紧急事故发生的预防和减缓——泄漏减缓的原则

　　减缓与预防的不同之处在于：减缓是针对处理容器中有害物质的泄漏，主要采用被动和主动的方法，控制泄漏数量，减少泄漏影响后果。

　　1工厂选址、布局和缓冲

　　工厂选址和布局对工厂安全有着非常重要的影响。选址恰当可减小事故对厂外人口的影响，而工厂布局也有助于将事故限制在局部范围或工厂内，以便对事故区实施有效的救援行动，尽可能减少对工厂其它部分的影响。

　　对人群保护的关键因素是安全距离，当然安全距离要根据危险的特点来确定。工厂内和厂外人群之间必须留有缓冲地带。如有可能，这段区域应归工厂控制，以避免发生争执。例如火灾，有关专家建议削减火灾热辐射的最小安全距离为100m。爆炸的安全距离与储存物质的量有关。爆炸冲击波产生的超压会随距离增大而迅速衰减，安全距离也可从理论上估算出来。

　　更为复杂的是有毒和易燃气体的泄漏。上面推荐的安全防火间距不适用于毒气泄漏。这种情况下，只能说距离越远越安全，因为毒性作用也可能在离泄漏点很远的地方，浓度很低的情况下发生。对于火灾，100m的缓冲区足够；对于毒性危害，需要数万米的缓冲地带。用一些屏障物能提高缓冲带的作用，如树木、小山或建筑物，能吸收或驱散空气中浮动的有害物质。充足的距离可以稀释气体，使因为浓度低于可燃极限或毒性极限，也可提供时间报警，以便警告和指示人员该做什么和如何实施预定应急计划。

　　在工厂附近建立风险缓冲区会受到邻近地区类型的影响，例如，医院和隧道是特别脆弱的易受影响地区，要留有充分大的缓冲距离；相比而言邻近的工厂就不易受影响，因为那里已进行应急措施的准备。

　　2.工厂设计中的单元选址

　　在厂区内正确的单元布局能有助于防止事故的扩大，特别是在火灾和爆炸事故中。例如化工或石油化工厂的贮存系统都远离工艺操作区。尽管贮存系统发生严重泄漏事故的几率很小，但它一旦发生造成的影响会很大；工艺系统尽管发生泄漏的频率会较高，但通常都是些局部性的泄漏。通常在锅炉房、火炉、其它明火系统和电气控制室建立特别隔离地区。这些地方都可能造成易燃物质的点燃，所以要进行特别的隔离。大型工厂的整体布局设计时要考虑多个进出口路线，便于应急小队和应急设备进入。

　　3减缓化学泄漏的原则

　　危险物质的事故性泄漏的根本原因是由人为失误和机械故障共同造成的。减少事故泄漏影响的工艺设计原则有：（1）设计时使用规定的安全法规和标准（2）设计中采用特殊工艺的安全经验（3）风险分析。一般以往事故的经验教训有助于减少事故发生，削减事故后果。现代的风险分析更重视在事故发生之前预测它会造成的伤害或破坏的状况。

　　3.1.泄漏原因

　　泄漏可分成四类，包括（1）通向大气“开口端”的泄漏（2）装置的整体性缺陷或损坏的泄漏（3）外部原因导致泄漏（4）没有按规程进行操作，一些泄漏原因如：

　　•容器过满

　　•排放阀没有关闭

　　•管道破裂

　　•容器失效

　　•由于工艺失控或外界加热使容器超压

　　就像上面所提到的，泄漏的根本原因通常在于人为的或是机器的几个事件的组合，最终导致容器破裂。

　　3.2减缓泄漏的设计

　　不同方法用来减缓化学品泄漏，这取决于工艺的特性和它存在的环境。减少泄漏后果要：从保证装置完好性开始，包括重视结构材料、加工和安装时的测试、设计改变的程序管理、并且有时使用双容器系统。严格的控制设备要有附加的支持特性，在失效时利用严格的设备控制来保证工艺的完整性。另一种附加支持特性是使用应急释放阀系统，防止超压造成容器或管道失效，以确保装置完好。美国化学工程协会的设计院专注于对应急释放系统用于特殊情况减缓的合理设计，如反应系统，或包含两相流系统。释放系统还包括释放排出处理系统如收集储罐、冷却罐或烟囱。

　　4.减缓火灾和爆炸的原则

　　为减少伤害、财产损失及商业损失，对火灾和爆炸的防护早就成为化学或石化设备的工艺装置设计的重点。而且，这样的重大事故的严重性已经在过去一段时间内有所加强。一个原因是装置规模变大的趋势，另一个原因是越来越多的远程操作，工厂也变的越来越拥挤。更进一步，除了高温和高压导致火灾和爆炸对人的伤害及财产的损失问题外，与环境的相关问题也出现了。

　　4.1.火灾和爆炸原因

　　火灾和爆炸的基本原因是燃料、点火源、氧化剂（通常是空气中的氧），组成了众所周知的火灾三角形。化学和石化工艺经常处理易燃物质，空气是我们最常见的环境，所以要特别小心工艺操作中的防火防爆。去除至少一种可能形成火灾的元素是必要的，如果可能的话，最好去除多种元素。

　　一类特殊的火灾的原因可能是BLEVE（沸腾液体扩展蒸气爆炸）。这样的一个爆炸发生在过热液体突然失去控制，当过热液体易燃并且有点火源存在时，就能够导致一个大火球。

　　爆炸能发生在密闭容器或者开放的空气中。容器密闭会使装置喷射物体并造成破坏，就像超压爆炸一样。开放空气中的爆炸威力可能要较小一些，比如一种闪火（Flash Fire），在有充足的燃料和空气混合的条件下，会形成较大的火灾，一个正常非封闭性爆炸的威力,在燃料—空气形成的蒸气云的结构里得到了增强。

　　图3-2.给出了一个事件树(Event Tree)，它显示了一个简单的易燃物质泄漏所造成的复杂的事故类型及它的影响。从事件树中可以看出，火源地点、本地的天气状况都是重要的变量，这个事件树的可能结果是泄漏源处的火灾和爆炸、泄漏源以外的某处的火灾和爆炸或安全失效。对于给定地点的具体评估不仅在风险分析中有助于提供参考，还会给应急反应和对策带来潜在的好处。

 

图3-2  一个易燃物泄漏后可能后果的事件树

　　4.2.减缓火灾和爆炸的设计

　　   首先，努力防止在工作区出现易燃性的混合物，同时，消除火源也是同等重要的。如使用区域分片的电气系统、在分区内与热相关的控制、有合适的屏障和地板防静电控制、工艺流速控制、排风口阻火器的使用、合适的闪火保护装置。

　　通常采用充惰性气体氮的方法，消除工艺过程贮藏容器中高于物质闪点以上的氧气。低的氧和氮的混合物，也可以用在一个需氧维持稳定的材料上（如某些单体），因为很多的烃类需8—12%的氧气才能燃烧。

　　消除燃料对许多工艺来说是不可能的，但如果能把易燃材料控制到闪点以下并低于它的自燃点，这对于防止事故的发生将会有很大作用。在某些情况下，用足量空气将危险物质稀释到低于燃烧极限值，以防止被点燃。

　　对燃料向空气中泄漏的控制与前面所提到的对化学物质泄漏的控制相似。地上的或地下的用泥土覆盖的易燃材料的储罐，需要特殊的保护来消除可能的泄漏，以免对环境造成影响。这样一些保护的措施，包括防火绝缘、特殊的排气孔、惰性气体、浮顶罐、顶的浮升－降落系统的等，因为这里可能发生内部爆炸。

　　其他一些处理易燃物的特殊准备包括减少由设备结构带来的局限、在那可能发生意外性的泄漏点燃重气体。不太复杂的装置设置有时是防止事故发生的有效的手段。

　　在工艺设备中或贮藏仓库中，需要考虑防止粉尘爆炸的对策。在惰性不起作用、点火源控制不保证的地方有时使用爆炸抑制系统。

　　处理可能的爆炸手段的特殊情况是使用地窖贮存过氧化物，或对高压装置使用三层墙壁的屏障。在这两种情况中，围墙被用来阻止飞溅的碎片，防止爆炸超压进入到安全通道。