重大危险源 现实危险性分析-数学模型

一、数学模型来源：

根据安全工程学的一般原理，危险性定义为事故频率和事故后果严重程度的乘积，即危险性评价一方面取决于事故的易发性，另一方面取决于事故一旦发生后后果的严重性。现实的危险性不仅取决于由生产物质的特定物质危险性和生产工艺的特定工艺过程危险性所决定的生产单元的固有危险性，而且还同各种人为管理因素及防灾措施的综合效果有密切关系。

重大危险源的评价模型如图所示的层次结构。

重大危险源评价指标体系框图

三、数学模型中各个指标：

危险物质事故易发性B111 爆炸性物质、气体燃烧性物质、液体燃烧性物质、固体燃烧性物质、自燃物质、遇水易燃物质、氧化性物质、毒性物质 工艺过程事故易发性B112 工艺与危险性相关系数Wij 放热反应、吸热反应、物料处理、物料贮存、操作方式、粉尘生成、低温条件、高温条件、高压条件、特殊的操作条件、腐蚀、泄漏、设备因素、密闭单元、工艺布置、明火、摩擦与冲击、高温体、电器火花、静电、毒物出料及输送（工艺因素仅与含毒性物质有相关关系） A级：关系密切 Wij=0.9 D级：关系小 Wij=0.2 B级：关系大 Wij=0.7 E级：没有关系 Wij=0 C级：关系一般 Wij=0.5 事故严重度B12 S=C+20(N1+0.5×N2+105／6000N3) C——事故中财产损失的评估值，万元； N1、N2、N3——事故中人员死亡、重伤、轻伤人数的评估值。 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B21； 安全管理状况由72个指标组成评价指标集B22； 危险岗位操作人员素质由4项指标组成评价指标集B23

危险性抵消因子 B21、B22、B23 （一）危险物质事故易发性B111

每类物质根据其总体危险感度给出权重分，每种物质根据其与反应感度有关的理化参数值给出状态分； 每一大类物质下面分若干小类，共计19个子类。对每一大类或子类，分别给出状态分的评价标准。 权重分与状态分的乘积即为该类物质危险感度的评价值，亦即危险物质事故易发性的评分值。 为了考虑毒物扩散危险性，危险物质分类中定义毒性物质为第八种危险物质。一种危险物质可以同时属于易燃易爆七大类中的一类，又属于第八类。对于毒性物质，其危险物质事故易发性主要取决于下列4个参数：①毒性等级；②物质的状态；③气味；④重度。毒性大小不仅影响事故后果，而且影响事故易发性：毒性大的物质，即使微量扩散也能酿成事故，而毒性小的物质不具有这种特点。毒性对事故严重度的影响在毒物伤害模型中予以考虑。对不同的物质状态，毒物泄漏和扩散的难易程度有很大不同，显然气相毒物比液相毒物更容易酿成事故；重度大的毒物泄漏后不易向上扩散，因而容易造成中毒事故。物质危险性的最大分值定为100分。 （三）工艺与危险性相关系数Wij: 同一种工艺条件对于不同类别的危险物质所体现的危险程度是各不相同的，因此必须确定相关系数Wij （四）事故严重度B12（以下的介绍可以看看，理解不了就不要看了，折算公式记住）

事故严重度用事故后果的经济损失（万元）表示。

事故后果系指事故中人员伤亡以及房屋、设备、物资等的财产损失，不考虑停工损失。 人员伤亡区分人员死亡数、重伤数、轻伤数。

财产损失严格讲应分若干个破坏等级，在不同等级破坏区破坏程度是不相同的，总损失为全部破坏区损失的总和。

在危险性评估中为了简化方法，用一个统一的财产损失区来描述，假定财产损失区内财产全部破坏，在损失区外全不受损，即认为财产损失区内未受损失部分的财产同损失区外受损失的财产相互抵消。

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，暂不考虑动植物死亡和生态破坏所受到的损失。

建立了6种伤害模型，它们分别是：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。 不同类别物质往往具有不同的事故形态，但即使是同一类物质，甚至同一种物质，在不同的环境条件下也可能表现出不同的事故形态。

为了对各种不同类别的危险物质可能出现的事故严重度进行评价，根据下面两个原则建立了物质子类别同事故形态之间的对应关系，每种事故形态用一种伤害模型来描述。这两个原则是：

(1)最大危险原则：如果一种危险物具有多种事故形态，且它们的事故后果相差悬殊，则按后果最严重的事故形态考虑； (2)概率求和原则：如果一种危险物具有多种事故形态，且它们的事故后果相差不悬殊，则按统计平均原理估计事故后果。

根据泄漏物状态(液化气、液化液、冷冻液化气、冷冻液化液、液体)和贮罐压力、泄漏的方式(爆炸型的瞬时泄漏、持续10min以上的连续泄漏)建立了9种毒物扩散伤害模型，这9种模型分别是：源抬升模型；气体泄放速度模型；液体泄放速度模型；高斯烟羽模型；烟团模型；烟团积分模型；闪蒸模型；绝热扩散模型和重气扩散模型。毒物泄漏伤害严重程度与毒物泄漏量以及环境大气参数(温度、湿度、风向、风力、大气稳定度等)都有密切关系。若在测算中遇到事先评价所无法定量预见的条件时，则按较严重的条件进行评估。当一种物质既具有燃爆特性，又具有毒性时，则人员伤亡按两者中较重的情况进行测算，财产损失按燃烧燃爆伤害模型进行测算。毒物泄漏伤害区也分死亡区、重伤区、轻伤区，轻度中毒而无需住院治疗即可在短时间内康复的一般吸入反应不算轻伤。各种等级的毒物泄漏伤害区呈纺锤形，为了测算方便，同样将它们简化成等面积的当量圆，但当量圆的圆心不在单元中心处，而在各伤害区的面心上。

为了测算财产损失与人员伤亡数，需要在各级伤害区内对财产分布函数与人员损失函数进行积分。为了便于采样，人员和财产分布函数各分为三个区域，即单元区、厂区与居民区，在每一区域内假定人员分布与财产分布都是均匀的，但各区之间是不同的。为了简化采样，单元区面积简化为当量圆；厂区面积当长宽比大于2时简化为矩形，否则简化为当量圆。各种类型的伤害区覆盖单元区、厂区和居民区的各部分面积通过几何关系算出。 在本评价方法中使用了折算公式：

S=C+20(N1+0.5×N2+105／6000N3)

式中 C——事故中财产损失的评估值，万元；

N1、N2、N3——事故中人员死亡、重伤、轻伤人数的评估值。

（五）危险性抵消因子B21、B22、B23

尽管单元的固有危险性是由物质的危险性和工艺的危险性所决定的，但是工艺、设备、容器、建筑结构上的各种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能够大大抵消单元内的现实危险性。

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B21； 安全管理状况由72个指标组成评价指标集B22；

危险岗位操作人员素质由4项指标组成评价指标集B23

大量事故统计表明，工艺设备故障、人的误操作和生产安全管理上的缺陷是引发事故发生的三大原因，因而对工艺设备危险进行有效监控，提高操作人员基本素质和提高安全管理的有效性，能大大抑制事故的发生。

但是大量的事故统计事实同样表明，上述三种因素在许多情况下并不相互独立，而是耦合在一起发生作用的，如果只控制其中一种或两种是不可能完全杜绝事故发生的，甚至当上述三种因素都得到充分控制以后，只要有固有危险性存在，现实危险性不可能抵消至零，这是因为还有很少一部分事故是由上述三种原因以外的原因（例如自然灾害或其他单元事故牵连）引发的。因此，一种因素在控制事故发生中的作用是同另外两种因素的受控程度密切相关的。每种因素都是在其他两种因素控制得越好时，发挥出来的控制效率越大。

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