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论重大危险源理论与实践之结合

类别:文章分享 发布时间:2018-04-04 浏览人次:

【摘要】重大危险源及其监管越来越受到关注,历经十多年,重大危险源的表述及其基本定义并没有取得共识而完全统一,现在开始实施重大危险源申报登记制度,涉及重大危险源的辨识、评价、分级等大量的具体工作,相关的理论和方法应用比较复杂。笔者就有关问题提出了自己的看法,认为重大危险源分级不仅是一项技术方法,而且是一项政策性行为,标准的制定一定要紧密联系实际,有利推动安全生产工作。


0、引言


无论从何种角度归纳,只要没有量的界定,危险源可以说是无处不在。笔者在注册安全工程师执业资格考试辅导过程中,每每遇到关于危险源定义的讨论,加之在安全生产监督管理行政人员领证培训中,也经常感受到监管执法的公务员为如何进行重大危险源监控而产生的困惑。因此,笔者越来越觉得该命题正在深入与工作实际结合,但在受到广泛关注的同时,确实还存在不少在理论上仍需要认真研究的问题。


1、相关理论的检索


《安全生产管理知识》一书中有如下表述:从安全生产角度,危险源是指可能造成人员伤害、疾病、财产损失、作业环境破坏或其他损失的根源或状态。危险源(hazard),根据美国词典(双解)解释为“A possible source of danger”。国际安全科学领域知名专家Willie Hammer在1980年曾提到:危险源是导致人员伤亡或物质损失事故的潜在的不安全因素。此后有何学秋教授从哲学高度总结道:危险源是认识主体中产生和强化负效应的核心,是危险能量的爆发点。


早在2O世纪9O年代初,陈宝智教授等提出了两类危险源的理论及划分原则:第一类危险源——系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质;第二类危险源——导致约束、限制能量措施失效或破坏的各种不安全因素。笔者同时认为,一起事故的发生是两类危险源共同作用的结果:第一类危险源的存在是事故发生的前提;第二类危险源的出现是导致事故的必要条件。


此后,罗云教授又特别对第二类危险源进行了“四要素分析”:①人的失误或不安全行为(如操作失误、误人禁区等等);②物的不安全状态(如完好率低、故障状态等等);③环境的不适宜状态(如温度不适宜、天气状况恶劣等等);④管理上的缺陷(如人员安排不当、培训不到位、缺乏安全意识等等)。进一步归纳认为:第一类危险源——实体类危险源;第二类危险源——风险态、状态类危险源。

论重大危险源理论与实践之结合

在陈宝智、罗云教授关于两类危险源的理论及划分原则的基础上,西安科技大的学者田水承和李红霞等人又提出了第三类危险源的观点,认为危险源本身具有系统性,其结构涉及4个方面:①应存在第三类危险源,即包括组织人(不同于个体人)的不安全行为和失误,实际上是强调管理因素;②认为第三类危险源是事故发生的本质根源,并以煤矿爆炸事故为例,矿井存在危险物质(第一类危险源)包括炸药、瓦斯等;③可能存在第二类危险源的设备、装置、环境不安全状态;④在第三类危险源的不安全组织因素的影响下形成事故,甚至导致事故扩大和恶化。


2、危险源定义分析


长时期来,不断有专家结合社会实践试图对危险源进行精确定义和分类。这使危险源的概念不断深化,同时有利于危险源研究的理论得以提高,但是也在一定程度上使得危险源定义表述难以统一。笔者认为,目前的理论分析过分强调将危险源从概念上进行系统化归纳,并越来越多地从内部进行结构化分解,单纯的理论分析趋向会导致定义危险源问题更加复杂化。


实际上,根据事故的能量致因理论,在实用意义范围可以把危险源的概念简化。危险能量理论强调:在一定条件下,区域、场所、设备、设施中物质能量的转换失控,可以造成事故。其破坏性能量的存在就是危险源。危险源有明显的静态特征,量化概念对应于物体的“固有危险度”。定义的内涵采用第一类危险源的基本概念比较合适,即系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质。


而所谓的第二类危险源,即导致约束、限制能量措施失效或破坏的各种不安全因素。特指出现明显防范缺陷的事态(人的不安全行为与设备、物料的不安全状态,都与广义上的管理缺陷相关而形成叠加负效应)。可以归类到危险因素范畴去定义。所谓的第二类危险源已经涉及社会工程学(socio-engi-neering)的概念,与广义的安全管理密切有关,可以用来解释危险源现象,而不利于实用意义上危险源的直接定义。


3、能量释放的理论创新


笔者认为,用能量意外释放理论可以对危险源定义进行最为简捷的解释。1961年,吉布森提出事故是一种能量意外释放,各种形式的能量是构成伤害的直接原因。因此,应该通过控制能量或控制能量载体来预防伤害事故。1966年,哈登先生完善了能量意外释放理论,提出“人受伤害的原因是某种能量的转移”,并提出了能量逆流于人体造成伤害的分类方法,将伤害分为两类:第一类伤害是由于施加了局部或全身性损伤阈值的能量引起;第二类伤害是由影响了局部或全身性能量交换引起,主要指中毒窒息和冻伤。根据完整的能量意外释放论,可以清楚地说明危险源的特征条件。因此,从能量意外释放理论角度进行危险源定义有比较实用的意义,即危险源是有失去控制可能的突变能量(或有害物质)积聚。


在当前的安全生产实践环节,对危险源定义认识的直接影响并不大。无论上述何种定义,一个电源插座、一杯开水、一个门槛、一盆吊兰都可能在危险源定义范围内。从现象层面分析,危险源可能是无处不在,至少作为一种客观事实是广泛存在的。至于人们关心的,归根结底还是所谓重大危险源,是那些与安全生产的实践,尤其是与当前安全生产监管工作密切关联的,形成一定危险量积聚的重大危险源及其监控,因此,需要在危险源定义明确的条件下对重大危险源增加量化的定义。


如果危险源的定义已经确定,那么,重大危险源的定义就可以确定为具有巨大突变能量(或有害物质)积聚的危险源。但是,重大危险源和危险源之间,除了一般意义上的量变关系外,还存在定义上的质变。因为重大危险源是人们划分出来严加控制的危险源,其辨识涉及人为划定的临界量,是人们认为其事故后果可能造成重大社会影响的危险源。


4、危险源理论的实践


从安全生产角度认识危险源理论,需要列入监控对象的是重大危险源,是指长期地或者临时地生产、搬运、使用或者存储危险物品,且该类危险物品的破坏能量可以是数量等于或者超过临界量的单元物体(包括场所和设施)。重大危险源破坏事故涉及事故分类中的火灾、爆炸、中毒等3类可能造成重大灾难的事故。20世纪70年代开始,世界范围各工业国家都发生多起重大安全生产事故,引起国际社会广泛重视,随之产生了“重大危害(major hazards)”和重大危险设施(major hazard installation)的概念,统一起来就是重大危险源的核心定义。


在我国,开始根据上述核心定义实行重大危险源申报登记制度,纳入申报登记范围的,是当前需要重点监管的重大危险源类别,其中包括贮罐区(贮罐)、库区(库)、生产场所、煤矿(井工开采)、金属非金属地下矿山、压力管道、压力容器、锅炉、尾矿库等9类,涉及矿山类3项,特种设备类3项。除金属非金属地下矿山外,分别涉及煤矿安全生产监察部门和特种设备安全监察部门。


安全生产监督管理部门重点监管项目主要涉及贮罐区(贮罐)、库区(库)、生产场所,3类重大危险源主要根据各种危险物品的临界量进行辨识。目前采用的技术依据是《重大危险源辨识》GB18218-2000。关注的危险物品有4大类,包括爆炸性物质、易燃性物质、活性化学物质、有毒物质等。当一个重大危险源计量单元内存在多种危险物品或危险物质时,必须进行合计并辨识。重大危险源辨识的计算公式如下:

重大危 险源辨识 的计算公式

GB18218-2000的标准文本中仅列出了142种危险化学品,不仅未包括其他可能造成重大事故的设备、设施以及矿山生产场所,仅仅危险化学品举例也远远不能覆盖实际生产过程中所涉及的大量品种。因此,在应用GB18218标准的时候要根据实际情况作出类比评价。


实际应用过程中,GB18218-2000文本中各种危险物质重大危险源临界量的列出,已经应用了前劳动部在20世纪90年代中期组织开展的重大危险源“九五”重大科技攻关项目的科研成果,进行了142种危险化学品关于易燃、易爆、有毒重大危险源辨识的分析计算和评价。可进一步了解一下有关国家“八五”科技攻关专题“易燃、易爆、有毒重大危险源辨识评价技术研究”中提出了易燃、易爆、有毒重大危险源的评价方法。


评价方法从物质危险性、工艺危险I生人手,分析事故后果的严重程度、重大事故发生的可能性,以及事故的影响范围,包括伤亡人数、经济损失等等,力图综合评价重大危险源的危险I生。重大危险源评价一般把装置的一个独立部分划分为评价单元,同时又界定了边缘距离不足500m的几个重大危险源点的统一计量问题。例如:原料供应区、反应区、产品蒸馏区、吸收或洗涤区、成品或半成品储存区、运输装卸区、催化剂处理区、副产品处理区、废液处理区、配管桥区等。


根据安全工程学原理,“危险性”定义为事故频率与事故后果严重程度的乘积。重大危险源评价的研究进一步分析了危险性和现实危险性的区别。定义其“危险性”的内涵,一方面取决于事故的易发性,另一方面取决于事故后果严重性。


而“现实危险性”是客观事物切实表现出来的危险性。不仅取决于物质固有危险I生和工艺过程危险性所决定的生产单元固有危险性,而且还同各种人为管理因素及防灾措施综合效果有密切关系,其内涵类似于安全生产监管中经常涉及的“事故隐患(Accidentpotentia1)。现实危险性(A)评价数学模型如下:

现实危险性(A)评价数学模型

B22-人员素质抵消因子;

B23-安全管理抵消因子。


其中,关于危险物质事故易发性B112的评价涉及燃烧爆炸性危险物质分类,通常将具有燃烧爆炸性质的危险物质分为7大类:①爆炸性物质;②气体燃烧性物质;③液体燃烧性物质;④固体燃烧性物质;⑤自燃物质;⑥遇水易燃物质;⑦氧化性物质。每类有其危险感度权重值每种物质有其与理化特性有关的状态值。物质的危险感度评价值,即事故易发性物质指数,就是危险感度权重值与状态值之积。关于工艺过程事故易发性指数Bm的评价,涉及工艺过程事故易发影响因素分类。“工艺过程事故易发性”的影响因素可以分为21项:①放热反应;②吸热反应;③物料处理;④物料储存;⑤操作方式;⑥粉尘生成;⑦低温条件;⑧高温条件;⑨高压条件;⑩特殊的操作条件;⑩腐蚀;⑩泄漏;⑩设备因素;⑩密闭单元;⑥工艺布置;⑩明火;⑥摩擦与冲击;⑩高温体;⑩电器火花;⑩静电;⑨毒物出料及输送。B112的得出需要通过关系矩阵的取值与计算。


影响因素的相关系数Wij分5级,同一工艺条件对于不同的物质,所呈现的危险程度是不一样的,所以相互关联度也不一样。如最后一种工艺因素的毒物出料及输送,仅与含毒性物质有相关关系。


而关于事故严重度指数B12的评价又涉及事故严重度的特征表现,是用来表征潜在事故后果的。事故严重度,用的是事故经济损失程度来表示。事故后果,指事故中人员伤亡(死亡、重伤、轻伤)以及房屋、设备、物资等财产损失,分若干个破坏等级。


重大危险源单元的总损失为全部破坏损失的总和。为了简化重大危险源单元的危险性评估,用统一财产损失区来描述,即假定财产损失区内财产全部破坏,而区外全不受损。死亡、重伤、轻伤、财产损失各自都用一当量圆半径描述。对于单纯毒物泄漏事故仅考虑人员伤亡等等。B12的取得必须依赖相关的伤害模型及其计算。伤害模型有凝聚相、含能材料爆炸、蒸气云爆炸、沸腾液体扩展为蒸气云爆炸、池火灾、固体和粉尘火灾、室内火灾等6种。


危险性抵消因子B21,B22,B23是测算重大危险源单元现实危险度必须涉及的计算因子。尽管单元的固有危险性是由物质危险陛和工艺危险性所决定的,但是工艺、设备、容器、建筑结构上用于防范和减轻事故后果的各种设施;危险岗位上操作人员的良好素质;严格的安全管理制度等,客观上能够大大抵消单元内的现实危险性。在上述现实危险度评价方法中,代表工艺、设备、容器和建筑结构抵消因子,由23个指标组成评价指标集;B22代表人员素质抵消因子,危险岗位操作人员素质由4项指标组成评价指标集;B23代表安全管理状况抵消因子,由11类72个指标组成评价指标集。


结合上述抵消因子的概念,可以进行理论内涵的对照,陈宝智、罗云教授所研究的两类危险源理论中的第二类危险源,以及后来学者又延伸出的第三类危险源所论述的内容,很大部分涉及上述抵消因子,这与现实危险度相关,而与固有危险度不相关。



实际上,现实危险性(A)评价数学模型同时还告诉人们:重大危险源单元的事故易发性指数为B11,将B11与事故严重度评价值(B12)进行乘积,其结果构成重大危险源单元的固有危险度指数B1。即B1=B11*B12,其中,


危险性(A)评价数学模型

事故易发性指数B可以作为重大危险源的主要辨识计算依据。其分析过程和考虑因素是相当全面也是比较复杂的,其中包括了许多模糊计算和定性分析。



5、重大危险源分级


作为重大危险源单元的最终评价结果,必然关系其危险程度的界定,并可以在此基础上进行重大危险源的分级。分级的主要定量依据是上述固有危险度指数B1。这与部分专家将伤亡人数和财产损失界定事故等级的概念与重大危险源分级直接挂钩的方法是完全不同的。由于重大危险源的事故状态和后果涉及因素太复杂,进行重大危险源分级的事故假设及后果模拟是不科学的,实际上也是没有明显的类比可操作性的,可能是受了危险源在理论上不确定的影响,因而需要换换思路加以解决,特别是重大危险源分级标准,必须是简单明了、合理量化、易于操作。


其实,重大危险源分级,主要是为了便于政府合理分工对其进行有效监管,用固有危险度作为分级依据,应该能使受控目标更容易界定。所以早有专家们建议将危险性控制程度分级用A*=lg(B1*)作为危险源分级标准的制定依据。式中,B1*可以是以10万元为缩尺单位的单元固有危险性的评分值(危险源单元固有危险度指数)。因此,重大危险源分级仅与固有危险度有关。按照专家提出的重大危险源四级划分原则:


1)一级重大危险源 A*≥3.5

2)二级重大危险源2.5≤A*<3.5

3)三级重大危险源 1.5≤A*<2.5

4)四级重大危险源 A*<1.5


如果定义四级重大危险源就是重大危险源的初级,那么,其临界值可以直接通过GB18218-2000去辨识,而三级重大危险源临界值对应的lg(B1*)是1.5,即B1=10的1.5次方=31.6,二级重大危险源临界值是B1=10的2.5次方=316,一级重大危险源临界值是B1=10的3.5次方=3160。如此推算,每一重大危险源的当量级差应该是1O倍,是否具有一定的合理性,是否合适,要依据行政分工的范围和权责相适度来评判。


6、结论


通过上述理论分析,笔者结合社会实践得出以下结论:


1)重大危险源分级标准不仅是一项技术方法,而且是一项政策性行为,分级标准的严或宽将直接影响各级政府行政部门直接监管重大危险源的数量配比。


2)在国家重大危险源分级标准至今未定的情况下,应该由各地行政主管部门因地制宜率先制定试行标准,并出台重大危险源四级监管办法或行政规定进行特定范围的实践,以供国家制订重大危险源分级标准时参考和最后统一。


3)从安全监管策略上讲,应该明确企业必须对内部所有的重大危险源进行实时监控,其中涉及四级以上的重大危险源应该纳入行政监管体系。


4)县、区进行四级以上重大危险源属地监管,三级以上重大危险源应报市级行政监管部门,二级以上重大危险源应报省级行政监管部门,而一级重大危险源则应上报国家安全生产主管部门。宏观意义上的重大危险源监管体系的建立和完善,有许多政策、技术、管理方面的工作要做,只有通过监管工作的推行来发现合理模式,并进一步调整,否则,推行多年的重大危险源监管体系建设工作将很难向前推进。


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