【導(dǎo)讀】經(jīng)秀山土家族自治縣發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)批準(zhǔn)立項(xiàng)。該工程擬建于重慶秀山縣，規(guī)模萬(wàn)t/a；中間產(chǎn)品三氧化硫，生產(chǎn)規(guī)模萬(wàn)t/a；副產(chǎn)品20%稀硫酸，氧化硫?qū)儆陬愑卸練怏w，三氧化硫?qū)儆陬愃嵝愿g品。目屬于危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目。萬(wàn)t/a硫鐵礦制酸建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)行設(shè)立安全評(píng)價(jià)。接受委托后，我公司組成評(píng)價(jià)組，對(duì)擬建現(xiàn)。場(chǎng)進(jìn)行了踏勘，收集了有關(guān)資料，調(diào)查了硫鐵礦制酸的工藝和生產(chǎn)設(shè)備等，價(jià)細(xì)則》(試行)，編寫了該項(xiàng)目的設(shè)立安全評(píng)價(jià)報(bào)告。程度，提出合理可行的安全對(duì)策措施及建議。

　　

【正文】 危險(xiǎn)貨物編號(hào) 1 二氧化硫 第 類 有毒氣體 強(qiáng)刺激性，中毒 23013 2 三氧化硫 第 類 酸性腐蝕品 強(qiáng)刺激性，腐蝕性，灼傷 81010 3 硫酸 第 類 酸性腐蝕品 強(qiáng)刺激性，腐蝕性，灼傷 81007 4 五氧化二釩 第 類 毒害品， 43 號(hào)劇毒品 中毒，刺激性 61028 5 柴油 第 類易燃液體 燃燒、爆炸 32999 6 氯氣 第 類有毒氣體 中毒、助燃 23002 7 氫氧化鈉 第 類 堿性腐蝕品 腐蝕性、灼傷 82020 該工程主要危險(xiǎn)、有害因素分布情況見 下表： 表 62 主要危險(xiǎn)、有害因素分析結(jié)果 序號(hào) 危險(xiǎn)類型 危險(xiǎn)部位 危險(xiǎn)說(shuō)明 秀山德宏化工有限公司 10 萬(wàn)噸 /年硫鐵礦制酸建設(shè)項(xiàng)目設(shè)立安全評(píng)價(jià)報(bào)告 27 序號(hào) 危險(xiǎn)類型 危險(xiǎn)部位 危險(xiǎn)說(shuō)明 1 火災(zāi)、爆炸 生產(chǎn)設(shè)備、儲(chǔ)罐、管道、廢熱 鍋爐 二氧化硫容器高熱開裂 、 硫酸儲(chǔ)罐殘留氫氣燃爆 、 鍋爐爆炸 2 中毒、窒息 生產(chǎn)設(shè)備、轉(zhuǎn)化器、硫鐵礦倉(cāng) 庫(kù) 二氧化硫中毒 、 五氧化二釩中毒 、氯氣中毒 3 化學(xué)性灼傷 生產(chǎn)設(shè)備、儲(chǔ)罐、管道 硫酸泄漏、噴濺 4 高溫燙傷 沸騰爐、爐氣凈化系統(tǒng)、轉(zhuǎn)化 器、換熱器等 接觸高溫 設(shè)備 5 機(jī)械傷害 進(jìn)料設(shè)備、泵 夾擊、卷入、碰撞等機(jī)械傷害 6 觸電 電器設(shè)備 接地不良好、絕緣老化失效、未設(shè)漏電保護(hù)器 7 高處墜落 生產(chǎn)設(shè)備、儲(chǔ)罐 高處作業(yè)時(shí)不慎滑落 8 噪聲傷害 風(fēng)機(jī)、離心機(jī)，施工機(jī)械，材 料運(yùn)輸機(jī)械等 未采取防噪聲措施 9 粉塵傷害 硫鐵礦 倉(cāng)庫(kù) 、送料 設(shè)備 防護(hù)不當(dāng)粉塵對(duì)操作工人造成粉塵傷害 10 淹溺 循環(huán)水池 操作人員不小心滑入水池 11 其他傷害 廠區(qū) 地質(zhì)災(zāi)害、車輛傷害等 重大危險(xiǎn)源辨識(shí) 該項(xiàng)目的轉(zhuǎn)化器和廢熱鍋爐已構(gòu)成重大危險(xiǎn)源。 此外， 還應(yīng)將沸騰 爐、硫酸儲(chǔ)罐 等視為重大危險(xiǎn)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。 危險(xiǎn)、有害程度 評(píng)價(jià)單元的劃分 在分析危險(xiǎn)、有害因素識(shí)別與分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)該工程的特點(diǎn)，本次評(píng)價(jià)劃分為 以下 評(píng)價(jià)單元： (1) 建設(shè)項(xiàng)目外部安全條件 評(píng)價(jià)單元 (2) 總平面布置 評(píng)價(jià)單元 (3) 主要裝置 (設(shè)施 )評(píng)價(jià)單元 (4) 公用工程評(píng)價(jià)單元 秀山德宏化工有限公司 10 萬(wàn)噸 /年硫鐵礦制酸建設(shè)項(xiàng)目設(shè)立安全評(píng)價(jià)報(bào)告 28 安全評(píng)價(jià)方法的確定 根據(jù)該工程的實(shí)際情況和生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，本次評(píng)價(jià)將采用以下安全評(píng)價(jià)方法： (1) 安全檢查表法 (2) 預(yù)先危險(xiǎn)性分析 (3) 事故后果模擬分析法 (TNT 當(dāng)量法和超壓 沖量準(zhǔn)則 ) 固有危險(xiǎn)程度分析 危險(xiǎn)化學(xué)品的數(shù)量、濃度、狀態(tài)和所在的部位及其狀況 表 63 危險(xiǎn)化學(xué)品的數(shù)量 、濃度、狀態(tài)和所在的部位及其狀況表 序號(hào) 物質(zhì) 數(shù)量 (kg) 濃度 (v/v) 狀態(tài) 溫度 (℃ ) 壓力 (MPa) 所在部位 1 二氧化硫 42% 氣態(tài) 950 沸騰爐 2 二氧化硫 40% 氣態(tài) 430 轉(zhuǎn)化器 3 三氧化硫 40% 氣態(tài) 430 轉(zhuǎn)化器 4 硫酸 / 液態(tài) 180 吸收塔 5 五氧化二釩 3168 / 固態(tài) 430 轉(zhuǎn)化器 說(shuō)明：該表物質(zhì)濃度 估算為可能出現(xiàn)的瞬時(shí)最大濃度 。 定性分析 建設(shè)項(xiàng)目總的和各個(gè)作業(yè)場(chǎng)所的固有危險(xiǎn)程度 1)定性分析建設(shè)項(xiàng)目總的固有危險(xiǎn)程度 建設(shè)項(xiàng)目總的固有危險(xiǎn)程度為危險(xiǎn)的，會(huì)造成人員傷亡和系統(tǒng)損壞，要立即采取防范對(duì)策措施。其中， 轉(zhuǎn)化器內(nèi)五氧化二釩的毒性較高且量較大 ，危險(xiǎn)程度相對(duì)較高。 2)定性分析各個(gè)作業(yè)場(chǎng)所的固有危險(xiǎn)程度 原料工段的固有危險(xiǎn)程度為臨界的， 處于事故的邊緣狀態(tài)，暫時(shí)還不致于造成人員傷亡，系統(tǒng)損壞或降低系統(tǒng)性能，但應(yīng)予以排除或采取控制措施。 焙燒工段 、凈化工段、 轉(zhuǎn)化工段、 干吸工段、硫酸儲(chǔ)罐 的固有危險(xiǎn)程度為危險(xiǎn)的， 會(huì)造成人員傷亡和系統(tǒng)損壞，要立即采取防范 對(duì)策措施。 秀山德宏化工有限公司 10 萬(wàn)噸 /年硫鐵礦制酸建設(shè)項(xiàng)目設(shè)立安全評(píng)價(jià)報(bào)告 29 建設(shè)項(xiàng)目各個(gè)評(píng)價(jià)單元的固有危險(xiǎn)程度 1)具有爆炸性的化學(xué)品的質(zhì)量及相當(dāng)于梯恩梯 (TNT)的摩爾量 表 64 具有爆炸性的化學(xué)品的質(zhì)量及相當(dāng)于梯恩梯 (TNT)的摩爾量 序號(hào) 物質(zhì) 數(shù)量 (kg) TNT 摩爾量 (kg) 1 氫氣 2)具有可燃性的化學(xué)品的質(zhì)量及燃燒后放出的熱量 表 65 具有可燃性的化學(xué)品的質(zhì)量及燃燒后放出的熱量 表 序號(hào) 物質(zhì) 數(shù)量 (kg) 燃燒熱 (J/kg) 燃燒放出熱量 (J) 1 氫氣 108 109 2 柴油 1000 107 1010 3)具有毒性的化學(xué)品的濃度及質(zhì)量 該項(xiàng)目轉(zhuǎn)化器內(nèi)釩催化劑總裝填量為 96m3，以容重 550kg/m3 計(jì)共52800kg， 五氧化二釩附著量≤ 6%，則轉(zhuǎn)化器內(nèi)五氧化二釩的量為 3168kg。 沸騰爐 內(nèi)二氧化硫的最大濃度為 42%，質(zhì)量為 。 轉(zhuǎn)化器內(nèi)二氧化硫的最大濃度為 40%，質(zhì)量為 。 轉(zhuǎn)化器內(nèi)三氧化硫的最大濃度為 40%，質(zhì)量為 。 風(fēng)險(xiǎn)程度分析 建設(shè)項(xiàng)目出現(xiàn)具有爆炸性、易燃性、毒性、腐蝕性的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏的可能性 焙燒工段 、凈化 工段、干吸工段、轉(zhuǎn)化工段、硫酸儲(chǔ)罐 發(fā)生泄漏的可能性為 偶然發(fā)生，在設(shè)備的壽命期內(nèi)有可能發(fā)生的 。 危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏后造成火災(zāi)爆炸事故所需要的條件和時(shí)間 硫酸儲(chǔ)罐 檢修時(shí) ，用水稀釋罐體 內(nèi) 殘留的濃硫酸，當(dāng)濃硫酸的濃度降到76%(體現(xiàn)酸性 )以下后， 與 硫酸儲(chǔ)罐及相連管道 中的鐵 (特別是接口和焊縫部位 )發(fā)生反應(yīng)生成氫氣；氫氣比空氣輕，一般滯留在 罐體 及管道的上部， 若秀山德宏化工有限公司 10 萬(wàn)噸 /年硫鐵礦制酸建設(shè)項(xiàng)目設(shè)立安全評(píng)價(jià)報(bào)告 30 動(dòng)火作業(yè)前未對(duì)罐體內(nèi)部的氣體進(jìn)行檢測(cè)，而盲目進(jìn)行作業(yè)，一旦氫氣濃度達(dá)到爆炸下限就會(huì)發(fā)生爆炸事故。 條件： 反應(yīng)生成的氫氣濃度達(dá)到爆炸下限，違章動(dòng)火。 時(shí)間： 儲(chǔ)罐內(nèi)爆炸性 氣體遇明火、火花后立即發(fā)生爆炸事故 。 毒性的危險(xiǎn)品泄漏后擴(kuò)散速率及達(dá)到人的接觸最高限值的時(shí)間 1)沸騰爐二氧化硫泄漏 10 2()1pp ??? ??≤ (公式 61) 10 2()1pp ??? ??＞ (公式 62) 式中， P0— 環(huán)境壓強(qiáng)， Pa； P— 容器 中的絕對(duì)壓強(qiáng)， Pa； γ — 泄漏氣體的絕熱指數(shù)。 當(dāng) (公式 61)成立時(shí)，為聲速流動(dòng)；當(dāng) (公式 62)成立時(shí)，屬于亞聲速流動(dòng)。 對(duì)于 聲速流動(dòng)，氣體泄漏量可以用下式表示： 110 2Q ( )1MAp RT???????d=C (公式 63) 式中： Q0— 泄漏速度， kg/s。 M— 氣體分子質(zhì)量， kg/mol。 R— 普適氣體常數(shù)， (mol K)。 Cd— 裂口性狀系數(shù)，圓形取 ，三角形取 ，長(zhǎng)方形 。 秀山德宏化工有限公司 10 萬(wàn)噸 /年硫鐵礦制酸建設(shè)項(xiàng)目設(shè)立安全評(píng)價(jià)報(bào)告 31 A— 小孔的面積， m2。 T— 氣體的溫度， K。 對(duì)于亞聲速流動(dòng)，氣體泄漏量可以用如下式表示： 110 2Q ( )1MAp RT???????d=YC (公式 64) 111 12221Y [ 1 ] [ ( ) ( ) ]12??? ? ????????1 100pp= ( ) ( ) (公式 65) 式中的符號(hào)的意義同上。 該項(xiàng)目沸騰爐二氧化硫泄漏計(jì)算的參數(shù)選擇及計(jì)算結(jié)果見下表： 表 66 氣體泄漏參數(shù)及計(jì)算結(jié)果表 序號(hào) 參數(shù) 單位 結(jié)果 備注 1 p0 Pa 10000 2 p Pa 12020 3 γ 4 Cd 1 5 M kg/mol 6 A m2 7 T k 1123 8 Q0 kg/s 聲速流動(dòng) 綜上所述，沸騰爐二氧化硫泄漏速度為 ， 在濃度大于 二氧化硫的接觸限值 15mg/m3 的 范圍內(nèi)， 下風(fēng)向至泄漏源點(diǎn)的距離的最大值為153m，考慮到秀山年平均風(fēng)速為 ，由泄漏源點(diǎn)到下風(fēng)向 的擴(kuò)散時(shí)間為 。 2)轉(zhuǎn)化器內(nèi)五氧化二釩 粉塵 中毒 轉(zhuǎn)化器在翻篩釩觸媒時(shí)， 若進(jìn)入前未 用空氣進(jìn)行 置換 ， 或未 配備 合格的自攜式呼吸器 ， 一旦空氣中的五氧化二釩的濃度達(dá)到 短時(shí)間接觸容許濃度，人體吸入后 導(dǎo)致急性 中毒 。 秀山德宏化工有限公司 10 萬(wàn)噸 /年硫鐵礦制酸建設(shè)項(xiàng)目設(shè)立安全評(píng)價(jià)報(bào)告 32 出現(xiàn)爆炸、火災(zāi)、中毒事故造成人員傷亡的范圍 1)硫酸 儲(chǔ)罐硫酸稀釋后的氫氣爆炸 硫酸儲(chǔ)罐檢修時(shí)，用水稀釋罐體內(nèi)殘留的濃硫酸，當(dāng)濃硫酸的濃度降到76%以下后，與硫酸儲(chǔ)罐及相連管道中的鐵發(fā)生反應(yīng)生成氫氣；若動(dòng)火作業(yè)前未對(duì)罐體內(nèi)部的氣體進(jìn)行檢測(cè)，而盲目進(jìn)行作業(yè)，一旦氫氣濃度達(dá)到爆炸下限就會(huì)發(fā)生爆炸事故。 為了盡量準(zhǔn)確地預(yù)測(cè) 硫酸儲(chǔ)罐腐蝕與罐體 (鐵 )反應(yīng)產(chǎn)生氫氣 、 違章動(dòng)火發(fā)生爆炸事故 的嚴(yán)重度，采用 TNT 當(dāng)量法和超壓 沖量準(zhǔn)則對(duì) 其 發(fā)生爆炸的沖擊波傷害進(jìn)行計(jì)算，劃分出傷害區(qū)域。 a. 死亡半徑 RS： RS = [E/(QTNT1000)] 式中 RS－死 亡區(qū)半徑 (m)； E－爆源總能量 (J)； QTNT－ TNT 當(dāng)量 (106J/㎏ )。 對(duì)無(wú)約束蒸汽云： E=aWfQf 式中 a－蒸汽云的 TNT 當(dāng)量系數(shù) (～ %，取中值 4%)； Wf－蒸汽云中燃料的總質(zhì)量 (kg)； Qf－燃料的燃燒熱 (J/kg)。 b. 重傷半徑 RZ，根據(jù)沖擊波超壓準(zhǔn)則可用下述聯(lián)立方程求得： △ Ps(atm)=＋ ＋ － (△ Ps(atm)10) Z=R/(E/P0)1/3 △ Ps=44000∕P0 式中： △ Ps 為沖擊波超壓， 44000Pa 為重傷時(shí)的沖擊波超壓峰值； P0為環(huán)境壓力，單位為 Pa，取值 101325Pa； 秀山德宏化工有限公司 10 萬(wàn)噸 /年硫鐵礦制酸建設(shè)項(xiàng)目設(shè)立安全評(píng)價(jià)報(bào)告 33 R 為目標(biāo)至爆源的水平距離 (m)； 代入沖擊波超壓峰值 44000Pa 可得到重傷半徑： RZ=(E/101300)1/3 c. 輕傷半徑為 RQ 所需公式同重傷半徑，只需將輕傷半徑的沖擊波峰值17000Pa 替換重傷半徑時(shí) 44000Pa 即可。 d. 建筑物破壞半徑 RJ 計(jì)算公式如下： RJ = KiWTNT1/3/｛ 1+(3175/WTNT)2｝ 1/6 式中 Ki 為建筑物不同破壞等級(jí)對(duì)應(yīng)的常數(shù)，建筑物全部破壞等級(jí)為 1級(jí)，對(duì)應(yīng)常數(shù) Ki查表為 ，可得 RJ。 e. 財(cái)產(chǎn)損失半徑 RC：在精度要求不太高的爆炸型事故危險(xiǎn)評(píng)價(jià)中可用建筑物 2 級(jí)破壞等級(jí) (Ki=)作為財(cái)產(chǎn)損失半徑，將 Ki= 代入上式求得 RC。 該項(xiàng)目 硫酸儲(chǔ)罐 容積 838m3， 壓力為常壓，氫氣爆炸上限為 %。 計(jì)算結(jié)果如下表所示： 表 67 爆炸傷害半徑計(jì)算結(jié)果表 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 結(jié)果 1 氫氣 質(zhì)量 kg 2 總能量 J 108 3 TNT 當(dāng)量 kg 4 死亡半徑 m 5 重傷半徑 m 6 輕傷半徑 m 7 建筑物破壞半徑 m 8 財(cái)產(chǎn)損失半徑 m 2)沸騰爐二氧化硫擴(kuò)散 若泄漏源為連續(xù)排放，泄漏速率為 Q(kg/s)時(shí)，則空間某一點(diǎn)在 t 時(shí)刻的濃度由下式可以得出： 221C ( , , , ) e x p [ ( ) ]2y z y zQ y zx y z t u? ? ? ? ?? ? ? 秀山德宏化工有限公司 10 萬(wàn)噸 /年硫鐵礦制酸建設(shè)項(xiàng)目設(shè)立安全評(píng)價(jià)報(bào)告 34 式中： x— 下風(fēng)向至泄漏源點(diǎn)的距離， m； y， z—— 側(cè)風(fēng)向、垂直向上風(fēng)向離泄漏源點(diǎn)的距離， m； u— 風(fēng)速， m/s； δ y、δ z— y、 z 方向的擴(kuò)散參數(shù)； t— 擴(kuò)散時(shí)間， s。 δ y、δ z引用公式：δ y =axb，δ z =cxd 秀山大氣穩(wěn)定度為中性穩(wěn)定 ，取 a=， b=， c=， d= 該項(xiàng)目沸騰爐二氧化硫泄漏速率 Q 經(jīng)計(jì)算為 ，風(fēng)速采用秀山年平均風(fēng)速 ，二氧化硫的接觸限值為 15mg/m3(即 105kg/m3)，經(jīng)計(jì)算可知，在濃度大于 15mg/m3 的 范圍內(nèi)，下風(fēng)向至泄漏源點(diǎn)的距離 (即x)的最大值為 ，側(cè)風(fēng)向離泄漏源點(diǎn)的距離 (即 y)的最大值為 ，垂直向上風(fēng)向離泄漏源點(diǎn)的距離 (即 z)的最大 值為 。 事故案例的后果和原因 事故案例 從硫酸計(jì)量?jī)?chǔ)罐的膨脹節(jié)彎管中漏出硫酸。該儲(chǔ)罐裝有 66 玻美度的硫酸約 500kg。操作工要去關(guān)閉儲(chǔ)罐排出口的 的旋塞時(shí)，由于旋塞用手關(guān)不上，操作工就用長(zhǎng)管去強(qiáng)行關(guān)閉。結(jié)果使儲(chǔ)罐底部排出口 的接管破裂，硫酸噴出，