硫酸生产企业的安全评价

　　中华人民共和国《安全生产法》第二十五条规定：“矿山建设项目和用于生产、储存危险物品的建设项目，应当分别按照国家有关规定进行安全条件论证和安全评价。”国务院颁布的《危险化学品安全管理条例》第十七条明确规定：“……生产、储存、使用其它危险化学品的单位，应当对本单位的生产、储存装置每两年进行一次安全评价。”硫酸是列入国家危险化学品目录的产品，在新建、改扩建硫酸装置以及正常运行过程中，必须按规定进行安全评价，这对硫酸工作者是一个新的课题。本文拟从介绍安全评价的基本概念入手，探讨在硫酸生产企业如何开展安全评价。

    1安全评价概述

    1.1安全评价基本概念

    安全评价是以实现系统安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对系统中存在的危险、有害因素进行辨识与分析，判断系统发生事故和职业危害的可能性及严重程度，从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据。安全评价的基本内容如图1所示。
识别危险性在于辨识危险源，确定来自危险源的危险性；评价危险度在于控制危险性，评价采取控制措施后仍然存在的危险性是否可以接受。这两者在整个评价工作中相互交叉，相互重叠。

图1安全评价基本内容

    1.2安全评价的分类

    安全评价根据评价对象的不同阶段分为4种：

    a.安全预评价——根据建设项目可行性研究报告的内容，在初步设计以前，分析和预测该建设项目可能存在的危险、有害因素的种类和程度，提出合理可行的安全对策措施及建议。

    b.安全验收评价——在建设项目竣工、试生产运行正常、项目竣工验收前，对建设项目的设施、设备、装置实际运行状况及管理状况进行安全评价；查找该建设项目投产后存在的危险、有害因素，确定其程度，提出合理可行的安全对策措施及建议，是对安全项目“三同时”的检查落实。

    c.安全现状评价——针对生产经营单位总体或局部的生产经营活动的安全现状进行安全评价。

    d.专项安全评价——针对某一项活动或场所，如一个特定的行业、产品、生产方式、生产工艺或生产装置等存在的危险、有害因素进行安全评价。

    1.3安全评价目的

    安全评价的目的是寻求最低事故率、最小损失和最优安全投资效益，具体包括4个方面：

    a.实现全过程安全控制；

    b.建立系统安全的最优方案，为决策提供依据；

    c.为实现安全技术、安全管理的标准化和科学化创造条件；

    d.促进企业实现本质安全化。

    1.4安全评价的程序

    安全评价的一般程序包括以下几个方面：

    a.资料收集。明确评价对象和范围，收集国内外相关法规和标准，了解同类设备、设施及生产工艺和事故情况，了解评价对象的自然和社会环境状况。

    b.危险、有害因素辨识与分析。根据所评价对象的自然环境状况、工程建设方案、工艺流程、装置布置、主要设备和仪表、原材料、中间产品、产品的理化性质等，辨识和分析可能发生的事故类型、事故原因和机制。

    c.安全性评价。在上述危险、有害因素辨识与分析的基础上，划分评价单元，选择一种或多种评价方法，进行定性或定量评价。在此基础上进行危险性分级。必要时对可能发生的重大事故后果进行估算。

    d.提出安全对策措施。根据评价结果，对高于标准值的危险必须采取技术或管理措施，降低或控制危险。低于标准值的危险属于可接受危险，应采取监测措施，防止生产条件变更导致危险值增加。对不可排除的危险要采取防范措施，提出应建立的应急救援预案等要求。

    e.评价结论。针对不同种类评价，根据评价结果的内在联系、相关性及不同作用，做出正确结论。

    1.5安全评价的依据

    安全评价的依据主要有以下几个方面：

    a.国家颁布的法律、法规，地方颁布的法规，国家有关部门的规章；

    b.国家或行业(地方)发布的标准；

    c.企业发布的管理规章制度；

    d.我国已参加、确认的国际法规、标准、文件等。

    2硫酸生产的危险和重大危险源辨识

    2.1危险化学品

    根据《危险化学品管理条例》的规定，硫酸生产过程中属于危险化学品的有以下几方面：

    a.原料及燃料——硫磺(固体、液体)、硫化氢气体、氨(气体、液体)、重油、煤气、柴油、液化气、天然气；

    b.产品——硫酸、发烟硫酸、液体SO2、液体SO3，其它属于危险化学品的副产品；

    c.生产过程——SO2气体、SO3气体、硫酸、发烟硫酸；

    d.检修过程——氢气、硫酸、发烟硫酸、催化剂、SO2气体；SO3气体。

    2.2危险性分析

    硫酸生产中的危险、有害因素依据不同原料、不同工艺流程会有所不同，现重点分析硫铁矿及硫磺制酸过程中的危险、有害因素。

    2.2.1硫铁矿制酸

    在硫铁矿加工过程中，存在着矿石砸伤、加工设备意外伤害、破碎机的噪音与震动、尾砂干燥过程中的重油灼伤以及粉尘危害。

    在硫铁矿焙烧过程中，存在着高温矿渣的灼伤、气体与粉尘的危害、废热锅炉安全装置失效引起的泄漏和爆裂、供料及排渣装置的意外伤害。在沸腾炉升温过程中还存在着柴油燃烧、含油矿尘的爆炸危险。

    在炉气净化过程中存在着高压电的触电危险、SO2气体及稀酸的危害、电除尘(雾)器的爆炸危险。

    在SO2气体转化过程中，存在着SO2、SO3气体危害、催化剂及冷凝酸的危害。在升温过程中还存在着柴油、煤气、石油气等的燃烧、爆炸危险。

    在炉气干燥和SO3气体吸收过程中，存在着SO3和SO3气体危害、硫酸泄漏灼伤的危险。

    在采用氨法回收尾气的工艺中，存在着氨的爆炸、燃烧、中毒危险。

    在废热锅炉(含省煤器)运转方面，存在着安全装置失效引起的泄漏和爆裂危险；在机电设备运转方面，存在着风机、酸泵等意外伤害危险及电器设备的触电危险。

    在设备检修方面，存在硫酸灼伤、SO2、SO3气体和催化剂毒害、机械设备意外伤害，以及长期停用设备因浓硫酸吸水稀释后与钢铁反应产生氢气引起着火、爆炸的危险。

    2.2.2硫磺制酸

    在固体硫磺加工过程中，存在着燃烧、爆炸、液体硫磺及蒸汽灼伤的危险。
在硫磺焚烧过程中，存在着高温炉气、液硫及蒸汽灼伤的危险、SO2气体中毒危害。

    在空气干燥和SO3气体吸收过程中，存在着SO3气体危害、硫酸泄漏灼伤的危险。
与硫铁矿制酸相同部分存在着相同的危险。

    2.3重大危险源辨识

    根据国家标准GB18218-2000《重大危险源辨识》的规定，重大危险源系指存在着危险物质且数量等于或超过临界量的单元。硫酸生产企业存在的危险物质及其临界量见表1。

    上述危险物质在硫酸生产企业生产现场的量一般小于临界量，在储存区就要区别企业情况加以确定。如果在储存区有多种危险物质，则要按照公式∑=qi/Qi≥1计算判断。式中：qi为每种危险物质实际存有量；Qi为与各危险物质相应的临界量。如果单元中的危险物质量满足此式，即可以认定为重大危险源。

表1硫酸生产企业存在的危险物质及其临界量

    根据国家安全生产监督管理局《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》要求，将压力容器、压力管道、锅炉列入重大危险源。其中蒸汽锅炉额定蒸汽压力大于2.5MPa，且额定蒸发量大于或等于10t/h。大部分硫酸装置废热锅炉蒸汽压力为3.8MPa，80kt/a以上硫酸装置废热锅炉蒸发量在10t/h以上，应列入重大危险源管理。

    3硫酸生产中评价单元的确定和评价方法的选择

    3.1评价单元的确定

    评价单元就是在危险、有害因素辨识与分析的基础上根据评价目标和评价方法的需要，将系统分成有限的确定范围的评价单元。这样可以简化评价工作，减少评价工作量，避免遗漏，使危险评价更切合实际，提高评价的准确性。

    根据硫酸生产企业的特性，本文拟将硫酸生产装置划分为8个评价单元：原料处理、焙烧、净化、转化、干吸、废热锅炉、尾气处理、储存。

    原料处理单元包括硫铁矿制酸的硫铁矿破碎、硫精砂干燥及配矿，硫磺制酸的固硫储存、熔硫、精制及液硫储存。

    焙烧单元包括硫铁矿制酸的焙烧系统(含灰渣处理装置)，硫磺制酸的焚硫系统(不含空气干燥装置)。

    净化单元包括硫铁矿制酸的净化系统(含热电除尘装置)及稀酸(污水)处理装置。
转化单元包括转化器、换热器、硫铁矿制酸的主鼓风机等。

    干吸单元包括硫铁矿制酸的炉气干燥及SO3吸收装置，硫磺制酸的空气干燥装置及SO3吸收装置。

    废热锅炉单元包括焙烧和转化工序的废热锅炉、过热器、省煤器、除氧器等。
尾气处理单元包括尾气回收装置及母液处理装置。

    储存单元包括各种规格的产品硫酸及其它危险化学品的储存装置。

    以上单元中废热锅炉单元、净化单元、尾气处理单元并非为所有硫酸企业所有。另外，各个单元均包括装置的开车、停车、正常运行及检修过程。

    3.2评价方法的选择

    常用的安全评价方法有十几种，对不同的生产系统，在不同的评价阶段使用不同的评价方法更为有效。《危险化学品生产企业安全评价导则》(试行)提出对危险化学品生产单位现状的安全评价，其安全生产条件的安全评价以安全检查表的方法为主，其它方法为辅。对其它方面的安全评价可根据危险化学品生产的实际情况，选择国际、国内通行的方法。

    本文拟采用“化工厂危险程度分级法”对硫酸企业的整体危险进行安全评价，采用“作业条件危险性评价法”对各单元的危险性进行评价比较，采用“安全检查表”对硫酸企业的安全管理现状进行评价。对重大事故的分析评价还可以采用“故障树分析法”、“事件树分析法”等进行评价分析，对重大事故后果的评价可以采用“泄漏、着火、爆炸、中毒评价模型”进行评价。可以参见文献。

    3.3安全评价

    3.3.1化工厂危险程度分级法

    该评价方法以化工生产、储存过程中的物质、物量指数为基础，用工艺、设备、厂房、安全装置环境、工厂安全管理等系数修正后，提出工厂的实际危险等级。该方法的评价程序如图2(略)所示。

    图2系数α1-α5，由各自的相关系数计算，在此不详述。根据上述程序评价可得出工厂固有危险指数G，由表2查出工厂固有危险等级，再结合工厂安全管理等级由表3查出工厂实际危险等级。工厂安全管理等级要以工厂管理检查表对照工厂实际逐项检查计分，进而根据分值来确定。有关安全检查表内容见本文3.3.3。

表2 工厂固有危险等级划分

表3工厂实际危险等级

    按照上述程序，对一套以固体硫磺为原料、采用两转两吸流程、生产w(H2SO4) 104.5%发烟硫酸和w(H2SO4) 98%硫酸的200kt/a硫磺制酸装置进行安全评价，得出其工厂实际危险等级。通过计算，该硫磺制酸装置各单元的固有危险指数见表4。

表4  200kt/a硫磺制酸装置各单元固有危险指数