第五章  重大危險源辨識與監控
第一節  重大危險源及辨識標準 
一、熟悉重大危險源；重大危險源是指長期地或者臨時地生產、搬運、使用或者儲存危險物品，且危險物品的數量等于或者超過臨界量的單元(包括場所和設施
二、掌握重大危險源的辨識標準和方法；關于重大危險源的辨識標準及方法，參考國外同類標準，結合我國工業生產的特點和火災、爆炸、毒物泄漏重大事故的發生規律，以及1997年由原勞動部組織實施的重大危險源普查試點工作中對重大危險源辨識進行試點的情況，原國家經貿委安全科學技術研究中心(現中國安全生產科學研究院)和中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院起草提出了國家標準《重大危險源辨識》(GBl8218—2000)，此標準自2001年4月1日實施。
三、了解重大危險源申報登記范圍。
第二節  重大危險源的評價與監控
一、熟悉重大危險源的評價方法；
(一)評價單元的劃分 
    重大危險源評價以危險單元作為評價對象。 
一般把裝置的一個獨立部分稱為單元，并以此來劃分單元。在一個共同廠房內的裝置可以劃分為一個單元；在一個共同堤壩內的全部儲罐也可劃分為一個單元。 
(二)評價模型的層次結構 
根據安全工程學的一般原理，危險性定義為事故頻率與事故后果嚴重程度的乘積，即危險性評價一方面取決于事故的易發性，另一方面取決于事故一旦發生后后果的嚴重性。 
(三)數學模型  現實危險性評價數學模型如下：
B23——安全管理抵消因子。 
(四)危險物質事故易發性B111的評價 
    具有燃燒爆炸性質的危險物質可分為7大類： (1)爆炸性物質。 (2)氣體燃燒性物質。  (3)液體燃燒性物質。 (4)固體燃燒性物質。 (5)自燃物質。  (6)遇水易燃物質。  (7)氧化性物質。 
    每類物質根據其總體危險感度給出權重分；每種物質根據其與反應感度有關的理化參數值給出狀態分；每一大類物質下面分若干小類，共計19個子類。對每一大類或子類，分別給出狀態分的評價標準。權重分與狀態分的乘積即為該類物質危險感度的評價值，亦即危險物質事故易發性的評分值。 
    考慮到毒物擴散的危險性，危險物質分類中將毒性物質定義為第8種危險物質。一種危險物質可以同時屬于易燃易爆7大類中的一類，又屬于第8類。對于毒性物質，其危險物質事故易發性主要取決于下列4個參數：①毒性等級；②物質的狀態；③氣味；④重度。毒性大小不僅影響事故后果，而且影響事故易發性。毒性大的物質，即使微量擴散也能釀成事故，而毒性小的物質不具有這種特點。毒性對事故嚴重度的影響在毒物傷害模型中予以考慮。對不同的物質狀態，毒物泄漏和擴散的難易程度有很大不同，顯然氣相毒物比液相毒物更容易釀成事故；重度大的毒物泄漏后不易向上擴散，因而容易造成中毒事故。物質危險性的最大分值定為100分。 
(五)工藝過程事故易發性B11。的評價及工藝——物質危險性相關系數的確定 
    “工藝過程事故易發性”的影響因素確定為21項，分別是：放熱反應；吸熱反應；物料處理；物料儲存；操作方式；粉塵生成；低溫條件；高溫條件；高壓條件；特殊的操作條件；腐蝕；泄漏；設備因素；密閉單元；工藝布置；明火；摩擦與沖擊；高溫體；電器火花；靜電；毒物出料及輸送。最后一種工藝因素僅與含毒性物質有相關關系。 
    同一種工藝條件對于不同類別的危險物質所體現的危險程度是不相同的，因此必須確定相關系數。相關系數Wij可以分為5級：   A級：關系密切，Wij ＝0．9；  B級：關系大，Wij．＝O．7；  C級：關系一般，Wij  ＝O．5； D級：關系小，Wij   ＝0．2；   E級：沒有關系，Wij ＝O。 
(六)事故嚴重度評價 
    事故嚴重度用事故后果的經濟損失(萬元)表示。事故后果系指事故中人員傷亡以及房屋、設備、物資等的財產損失，不考慮停工損失。人員傷亡分為人員死亡數、重傷數、輕傷數。財產損失嚴格講應分若干個破壞等級，在不同等級破壞區破壞程度是不相同的，總損失為全部破壞區損失的總和。在危險性評估中，為了簡化方法，用一個統一的財產損失區來描述，假定財產損失區內財產全部破壞，在損失區外全不受損，即認為財產損失區內未受損失部分的財產同損失區外受損失的財產相互抵消。死亡、重傷、輕傷、財產損失各自都用一當量圓半徑描述。對于單純毒物泄漏事故僅考慮人員傷亡，暫不考慮動植物死亡和生態破壞所受到的損失。 
    建立了6種傷害模型，它們分別是：凝聚相含能材料爆炸；蒸汽云爆炸；沸騰液體擴展為蒸氣云爆炸；池火災；固體和粉塵火災；室內火災。不同類別物質往往具有不同的事故形態，但即使是同一類物質，甚至同一種物質，在不同的環境條件下也可能表現出不同的事故形態。 
    為了對各種不同類別的危險物質可能出現的事故嚴重度進行評價，根據下面兩個原則建立了物質子類別同事故形態之間的對應關系，每種事故形態用一種傷害模型來描述。這兩個原則是： 
    (1)最大危險原則。如果一種危險物具有多種事故形態，且它們的事故后果相差大，則按后果最嚴重的事故形態考慮。 
    (2)概率求和原則。如果一種危險物具有多種事故形態，且它們的事故后果相差不大，則按統計平均原理估計事故后果。 
    根據泄漏物狀態(液化氣、液化液、冷凍液化氣、冷凍液化液、液體)和儲罐壓力、泄漏的方式(爆炸型的瞬時泄漏或持續10min以上的連續泄漏)建立了毒物擴散傷害模型，這些模型分別是：源抬升模型，氣體泄放速度模型，液體泄放速度模型，高斯煙羽模型，煙團模型，煙團積分模型，閃蒸模型，絕熱擴散模型和重氣擴散模型。毒物泄漏傷害嚴重程度與毒物泄漏量以及環境大氣參數(溫度、濕度、風向、風力、大氣穩定度等)都有密切關系。若在測算中遇到事先評價所無法定量預見的條件時，則按較嚴重的條件進行評估。當一種物質既具有燃爆特性又具有毒性時，則人員傷亡按兩者中較重的情況進行測算，財產損失按燃燒燃爆傷害模型進行測算。毒物泄漏傷害區也分死亡區、重傷區、輕傷區。輕度中毒而無需住院治療即可在短時間內康復的一般吸人反應不算輕傷。各種等級的毒物泄漏傷害區呈紡錘形，為了測算方便，同樣將它們簡化成等面積的當量圓，但當量圓的圓心不在單元中心處，而在各傷害區的圓心上。 
    在本評價方法中使用下面的折算公式： 
    S＝C+20(N1+O．5×N2+105／6000N3) 
式中    S——事故嚴重度，萬元； 
       C——事故中財產損失的評估值，萬元； 
N1、N2、N3。——事故中人員死亡、重傷、輕傷人數的評估值。 
    (七)危險性抵消因子 
盡管單元的固有危險性是由物質的危險性和工藝的危險性所決定的，但是工藝、設備、容器、建筑結構上的各種用于防范和減輕事故后果的各種設施，危險崗位上操作人員的良好素質，嚴格的安全管理制度等，能夠大大抵消單元內的現實危險性。 
在本評價方法中，工藝、設備、容器和建筑結構抵消因子由23個指標組成評價指標集；安全管理狀況由11類72個指標組成評價指標集；危險崗位操作人員素質由4項指標組成評價指標集。 
    大量事故統計表明，工藝設備故障、人的誤操作和生產安全管理上的缺陷是引發事故發生的3大原因，因而對工藝設備危險進行有效監控，提高操作人員基本素質，提高安全管理的有效性，能大大抑制事故的發生。但是大量的事故統計資料表明，上述3種因素在許多情況下并不相互獨立，而是耦合在一起發生作用的，如果只控制其中一種或兩種，是不可能完全杜絕事故發生的；甚至當上述3種因素都得到充分控制以后，只要有固有危險性存在，現實危險性不可能抵消至零，這是因為還有很少一部分事故是由上述3種原因以外的原因(自然災害或其他單元事故牽連)引發的。因此，一種因素在控制事故發生中的作用是與另外兩種因素的受控程度密切相關的。每種因素都是在其他兩種因素控制得越好時，發揮出來的控制效率越大。根據對火災爆炸事故的統計資料，用條件概率方法和模糊數學隸屬度算法，給出了各種控制因素的最大事故抵消率關聯算法以及綜合抵消因子的算法。 
(八)危險性分級與危險控制程度分級 
    用A*==lg(B1*)作為危險源分級標準，式中B1*是以10萬元為縮尺單位的單元固有危險性的評分值。定義： 一級重大危險源    A*≥3．5；二級重大危險源    2．5≤A*<3．5； 三級重大危險源    1．5≤A*<2．5四級重大危險源    A*<1．5。 
    單元綜合抵消因子的值愈小，說明單元現實危險性與單元固有危險性比值愈小，即單元內危險性的受控程度愈高。因此，可以用單元綜合抵消因子值的大小說明該單元安全管理與控制的績效。一般說來，單元的危險性級別愈高，要求的受控級別也應愈高。建議用下列標準作為單元危險性控制程度的分級依據： 
  A級    B2≤O．001； B級    O．001．C級    0．0 D級    B2>O．1。 
    各級重大危險源應達到的受控標準是：一級危險源在A級以上；二級危險源在B級以上；三級和四級危險源在C級以上。
二、掌握重大危險源的監控措施。
安全監督管理部門應建立重大危險源分級監督管理體系，建立重大危險源宏觀監控信息網絡，實施重大危險源的宏觀監控與管理，最終建立和健全重大危險源的管理制度和監控手段。 
    生產經營單位應對重大危險源建立實時的監控預警系統。應用系統論、控制論、信息論的原理和方法，結合自動檢測與傳感器技術、計算機仿真、計算機通信等現代高新技術，對危險源對象的安全狀況進行實時監控，嚴密監視那些可能使危險源對象的安全狀態向事故臨界狀態轉化的各種參數變化趨勢，及時給出預警信息或應急控制指令，把事故隱患消滅在萌芽狀態。 
    (一)重大危險源宏觀監控系統 
    1．宏觀監控的主要思路 
    在對重大危險源進行普查、分級，并制定有關重大危險源監督管理法規的基礎上，明確存在重大危險源的企業對于危險源的管理責任、管理要求(包括組織制度、報告制度、監控管理制度及措施、隱患整改方案、應急措施方案等)，促使企業建立重大危險源控制機制，確保安全。 
    安全生產監督管理部門依據有關法規，對存在重大危險源的企業實施分級管理，針對不同級別的企業確定規范的現場監督方法，督促企業執行有關法規，建立監控機制，并督促隱患整改。建立健全新建、改建企業重大危險源申報和分級制度，使重大危險源管理規范化、制度化。同時與技術中介組織配合，根據企業的行業、規模等具體情況，提供監控的管理及技術指導。在各地開展工作的基礎上，逐步建立全國范圍內的重大危險源信息系統，以便各級安全生產監督管理部門及時了解、掌握重大危險源狀況，從而建立企業負責、安全生產監督管理部門監督的重大危險源監控體系。 
    重大危險源的安全生產監督管理工作主要由區縣一級安全生產監督管理部門進行。信息網絡建成之后，市級安全生產監督管理部門可以通過網絡了解一、二級危險源的情況和監察信息，有重點地進行現場監察；國家安全監督管理部門可以通過網絡對各城市的一級危險源的監察情況進行監督。 
    2．宏觀監控系統的設計思想 
    各城市應建立重大危險源信息管理系統。該系統包括各企業重大危險源的普查分類申報信息、危險源分級評價信息、企業對重大危險源管理情況信息及事故應急救援預案，以及安全生產監督管理部門對重大危險源的監察記錄等信息。有條件的城市可建立以地理信息系統為基礎的重大危險源信息管理系統，使重大危險源的分布情況更加直觀。該系統可以把安全生產監督管理部門對重大危險源監控管理工作提高到一個新的層次，直接通過計算機實現對各企業重大危險源監控工作的監督管理及跟蹤企業重大危險源的分布變化情況，使安全生產監督管理部門的管理工作從直觀性到實時性都有很大的提高，為安全生產監督管理部門更好的服務。 
    為了便于信息的傳遞和更新，各城市應建立各區縣安全生產監督管理部門與市安全生產監督管理部門的信息網絡系統，以撥號連接方式建立網絡，定期進行數據的更新。 
    設立國家重大危險源監控中心，建立以地理信息系統為基礎的重大危險源監控總系統，并搜集各城市重大危險源的分布管理情況，對已經建立地理信息系統的城市，可以將城市重大危險源的分布、狀況信息和管理情況直接在總系統的電子地圖上顯示出來，為國家安全生產監督管理部門決策所用。待條件成熟之后，可以把重大危險源監控總系統、各城市的監控子系統以及企業的計算機監控系統通過網絡相連。 
    3．宏觀監控系統網絡設計方案 
    各子系統要求采集城市所轄的重大危險源信息，在各城市的地理信息系統(電子地圖)上進行危險源信息的統計、報表以及多媒體信息顯示，并將危險源信息和監察企業執行重大危險源安全管理有關規定的情況及時發送給監控總系統。 
    監控總系統要求上國際互聯網(Internet)，建立自己的網絡主頁(Home Page)，以便子系統和其他授權用戶可以在網上訪問總系統的主頁，子系統將危險源信息和監察企業執行重大危險源安全管理有關規定的情況通過Internet及時發送給監控總系統。 
重大危險源宏觀監控系統的網絡組成結構框圖如圖4—1所示。  
   4．城市重大危險源信息管理系統 
    城市重大危險源信息管理系統集計算機數據管理、多媒體、地理信息系統于一身，能夠為領導和有關部門及時、直觀、形象地提供重大危險源信息，以及發生事故后搶險、救援信息，有利于有關領導及時、準確地決策，最大限度地減少發生重大事故的可能性及事故后造成的各項損失。城市重大危險源信息管理系統，為城市重大危險源的管理工作在綜合采用現代技術和科技新成果，提高工作的現代化水平方面探索了一條新路子。目前，北京、青島等城市已在此方面做出了有益的嘗試。 
    系統的目標和任務主要包括： 
    (1)重大危險源信息(包括多媒體及地理信息)的管理。 
    (2)重大危險源危險程度評估的計算機輔助分析。 
    (3)重大危險源事故應急救援預案的形象表述。 
    (4)為政府部門宏觀管理和政府決策提供準確、全面、形象的信息、依據和手段，提高政府部門安全生產管理水平，促進重大事故隱患及重大危險源管理的規范化和科學化。  

    (二)重大危險源實時監控預警技術 
    1．計算機控制系統的組成原理 
    重大危險源計算機實時監控預警系統的主體框架如圖4—3所示。 
    圖4—3中危險源對象是指工業生產過程中所需的以及各種生產場所擁有的設施或設備，如罐區、庫區、生產場所等對象。這些對象有各種易燃、易爆、毒性等危險物質，對安全生產和人身安全構成了極大的威脅。它們的特性參數是重大危險源監控預警系統所要關注的主要參數，將這些參數進行數據采集，轉換成計算機所能識別的信號，利用計算機對重大危險源進行檢測、監視、預警和控制，預防重大事故的發生，實現安全生產。 
    要達到重大危險源的計算機自動檢測和自動控制的目的，還應將主計算機所計算出的結果報考反饋到危險源對象上去，由執行機構對危險源對象的各種參數進行控制，使之運行在安全范圍以內。  
    眾所周知，表征工業生產過程特性的物理參數(危險源對象)大部分是模擬信號，或者是開關量信號，而計算機采用的是數字信號。為此，兩者之間必須采用模／數轉換器(A／D)和數／模轉換器(D／A)，以實現這兩種信號之間的轉換。盡管各種工業生產過程、危險源對象多種多樣，但對其實施控制的計算機卻大同小異。 
  2．危險源數據采集系統 
    應用系統安全工程的理論、觀點和方法，結合過程控制、自動檢測、傳感器、計算機仿真、數據傳輸和網絡通信等理論與實踐技術，構成易燃、易爆、有毒重大危險源監控預警系統。 
    首先從危險源數據采集系統開始，分析哪些因素是造成事故的原因，找到需要采集的危險源對象和參數。 
    將標準信號通過數據采集裝置，轉換成計算機能夠識別的數字信號，用于控制或預警系統的后處理。 
    數據采集裝置可以是數據采集卡、單片機或PLC，它往往可以同時采集多路標準信號。如果需采集的標準信號很多，也可以選用多個數據采集裝置。 
    有的系統需要采用數據采集裝置所采集來的數據，且監控計算機可能與數據采集裝置相距很遠，因而需要采用遠距離通信技術將數采裝置采集的數字信號傳送到較遠的監控計算機上。必要的時候，還要采用網絡技術，將其連成局域網。整個數據采集系統采取分布式層級結構，其結構框圖如圖4—5所示。  
    3．計算機監控預警系統 
    重大危險源對象大多數時間運行在安全狀況下。監控預警系統的目的主要是監視其正常情況下危險源對象的運行情況及狀態，并對其實時和歷史趨勢作一個整體評判，對系統的下一時刻做出一種超前(或提前)的預警行為。因而在正常工況下和非正常工況下應該有對危險源對象及參數的記錄顯示、報表等功能。 
    (1)正常運行階段。正常工況下，危險源運行模擬流程，進行主要參數(溫度、壓力、濃度、油／水界面、泄漏檢測傳感器輸出等)的數據顯示、報表、超限報警，并根據臨界狀態判據自動判斷是否轉入應急控制程序。 
    (2)事故臨界狀態。當被實時監測的危險源對象的各種參數超出正常值的界限時，如不采取應急控制措施，就會引發火災、爆炸及重大毒物泄漏事故。在這種狀態下，監控系統一方面給出聲、光或語言報警信息，由應急決策系統顯示排除故障系統的操作步驟，指導操作人員正確、迅速恢復正常工況，另一方面發出應急控制指令(例如，條件具備時可自動開啟噴淋裝置，使危險源對象降溫，自動開啟泄放閥降壓，關閉進料閥制止液位上升等)；或者當可燃氣體傳感器檢測到危險源對象周圍空氣中的可燃氣體濃度達到閾值時，監控預警系統將及時報警，同時還能根據檢測的可燃氣體的濃度及氣象參數(風速、風和、氣溫、氣壓、溫度等)傳感器的輸出信息，快速繪制出混合氣云團在電子地圖上的覆蓋區域、濃度預測值，以便采取相應的措施，防止火災、毒物的進一步擴大。 
    (3)事故初始階段。如果上述預防措施全部失效，或因其他原因致使危險源及周邊空間起火，為及時控制火勢，應與消防措施結合，可從兩個方面采取補救措施：①應用“早期火災智能探測與空間定位系統”及時報告火災發生的準確位置，以便迅速撲救；②自動啟動應急控制系統，將事故抑制在萌芽狀態。