总储量为64吨。
1）火灾、爆炸危险指数（F&EI）
1、物质系数MF的选取
查物质系数和特性表，苯类物质的系数为16，故MF取16。
2、一般工艺危险系数F1的选取
一般工艺危险系数包括“基本系数、防热反应、吸热反应、物料处理与输送、封闭单元或室内单元、通道以及排放和泄漏控制”等7个取值项。F1为7项取值之和。
3、特殊工艺危险系数F2的选取
特殊工艺危险系数包括“基本系数、毒性物质、负压操作、粉尘爆炸、压力释放”等13个取值项。F2为13项取值之和。
4、单元危险系数F3的计算
单元危险系数的值为一般工艺危险系数F1与特殊工艺危险系数F2的乘积（F3＝F1×F2）。
注：基本规定：当F3的计算结果大于8时，则该系数取8。
5、火灾、爆炸指数F&EI的计算
火灾、爆炸危险指数是工艺单元危险系数F3和物质系数MF的乘积（F&EI＝F3×MF）。
以上各项取值及计算结果见附件表3.6.4.1。
附件表3.6.4.1 道化学计算基本数据取值及计算
|
评价场所 |
粗苯储罐区 |
储存总量 |
64吨 |
||||
|
主要物料 |
粗苯 |
物质系数MF |
16 |
||||
|
一 |
一般工艺危险 |
系数取值范围 |
系数取值 |
备注 |
|||
|
1 |
基本系数 |
1.00 |
1.00 |
|
|||
|
2 |
放热反应 |
0.3-1.25 |
0 |
|
|||
|
3 |
吸热反应。 |
0.2-0.4 |
0 |
|
|||
|
4 |
物料处理与输送 |
0.25-1.05 |
0.85 |
|
|||
|
5 |
密闭式或室内工艺单元 |
0.25-0.9 |
0 |
|
|||
|
6 |
通道 |
0.2-0.35 |
0.35 |
|
|||
|
7 |
排放和泄漏控制 |
0.25-0.5 |
0.5 |
|
|||
|
一般工艺危险系数：F1＝∑（1-7） |
— |
2.7 |
|
||||
|
二 |
特殊工艺危险 |
系数取值范围 |
系数取值 |
备注 |
|||
|
1 |
基本系数 |
1.00 |
1.00 |
|
|||
|
2 |
毒性物质 |
0.2-0.8 |
0 |
|
|||
|
3 |
负压（＜500mmHg） |
0.5 |
0 |
|
|||
|
4 |
易燃范围及附近的操作 |
— |
0 |
|
|||
|
⑴罐装易燃液体 |
0.5 |
0.7 |
|
||||
|
⑵过程失常或吹扫故障 |
0.3 |
0 |
|
||||
|
⑶直在燃烧范围内 |
0.8 |
0 |
|
||||
|
5 |
粉尘爆炸 |
0.25-2.00 |
0 |
|
|||
|
6 |
压力：操作压力（kpa，绝压)； 释放压力（kpa，绝压) |
查图表 |
0.18 |
常压 |
|||
|
7 |
低温 |
0.20-0.30 |
0 |
|
|||
|
8 |
易燃及不稳定物质量（kg） |
— |
0 |
|
|||
|
⑴工艺中的液体及气体 |
查图 |
0 |
|
||||
|
⑵储存中的液体及气体 |
查图 |
0.9 |
|
||||
|
⑶储存中的可燃固体及工艺中粉尘 |
查图 |
0 |
|
||||
|
9 |
腐蚀与磨损 |
0.1-.75 |
0.1 |
|
|||
|
10 |
泄漏－接头和填料 |
0.1-1.5 |
0.1 |
|
|||
|
11 |
使用明火设备 |
查图 |
0 |
|
|||
|
12 |
热油、热交换系统 |
0.15-1.15 |
0 |
|
|||
|
13 |
转动设备 |
0.5 |
0 |
|
|||
|
特殊工艺危险系数：F1＝∑（1-13） |
— |
2.98 |
|
||||
|
三 |
工艺单元危险指数F3 |
F3＝F1×F2 |
8.046（＞8） |
取8 |
|||
|
四 |
火灾、爆炸指数F&EI |
F&EI＝F3×MF |
128 |
|
|||
|
注：无危险的项系数取值为0.00。 |
|||||||
2）危险等级
《安全评价》给出了火灾、爆炸指数（F&EI）与危险等级的关系，见附件表3.6.4.2。
附件表3.6.4.2 火灾、爆炸指数（F&EI）与危险等级的关系
|
F&EI值 |
危害等级 |
F&EI值 |
危害等级 |
|
1-60 |
最 轻 |
128-158 |
很 大 |
|
61-96 |
较 轻 |
＞158 |
非常大 |
|
97-127 |
中 等 |
|
|
本项目粗苯储罐区火灾、爆炸指数（F&EI）计算结果为128，对照附件表3.6.4.2可知，粗苯储罐区的危险等级为很大。
3）暴露区域半径（R）
暴露区域半径（R）的计算公式为：R＝0.256×(F&E1)
计算得到的暴露区域半径为32.8m。
4）暴露区域面积（S）
根据公式：S＝πR²，计算得暴露区域面积为3371.5m²。
5）暴露区域内财产价值
由于暴露区域内财产价值估计的难度很大，它一般应包括该区域内的设备价值以及在存物料的价值等。此外，还应考虑随着时间推移、价格上涨而形成的增长系数。经初步估算，暴露区域内财产的价值为50万元。
6）危害系数
危害系数代表了物料泄漏等引起的火灾、爆炸事故的综合效应。根据道化学公司的规定，危害系数由物质系数（MF）和单元危险系数（F3）确定。《安全评价》一书给出了计算图。查图，粗苯储罐区的危害系数为0.72。
7）基本最大可能财产损失
暴露区域内财产价值（50万元）与危害系数相乘的积就是基本最大可能财产损失。计算得，粗苯储罐区的基本最大可能财产损失为36万元。
8）安全措施补偿系数（C）
安全措施补偿可以分为3种：工艺控制补偿、物质隔离补偿和防火措施补偿。补偿系数各项取值的依据是相应的设计规范。本项目的各项取值和计算结果见附件表3.6.4.8-ABC表
附件表3.6.4.8-A 工艺控制补偿系数（C1）取值和计算
|
序号 |
项 目 |
补偿系数范围 |
采取补偿系数值 |
备注 |
|
1 |
应急电源 |
0.98 |
0.98 |
|
|
2 |
冷却装置 |
0.97；0.99 |
0.99 |
|
|
3 |
抑爆装置 |
0.84；0.98 |
1.00 |
|
|
4 |
紧急切断（停车）装置 |
0.96；0.98；0.99 |
0.98 |
|
|
5 |
计算机控制 |
0.93；0.97；0.99 |
1.00 |
|
|
6 |
惰性气体保护 |
0.94；0.96 |
1.00 |
|
|
7 |
操作规程/程序 |
0.91-0.99 |
0.93 |
|
|
8 |
化学活泼性物质检查 |
0.91；0.98 |
1.00 |
|
|
9 |
其他工艺危险分析 |
0.91-0.98 |
0.93 |
|
|
C1＝上述9项的乘积 |
— |
0.822 |
|
|
|
注：没有补偿的项系数取值为1.00。 |
||||
附件表3.6.4.8-B 物质隔离安全措施补偿系数（C2）取值和计算
|
序号 |
项 目 |
补偿系数范围 |
采取补偿系数值 |
备注 |
|
1 |
远距离控制阀 |
0.96；0.98 |
0.98 |
|
|
2 |
泄料/排空装置 |
0.96；0.98 |
1.00 |
|
|
3 |
排放系统 |
0.91；0.95；0.97 |
0.91 |
|
|
4 |
连锁装置 |
0.98 |
1.00 |
|
|
C2＝上述4项的乘积 |
— |
0.89 |
|
|
|
注：没有补偿的项系数取值为1.00。 |
||||
附件表3.6.4.8-C 防火措施安全措施补偿系数（C3）取值和计算
|
序号 |
项 目 |
补偿系数范围 |
采取补偿系数值 |
备注 |
|
1 |
泄漏检测装置 |
0.94；0.98 |
0.98 |
|
|
2 |
钢结构 |
0.95；0.97；0.98 |
0.96 |
|
|
3 |
消防水供应系统 |
0.94；0.97 |
0.94 |
|
|
4 |
特殊灭火系统 |
0.91 |
1.00 |
|
|
5 |
洒水灭火系统 |
0.74；0.81；0.84；0.87；0.97 |
0.97 |
|
|
6 |
水幕 |
0.97；0.98 |
1.00 |
|
|
7 |
泡沫灭火装置 |
0.92；0.94；0.95；0.97 |
1.00 |
|
|
8 |
手提式灭火器和喷水枪 |
0.93；0.95；0.97；0.98 |
0.97 |
|
|
9 |
电缆保护 |
0.4；0.98 |
0.98 |
|
|
C3＝上述9项的乘积 |
— |
0.815 |
|
|
|
注：没有补偿的项系数取值为1.00。 |
||||
安全措施补偿系数C为上述三种补偿系数的乘积，即：
C＝C1×C1×C1＝0.598
9）补偿后的计算结果
火灾爆炸危险场所采取有效的补偿措施，可以降低该场所的危险等级，缩小暴露区域半径和面积，减少暴露区域内财产损失。本项目补偿后的计算结果及与补偿前的对比情况见附件表3.6.4.9-D。
附件表3.6.4.9-D 补偿后的计算结果及与补偿前的对比
|
序号 |
项 目 |
补偿前的结果 |
补偿后的结果 |
备 注 |
|
1 |
火灾、爆炸危险指数（F&EI） |
128 |
76.5 |
|
|
2 |
危险等级 |
很大 |
较轻 |
|
|
3 |
暴露区域半径（m） |
32.8 |
19.6 |
|
|
4 |
暴露区域面积（m²） |
3371.5 |
1205.8 |
|
|
5 |
危害系数 |
0.72 |
0.72 |
|
|
6 |
基本最大可能财产损失（万元） |
36 |
28.8 |
重新估算的暴露区域内财产价值为40万元 |
5优缺点
该方法是指数评价法的一种，指数的采用使得系统结构复杂、用概率难以表述其危险性单元的评价有了一个可行的方法。这类方法操作简单，是目前应用较多的评价方法之一。指数的采用，避免了事故概率及其后果难以确定的困难。评价指数值同时含有事故频率和事故后果两个方面的因数。