摘 要:火災安全評價是利用系統工程的方法對擬建或已有工程、系統可能存在的危險性及可能產生的后果進行綜合評價和預測,并根據可能導致的火災事故風險的大小,提出相應的安全對策措施,以達到工程、系統安全的過程。主要論述了火災安全評價的目的、火災安全評價的意義、火災安全評價的一般程序、火災安全評價方法選擇、火災安全評價方法的比較及火災安全評價方法在消防中應用。
關鍵詞:火災安全評價;定性;定量;選擇;應用
隨著社會生產力的發展,社會財富日益增加,火災損失上升及火災危害范圍擴大的總趨勢是客觀規律。它給人類社會造成過不少生命、財產的嚴重損失。為了準確識別和有效地控制火災的危險因素保障人們的生命和財產的安全,減少火災事故損失人們在不斷總結火災事故、災難事故防治的成功經驗和失敗教訓的基礎上,開展了火災安全評價技術。
1 火災安全評價的目的
1. 1 促進實現本質安全化生產
通過火災安全評價,系統地從工程、系統設計、建設、運行等過程對事故和事故隱患進行科學分析針對事故和事故隱患發生的各種可能原因事件和條件,提出消除危險的最佳技術措施方案,特別是從設計上采取相應措施,實現生產過程的本質安全化,做到即使發生誤操作或設備故障,系統也不會因此導致重大事故發生。
1. 2 實現全過程安全控制
在設計之前進行火災安全評價,可避免選用不安全的工藝流程和危險的原材料以及不合適的設備、設施,或當必須采用以上措施時,提出降低或消除危險的有效方法。設計之后進行的評價,可查出設計中的缺陷和不足,及早采取改進和預防措施。系統建成以后運行階段進行的系統火災安全評價,可了解系統的現實危險性,為進一步采取降低危險性的措施提供依據。
1. 3 建立系統安全的最優方案,為決策者提供依據
通過火災安全評價,分析系統存在的危險源及其分布部位、數目,預測事故的概率,事故嚴重度,提出應采取的安全對策措施等,決策者可以根據評價結果選擇系統安全最優方案和管理決策。
1. 4 為實現安全技術、安全管理的標準化和科學化創造條件
通過對設備、設施或系統在生產過程中的安全性是否符合有關技術標準、規范、相關規定的評價,對照技術標準、規范找出存在的問題和不足,以實現安全技術和安全管理的標準化、科學化。
2 火災安全評價的意義
2. 1 火災安全評價是安全生產管理的一個必要組成部分
火災安全評價是保證安全生產的重要組成部分。作為預測、預防火災事故重要手段的火災安全評價,在貫徹安全生產方針中有著十分重要的作用,通過火災安全評價可確定單位是否具備了合理的消防設備和手段。
2. 2 有助于消防部門對單位的火災安全情況實行宏觀控制
火災安全評價工作,特別是火災安全預評價,將有效地提高工程安全設計的質量和投產后的安全可靠程度;投產時的安全驗收評價,是根據國家有關技術標準、規范對設備、設施和系統進行符合性評價可提高安全達標水平;系統運轉階段的安全技術、安全管理、安全教育等方面的安全現狀評價,可客觀地對單位安全水平作出結論,使單位不僅了解可能存在的危險性,而且明確如何改進安全狀況,同時也為消防部門了解單位火災安全現狀、實施宏觀控制提供基礎資料。
2. 3 有助于消防投資的合理選擇
火災安全評價不僅能確認系統的危險性,而且還能進一步考慮危險性發展為事故的可能性及事故造成損失的嚴重程度,進而計算事故造成的危害,即風險率,并以此說明火災危險可能造成損失的大小以便合理地選擇控制、降低火災發生的可能性,確定安全措施投資的多少,從而使安全投入和可能減少的負效益達到合理的平衡。
2. 4 有助于提高單位對重點部位的火災安全管理
火災安全評價可以使單位的火災安全管理變事后處理為事先預測、預防。火災安全評價可以使單位的消防管理變縱向單一管理為全面系統管理。火災安全評價使單位所有部門都能按照要求認真評價本系統的安全狀況,將安全管理范圍擴大到單位各個部門、各個環節,使單位的安全管理實現全員、全面、全過程、全時空的系統化管理。系統的火災安全評價可以使單位的消防管理由經驗管理變為目標管理。僅憑經驗、主觀意志和思想意識進行消防管理沒有統一的標準、目標;而火災安全評價可以使各部門、全體職工明確各自的安全指標要求,在明確的目標下,統一步調,分頭進行,從而使消防管理工作做到科學化、統一化、標準化。
3 火災安全評價方法分類
3. 1 定性火災安全評價方法
定性火災安全評價方法主要是根據經驗和直觀判斷能力對生產系統的工藝、設備、設施、環境、人員和管理等方面的狀況進行定性的分析,安全評價的結果是一些定性的指標,如:是否達到了某項安全指標、事故類別和導致事故發生的因素等。屬于定性火災安全評價方法的有安全檢查表、專家現場詢問觀察法、因素圖分析法、事故引發和發展分析、作業條件危險性評價法(格雷厄姆-金尼法或LEC法)、故障類型和影響分析、危險可操作性研究等。定性安全評價方法的特點是容易理解、便于掌握,評價過程簡單。目前定性火災安全評價方法在國內外企業消防管理工作中被廣泛使用。但定性火災安全評價方法往往依靠經驗,帶有一定的局限性,火災安全評價結果有時因參加評價人員的經驗和經歷等有相當的差異。同時由于火災安全評價結果不能給出量化的危險度,所以不同類型的對象之間安全評價結果缺乏可比性。
3. 2 定量火災安全評價方法
定量火災安全評價方法是運用基于大量的實驗結果和廣泛的事故資料統計分析獲得的指標或規律(數學模型),對生產系統的工藝、設備、設施、環境、人員和管理等方面的狀況進行定量的計算,火災安全評價的結果是一些定量的指標,如事故發生的概率、事故的傷害(或破壞)范圍、定量的危險性、事故致因因素的關聯度或重要度等。按照火災安全評價給出的定量結果的類別不同,定量安全評價方法還可以分為概率風險評價法、傷害(或破壞)范圍評價法和危險指數評價法。
3. 2. 1 概率風險評價法
概率風險評價法是根據事故的基本致因因素的事故發生概率,應用數理統計中的概率分析方法,求取事故基本致因因素的關聯度(或重要度)或整個系統的事故發生概率的安全評價方法。故障類型及影響分析、故障樹分析、邏輯樹分析、概率理論分析、馬爾可夫模型分析、模糊矩陣法、統計圖表分析法等都可以用基本致因因素的事故發生概率來計算整個評價系統的事故發生概率。
概率風險評價法是建立在大量的實驗數據和事故統計分析基礎之上的,因此評價結果的可信程度較高。由于能夠直接給出系統的事故發生概率,因此便于各系統可能性大小的比較。特別是對于同一個系統,概率風險評價法可以給出發生不同事故的概率、不同事故致因因素的重要度,便于不同事故可能性和不同致因因素重要性的比較。但該類評價方法要求數據準確、充分,分析過程完整,判斷和假設合理,特別是需要準確地給出基本致因因素的事故發生概率,顯然這對一些復雜、存在不確定因素的系統是十分困難的。因此該類評價方法不適應基本致因因素不確定或基本致因因素事故概率不能給出的系統。但是,隨著計算機在安全評價中的應用,模糊數學理論、灰色系統理論和神經網絡理論在安全評價中的應用,彌補了該類評價方法的一些不足,擴大了應用范圍。
3. 2. 2 傷害(或破壞)范圍評價法
傷害(或破壞)范圍評價法是根據事故的數學模型,應用計算數學方法,求取事故對人員的傷害范圍或對物體的破壞范圍的安全評價方法。液體泄漏模型、氣體泄漏模型、氣體絕熱擴散模型、池火火焰與輻射強度評價模型、火球爆炸傷害模型、爆炸沖擊波超壓傷害模型、蒸氣云爆炸超壓破壞模型、毒物泄漏擴散模型和鍋爐爆炸傷害TNT當量法都屬于傷害(或破壞)范圍評價法。
傷害(或破壞)范圍評價法是應用數學模型進行計算,只要計算模型以及計算所需要的初值和邊值選擇合理,就可以獲得可信的評價結果。評價結果是事故對人員的傷害范圍或(和)對物體的破壞范圍,因此評價結果直觀、可靠,評價結果可用于危險性分區,同時還可以進一步計算傷害區域內的人員數量和人員的傷害程度,以及破壞范圍內物體損壞程度和直接經濟損失。但該類評價方法計算量比較大,一般需要使用計算機進行計算,特別是計算的初值和邊值選取往往比較困難,而且評價結果對評價模型和初值、邊值的依賴性很大,評價模型或初值、邊值選擇稍有不當或偏差,評價結果就會出現較大的失真。因此,該類評價方法適用于系統的事故模型和初值、邊值比較確定的安全評價。
3. 2. 3 危險指數評價法
危險指數評價法應用系統的事故危險指數模型,根據系統及其物質、設備(設施)和工藝的基本性質和狀態,采用推算的辦法,逐步給出事故的可能損失、引起事故發生或使事故擴大的設備、事故的危險性以及采取安全措施的有效性的安全評價方法。常用的危險指數評價法有:道化學公司火災爆炸危險指數評價法、蒙德火災爆炸毒性指數評價法和易燃、易爆、有毒重大危險源評價法。
在危險指數評價法中,由于指數的采用,使得系統結構復雜,難以用概率計算事故可能性,該問題可以通過劃分為若干個評價單元的辦法得到了解決。這種評價方法,將有機聯系的復雜系統,按照一定的原則劃分為相對獨立的若干個評價單元,針對評價單元逐步推算事故可能損失和事故危險性以及采取安全措施的有效性,再比較不同評價單元的評價結果,確定系統最危險的設備和條件。評價指數值同時含有事故發生可能性和事故后果兩方面的因素,避免了事故概率和事故后果難以確定的缺點。該類評價方法的缺點是:采用的安全評價模型對系統安全保障設施(或設備、工藝)功能的重視不夠,評價過程中的安全保障設施(或設備、工藝)的修正系數,一般只與設施(或設備、工藝)的設置條件和覆蓋范圍有關,而與設施(或設備、工藝)的功能多少、優劣等無關。特別是忽略了系統中的危險物質和安全保障設施(或設備、工藝)間的相互作用關系,而且給定各因素的修正系數后,這些修正系數只是簡單地相加或相乘,忽略了各因素之間的重要度的不同。因此,使用該類評價方法,只要系統中危險物質的種類和數量基本相同,系統工藝參數和空間分布基本相似,即使不同系統服務年限有很大不同而造成實際安全水平有了很大的差異,其評價結果也是基本相同的,從而導致該類評價方法的靈活性和敏感性較差。
3. 3 其他火災安全評價分類法
按照火災安全評價的邏輯推理過程,火災安全評價方法可分為歸納推理評價法和演繹推理評價法。歸納推理評價法是從事故原因推論結果的評價方法,即從最基本危險、有害因素開始,逐漸分析導致事故發生的直接因素,最終分析到可能的事故。演繹推理評價法是從結果推論原因的評價方法,即從事故開始,推論導致事故發生的直接因素,再分析與直接因素相關的因素,最終分析和查找出致使事故發生的最基本危險、有害因素。按照安全評價要達到的目的,可分為事故致因安全評價方法、危險性分級安全評價方法和事故后果安全評價方法。事故致因火災安全評價方法是采用邏輯推理的方法,由事故推論最基本危險、有害因素或由最基本危險、有害因素推論事故的評價法,該類方法可用于識別系統的危險、有害因素和分析事故,這類方法屬于定性安全評價法。危險性分級火災安全評價方法是通過定性或定量分析給出系統危險性的火災安全評價方法,該類方法適用于系統的危險性分級,該類方法可以是定性安全評價法,也可以是定量安全評價法。
事故后果安全評價方法可以直接給出定量的事故后果,給出的事故后果包括:系統事故發生的概率、事故的傷害(或破壞)范圍、事故的損失或定量的系統危險性等。
此外,按照評價對象的不同,火災安全評價方法可分為設備(設施或工藝)故障率評價法、人員失誤率評價法、物質系數評價法、系統危險性評價法等。
4 火災安全評價的一般程序(如圖1)
圖1 火災安全評價的一般程序
5 火災安全評價方法選擇
5. 1 火災安全評價方法的選擇原則
5. 1. 1 充分性原則
充分性是指在選擇火災安全評價方法之前,應該充分分析評價的系統,掌握足夠多的火災安全評價方法,并充分了解各種火災安全評價方法的優缺點、適應條件和范圍,同時為火災安全評價工作準備充分的資料。也就是說,在選擇安火災全評價方法之前,應準備好充分的資料,供選擇時參考和使用。
5. 1. 2 適應性原則
適應性是指選擇的火災安全評價方法應該適應被評價的系統。被評價的系統可能是由多個子系統構成的復雜系統,評價的重點各子系統可能有所不同,各種火災安全評價方法都有其適應的條件和范圍,應該根據系統和子系統、工藝的性質和狀態,選擇適應的火災安全評價方法。
5. 1. 3 系統性原則
系統性是指火災安全評價方法與被評價的系統所能提供安全評價初值和邊值條件應形成一個和諧的整體,也就是說,火災安全評價方法獲得的可信的火災安全評價結果,必須建立真實、合理和系統的基礎數據之上,被評價的系統應該能夠提供所需的系統化數據和資料。
5. 1. 4 針對性原則
針對性是指所選擇的火災安全評價方法應該能夠提供所需的結果。由于評價的目的不同,需要火災安全評價提供的結果可能是危險有害因素識別、事故發生的原因、事故發生概率、事故后果、系統的危險性等,火災安全評價方法能夠給出所要求的結果才能被選用。
5. 1. 5 合理性原則
在滿足火災安全評價目的、能夠提供所需的安全評價結果的前提下,應該選擇計算過程最簡單、所需基礎數據最少和最容易獲取的火災安全評價方法,使火災安全評價工作量和要獲得的評價結果都是合理的,不要使火災安全評價出現無用的工作和不必要的麻煩。
5. 2 火災安全評價方法的選擇過程
不同的被評價系統,選擇不同的火災安全評價方法,選擇過程有所不同。在選擇火災安全評價方法時,應首先詳細分析被評價的系統,明確通過火災安全評價要達到的目標,即通過安全評價需要給出哪些、什么樣的火災安全評價結果,然后應收集盡量多的火災安全評價方法,將火災安全評價方法進行分類整理,明確被評價的系統能夠提供的基礎數據、工藝和其他資料,最后根據火災安全評價要達到的目標以及所需的基礎數據、工藝和其他資料,選擇適用的火災安全評價方法。
6 選擇安全評價方法應注意的問題
6. 1 充分考慮被評價系統的特點
根據被評價系統的規模、組成、復雜程度、工藝類型、工藝過程、工藝參數以及原料、中間產品、產品、作業環境等,選擇火災安全評價方法。隨著被評價的系統規模、復雜程度的增大,有些評價方法的工作量、工作時間和費用相應地增大,甚至超過容許的條件,在這種情況下,有些評價方法即使很適合,也不能采用。一般而言,對危險性較大的系統可采用系統的定性、定量火災安全評價方法,工作量也較大,如故障樹、危險指數評價法、TNT當量法等。反之,可采用經驗的定性火災安全評價方法或直接引用分級(分類)標準進行評價,如安全檢查表、直觀經驗法或直接引用高處墜落危險性分級標準等。被評價系統若同時存在幾類危險、有害因素,往往需要用幾種安全評價方法集合分別進行評價。對于規模大、復雜、危險性高的系統可先用簡單的定性火災安全評價方法進行評價篩選,然后再對重點部位(設備或設施)采用系統的定性或定量火災安全評價方法進行評價。
6. 2 評價的具體目標和要求的最終結果
在火災安全評價中,由于評價目標不同,要求的評價最終結果是不同的,如:查找引起事故的基本危險有害因素,由危險有害因素分析可能發生的事故,評價系統的事故發生可能性,評價系統的事故嚴重程度,評價系統的事故危險性,評價某危險有害因素對發生事故的影響程度等,因此需要根據被評價目標選擇適用的安全評價方法。
6. 3 評價資料的占有情況
如果被評價系統技術資料、數據齊全,可選擇合適的定性、定量評價方法進行定性、定量評價。反之,如果是一個正在設計的系統、缺乏足夠的數據資料或工藝參數不全,則只能選擇較簡單的、需要數據較少的安全評價方法。且安全評價人員的知識、經驗、習慣,對安全評價方法的選擇是十分重要的。
7 火災安全評價方法比較(見表1)
8 火災安全評價方法在消防中的應用
現在我國消防中主要用到的是安全檢查表,其他的評價方法在我國的消防工作中還沒有得到很好的應用。但是如道化學指數法、蒙德法、易燃易爆有毒重大危險源評價法這些方法在我國的石油化工企業中有很大的應用。筆者認為我們的消防工作中應該加入一些火災安全評價方法。表2列出了火災安全評價方法在消防中的應用范圍。
不同的火災風險評價項目,有不同的火災安全評價針對性。火災安全評價工作強調從基礎抓起,所謂基礎,就是各個過程中的有效控制。火災安全評價分為火災安全預評價、火災安全驗收評價、火災安全現狀綜合評價及火災安全專項評價,所以,各類火災安全評價就應針對其評價目的予以落實,火災安全評價報告的編寫不應隨意超越其評價目的的針對范圍。再者,必要時要根據評價目標的要求,選擇幾種火災安全評價方法進行評價,互相補充、分析綜合和相互驗證,以提高評價結果的可靠性。
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