危险性评价
一、危险评价概述
1. 危险评价的目的
危险评价的目的是为了评价危险的可能性及其后果严重程度，以寻求最低事故率、最少的损失和最优的安全投资效益。危险评价要达到的目的包括如下几个方面：
(1) 系统地从计划、设计、制造、运行等过程中考虑安全技术和安全管理问题，找出生产过程中潜在的危险因素，并提出相应的安全措施。
(2) 对潜在事故进行定性、定量分析和预测，建立使系统安全的最优方案。
(3) 评价设备、设施或系统的设计是否使收益与危险达到最合理的平衡。当危险过高时必须更改设计，当达不到规定的可接受危险水平而又无法改进设计时，则只好放弃这种设计方案。
(4) 在设备、设施或系统进行试验或使用之前，对潜在的危险进行评价，以便考核已判定的危险事件是否消除或控制在规定的可接受水平，并为所提出的消除危险或将危险减少到可接受水平的措施所需费用和时间提供决策支持。
(5) 评价设备、设施或系统在生产过程中的安全性是否符合有关标准、规范的规定，实现安全技术与安全管理的标准化和科学化。
2. 危险评价的内容
危险评价可在系统计划、设计、制造、运行的任一阶段进行。危险评价的内容相当丰富，评价的目的和对象不同，具体的评价内容和指标也不相同。按照系统工程的观点，导致事故的基本原因可分为二类，一是由于不安全的状态所引起的，二是由于不安全的行为所引起的。危险评价必须用系统科学的思想和方法，对“人、机、环境”三个方面进行全面系统的分析和评价。
从安全管理的角度上，危险评价可分为：
(1) 新建、扩建、改建系统以及新工艺的预先评价
主要目的是在新项目建设之前，预先辨识、分析系统可能存在的危险因素，并针对主要危险提出预防或减少危险的措施，制定改进方案，使系统危险性在项目设计阶段就得以消除或控制。如我国《建设项目(工程) 劳动安全卫生监察规定》(劳动部令[1996]第3号) 要求，对有关的新建、改建、扩建的基本建设项目(工程) 、技术改造项目(工程) 和引进的建设项目(工程) 必须在初步设计会审前完成预评价工作，预评价单位应采用先进、合理的定性、定量评价方法，分析建设项目中潜在的危险、危害性及其可能的后果，提出明确的预防措施。
(2) 在役设备或运行系统的危险评价
根据系统运行记录和同类系统发生事故的情况以及系统管理、操作和维护状况，对照现行法规和技术标准，确定系统危险性大小，以便通过管理措施和技术措施提高系统的安全性。如美国政府1992年颁布的《危险性化学物质生产过程安全管理》标准中要求，企业应选用一种或多种方法分析评价生产过程的危险性，辨识可能导致灾难性事故后果的引发事件、危险程度、可能受事故伤害的工人的数量、控制危险的工程和管理措施及其相互关系、工程和管理措施失效后产生的后果等。
(3) 退役系统或有害废弃物的危险评价
退役系统的危险评价主要是分析系统报废后带来的危险性和遗留问题对环境、生态、居民等带来的影响，提出妥善处理的安全对策。近20年来，世界各国对有害废弃物的影响评价十分重视。许多国家都颁布了有害废弃物处理法规，我国政府颁布了《固体废弃物污染防治法》。有害废弃物风险评价内容包括生态风险、环境风险、健康风险和事故风险评价，有害废弃物堆放、填埋、焚烧三种处理方式都与安全相关。例如，焚烧处理既可能发生火灾、爆炸事故，亦可能发生毒气、毒液泄漏；填埋处理则需考虑底部渗漏、污染地下水，易燃、易爆、有害气体从排气孔溢散，也可能发生火灾、爆炸或掀顶事故；堆放虽然是一种临时性处置，但有时因拖延很久而得不到进一步处理，堆放的废弃物中易燃、易爆、有害物质也会引发事故。
(4) 化学物质的危险性评价
化学物质的危险性包括火灾爆炸危险性，有害于人体健康和生态环境的危险性以及腐蚀危险性。
目前，对化学物质火灾爆炸危险性评价主要通过试验方法测定或是通过计算化学物质的生成热、燃烧热、反应热、爆炸热，预测化学物质的火灾、爆炸危险性。化学物质火灾爆炸危险性评价内容除一般理化特性外，还包括：自燃温度、最小点火能量、爆炸极限、燃烧速度、爆速、燃烧热、爆炸威力、起爆特性等。由于使用条件不同，对化学物质危险性评价和分类也有多种方法。目前，国际上广泛使用的化学物质安全信息卡中包括：理化性质、状态和用途；毒性；短期过量暴露影响；长期暴露影响；火灾和爆炸；化学反应性；人身防护；急救；储藏和运输，应急处理措施等项内容。
(5) 系统安全管理绩效评价
这种评价主要是依照国家安全生产法律法规和标准，从系统或企业的安全组织管理，安全规章制度，设备、设施安全管理，作业环境管理等方面来评价系统或企业的安全管理绩效。这种评价方法一般采用以安全检查表为依据的加权平均计值法，或直接赋值法，目前在我国企业安全评价中应用最多。通过对系统安全管理绩效的评价，可以确定系统固有危险性的受控程度是否达到规定的要求，从而确定系统安全程度的高低。
3. 危险评价的程序
危险评价的一般程序如图1所示。
图1 风险评价的一般程序
危险评价主要包括如下几个步骤：
(1) 资料收集：明确评价的对象和范围，收集国内外相关法规和标准，了解同类设备、设施或工艺的生产和事故情况，评价对象的地理、气象条件及社会环境状况等。
(2) 危险危害因素辨识与分析：根据所评价的设备。
设施或场所的地理、气象条件、工程建设方案，工艺流程、装置布置、主要设备和仪表、原材料、中间体、产品的理化性质等辨识和分析可能发生的事故类型、事故发生的原因和机制。
(3) 在危险分析的基础上，对重大危险源划分评价单元，根据评价目的和评价对象的复杂程度选择具体的一种或多种评价方法。对事故发生的可能性和严重程度进行定性或定量评价，在此基础上进行对重大危险源进行危险分级，以确定管理的重点。
(4) 提出降低或控制重大危险源的危险的安全对策措施：根据评价和分级结果，高于标准值的重大危险源必须采取特殊的工程技术或组织管理措施，降低或控制危险。
4. 危险评价类型
常用危险事件的发生频率和后果严重度来表示危险性大小。按评价结果类型可将危险评价分为定性评价和定量评价二种。
(1) 定性评价
定性评价是根据经验对生产工艺、设备、环境、人员配置和管理等方面的安全状况进行定性的判断。评价结果由危险集合给出，可以为｛是，非｝、｛合格，不合格｝等形式，安全检查表是一种常用的定性的评价方法。
定性评价方法的主要优点是简单、直观、容易掌握，并且可以清楚地表达出设备、设施或系统的当前状态。其缺点是评价结果不能量化，评价结果取决于评价人员的经验。对同一评价对象，不同的评价人员可能得出不同的评价结果。该方法的另一个缺点是需要确定大量的评价依据，因为必须根据已经设定的评价依据，评价人员才能对设备、设施或系统的当前状态给出定性评价结果。
(2) 定量评价
定量评价是用设备、设施或系统的事故发生概率和事故严重程度进行评价的方法。定量评价是在危险性量化的基础上进行的评价。按对危险性量化处理的方式不同，定量评价方法又分为概率的危险性评价法和相对的危险性评价法。
概率的危险性评价方法是以某种系统事故发生概率计算为基础的危险性评价方法。目前应用较多的是概率危险性评价(Probabilistic Risk Assessment， PRA) 。在概率危险性评价中，以危险度作为危险性评价指标，它等于危险源导致事故的概率和事故后果严重度的乘积。概率危险性评价包括辨识系统中的危险源、估算事故发生概率、推测事故后果、计算危险度和与设定的安全目标值相比较等一系列工作。图2为概率危险性评价程序。
图2 概率危险性评价程序
相对的危险性评价是评价者根据以往的经验和个人见解规定一系列打分标准，然后按危险性分数评价危险性的方法。相对的评价法又叫做打分法。这种方法需要更多的经验与判断，受评价者主观因素影响较大。生产作业条件危险性评价法、道化学工业公司的火灾爆炸指数法等都属于相对的危险性评价法。
二、重大危险源评价
重大危险源风险评价是控制和管理重大危险源的关键措施之一，重大危险源评价一般按以下过程进行。
易燃、易爆、有毒重大危险源评价方法是在大量重大火灾、爆炸、毒物泄漏中毒事故资料的统计分析基础上，从物质危险性、工艺危险性人手，分析重大事故发生的原因、条件，评价事故的影响范围、伤亡人数、经济损失和应采取的预防、控制措施。
该方法能较准确地评价出系统内危险物质、工艺过程的危险程度、危险性等级，计算事故后果的严重程度(危险区域范围、人员伤亡和经济损失) ，提出了工艺设备、人员素质以及安全管理缺陷三方面的107个指标组成的评价指标集。
(1) 评价单元的划分
重大危险源评价以危险单元作为评价对象。
一般把生产活动的一个独立部分称为单元，并以此来划分单元。每个单元都有一定的功能特点。在一个共同厂房内的装置可以划分为一个单元；在一个共同堤坝内的全部贮罐也可划分为一个单元；散设在地上的管道不作为独立的单元处理，但配管桥区例外。
(2) 评价模型的层次结构
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。
(3) 评价的数学模型
重大危险源的评价分为固有危险性评价与现实危险性评价。固有危险性评价主要反映了物质的固有特性、危险物质生产过程的特点和危险单元内部、外部环境状况等。
现实危险性评价是在固有危险性评价的基础上考虑各种危险性的抵消因子，它们反映了人在控制事故发生和控制事故后果扩大方面的主观能动作用。
固有危险性评价分为事故易发性评价和事故严重度评价。事故易发性取决于危险物质事故易发性与工艺过程危险性的耦合。
评价的数学模型如下：
式中 (B111)i－－wi种物质危险性的评价值；
(B112)j——第j种工艺危险性的评价值；
Wij——第j项工艺与第i种物质危险性的相关系数；
B12——事故严重度评价值；
B21——工艺、设备、容器、建筑结构抵消因子；
B22——人员素质抵消因子；
B23——安全管理抵消因子。
(4) 危险物质事故易发性B111的评价
具有燃烧爆炸性质的危险物质可分为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。关于易燃、易爆物质危险性的另一侧面是物质反应烈度，它主要在事故严重度评价中考虑。
为了考虑毒物扩散危险性，可在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7大类中的一类，又属于第8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。
(5) 工艺过程事故易发性B112的评价及工艺——物质危险性相关系数的确定
“工艺过程事故易发性”的影响因素确定为21项。21种工艺影响因素是：
l) 放热反应；
2) 吸热反应；
3) 物料处理；
4) 物料贮存；
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；
11) 腐蚀：
12) 泄漏；
13) 设备因素；
14) 密闭单元；
15) 工艺布置；
16) 明火；
17) 摩擦与冲击；
18) 高温体；
19) 电器火花；
20) 静电；
21) 毒物出料及输送。
最后一种工艺因素仅与含毒性物质有相关关系。
每种因素区别若干状态。各种因素的权重分值合并在因素中的各个状态分值一起考虑。同一种工艺条件对于不同类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可以分为6级：
A级：关系密切，Wij = 0.9；
B级：关系大，Wij = 0.7；
C级：关系一般，Wij = 0.5；
D级：关系小，Wij = 0.2；
E级：没有关系，Wij = 0。
Wij定级根据专家的咨询意见，15位专家的380个系数的平均方差为0.06，最大均方差为0.14。
(6) 事故严重度的评价方法
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。
对几种常见的火灾爆炸事故进行了全面的研究，建立了6种伤害模型，它们分别是：
l) 凝聚相含能材料爆炸；
2) 蒸气云爆炸；
3) 沸腾液体扩展为蒸气云爆炸；
4) 池火灾；
5) 固体和粉尘火灾；
6) 室内火灾。
不同类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(爆炸型的瞬时泄漏或持续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、液体地放速度模型、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。如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压呈纺锤形，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3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。因为不可能对居民区的财产分布状态进行直接采样，所以特别建立了一个专门的评估模型，用于评估居民区的财产分布密度。在该模型中，居民财产分布密度看成是人口密度、人均的月生活费用支出水平，人均住房面积和单位面积房价的函数。
为了使单元之间事故严重度的评估结果具有可比性，需要对不同质的伤害用某种标度进行折算再作迭加。如果我们把人员伤亡和财产损失在数学上看成是不同方向的矢量，其实所谓“折算”就是选择一个共同的矢量基，将和矢量在矢量基上投影。不同的矢量基对应不同的折算。在本评价方法中使用了以下折算公式：
S=C+20 (N1+0.5N2+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。
(7) 危险性的抵消因子
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的素质，严格的安全管理制度，能够大大抵消单元内的现实危险性。
在本评价方法中，工艺、设备、容器和建筑结构抵消因子由对个指标组成评价指标集；
安全管理状况由11类72个指标组成评价指标集；危险岗位操作人员素质由4项指标组成评价指标集。
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3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3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3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3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，根据对1991个火灾爆炸事故的统计资料，用条件概率方法和模糊数学隶属度算法，给出了各种控制因素的最大事故抵消率关联算法以及综合抵消因子的算法。
(8) 危险性分级与危险控制程度分级
单元危险性分级应以单元固有危险性大小作为分级的依据(这也是国际惯用的做法)。分级目的主要是便于政府对危险源进行分级控制。决定固有危险性大小的因素基本上是由单元的生产属性所决定的，从而是不易改变的。因此，用固有危险性作为分级依据能使受控目标集保持稳定。分级标准划定不仅是一项技术方法，而且是一项政策性行为，分级标准严或宽将直接影响各级政府行政部门直接控制危险源的数量配比。建议易燃、易爆、有毒重大危险源划分为四级：一级重大危险源应由国家主管部门直接控制；二级重大危险源由省和直辖市政府控制；三级由县、市政府控制，四级由企业重点管理控制。分级标准划定原则应使各级政府直接控制的危险源总量自下而上呈递减趋势。推荐用矿A*=lg(B1*)作为危险源分级标准，式中B1*是以十万元为缩尺单位的单元固有危险性的评分值。定义：
一级重大危险源：A*≥3.5
二级重大危险源：2.5≤A*<3.5
三级重大危险源：1.5≤A*<2.5
四级重大危险源：A*＜1.5
单元综合抵消因子的值愈小，说明单元现实危险性与单元固有危险性比值愈小，即单元内危险性的受控程度愈高。因此，可以用单元综合抵消因子值的大小说明该单元安全管理与控制的绩效。一般说来，单元的危险性级别愈高，要求的受控级别也应愈高。我们建议用下列标准作为单元危险性控制程度的分级依据：
A级：B2≤0.001；
B级：0.001<B2≤0.01；
C级：0.01<B2≤0.1；
D级：B2>0.1
各级重大危险源应该达到的受控标准是：
一级危险源在A级以上；
二级危险源在B级以上；
三级和四级危险源在C级以上。
(9) 数据处理
本评价方法要求有计算机数据库技术和相应的测算。查询、演示等应用程序的支持环境。所有样本数据都存放在数据库中，测算工作由专门的测算软件完成，测算结果自动存入数据库；数据录入、数据测算和数据查询与测算结果的演示均可独立地分时进行。
系统的输入、输出数据分三大类数据表存储：
1) 工作数据：指系统的评价方法，物质的特性参数，这类数据一般是稳定的，不大变的；
2) 样本数据：这部分是随采样周期而更新的；
3) 评价结果数据：包括最终结果与一些重要的中间结果，这部分数据有现行的与历史的，以考察一个单元现实危险程度的变化情况和管理业绩。
上一篇：危险辨识的主要内容与方法
下一篇：故障类型及影响分析概述