李 濤，蔣復(fù)量，王 者

(1.南華大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院， 湖南 衡陽 421001；2.中核二七二鈾業(yè)有限公司，湖南 衡陽 421004)

無水氟化氫(Anhydrous Hydrogen Fluoride,簡稱AHF)是鈾轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的必備原料之一，主要用于電解制氟(氟化生產(chǎn))及氫氟化生產(chǎn)，由于其特殊理化性質(zhì)，確保安全儲送是保證人員與生產(chǎn)正常進(jìn)行的前提條件，對無水氟化氫的儲送方式進(jìn)行研究，采用安全可靠的儲送方式顯得尤為重要[1]。

氟化氫是一種強(qiáng)酸，常溫下是具有刺鼻氣味的無色氣體或無色發(fā)煙液體。與堿、金屬氧化物激烈反應(yīng)生成水和金屬氟化物，可腐蝕眼睛、皮膚和呼吸道，能穿透皮膚向深層滲透，形成壞死和潰瘍且不易治愈[2]。氟化氫與金屬反應(yīng)生成氫氣，有爆炸的危險，氟化氫與許多化合物激烈反應(yīng)有著火和爆炸的危險，與不同的有機(jī)化合物反應(yīng)，氟化氫可以是脫水劑、氟化劑、聚合劑，也可以作為縮合反應(yīng)和水解反應(yīng)的催化劑。氟化氫作為氟化劑，可用于生產(chǎn)氟氯化碳、氟化鋁、合成冰晶石及其它產(chǎn)品。它還可在異構(gòu)化、縮合、脫水、聚合和水解反應(yīng)中作為催化劑使用。此外氟化氫還可以在石油工業(yè)中做烷基化反應(yīng)的催化劑以及玻璃的蝕刻和拋光[3-5]。

吸入氟化氫氣體或蒸汽可能引起肺水腫，肺水腫的癥狀常常經(jīng)過幾個小時以后才變得明顯，體力勞動使癥狀加重。眼接觸輕者局部劇烈疼痛，重者角膜損傷，甚至發(fā)生穿孔。長期高于職業(yè)接觸限值接觸，可能導(dǎo)致死亡[6]。鑒于無水氟化氫自身及裝卸、儲存過程中存在的危害性，本文應(yīng)用安全系統(tǒng)工程理論，將魚刺圖分析與事故樹分析相結(jié)合，對無水氟化氫裝卸儲存工藝系統(tǒng)進(jìn)行安全性分析，為防止無水氟化氫泄露提出了有針對性的措施。

1 無水氟化氫泄露事故魚刺圖分析

1.1 魚刺圖分析方法簡介

魚刺圖(Fishbone Diagram)又稱為因果分析圖、因果圖或特性要素圖等。該法在1953年由日本石川馨先生首次應(yīng)用，他強(qiáng)調(diào)有效的數(shù)據(jù)收集和演示，以促進(jìn)質(zhì)量工具用于優(yōu)化質(zhì)量改進(jìn)而著稱，后來介紹到其他國家，把它移植到安全分析方面，成為一種重要的事故分析方法。它是利用“頭腦風(fēng)暴法”，集思廣益，找出各特性要因，按相互關(guān)聯(lián)性整理而成的層次分明、條理清楚，并以標(biāo)出重要因素的圖形來表示，它能幫助我們集中注意心搜尋產(chǎn)生問題的根源，是一種透過現(xiàn)象看本質(zhì)的分析方法[7]。

1.2 無水氟化氫泄露事故魚刺圖分析

無水氟化氫泄露事故原因是多方面的，我們可以利用安全系統(tǒng)工程理論從人、機(jī)、環(huán)、管四個方面進(jìn)行考慮[8]：

首先“環(huán)”方面應(yīng)考慮當(dāng)?shù)靥鞖夂偷刭|(zhì)情況；其次是“人”的方面，我們需要考慮操作人員是否具備相應(yīng)的安全操作知識，以及是否疏忽大意未及時發(fā)現(xiàn)或匯報不安全因素；然后是“管”，應(yīng)該考慮當(dāng)?shù)乇O(jiān)管部門對企業(yè)的管理是否完善，以及企業(yè)管理者是否制定了完善的安全措施，對無水氟化氫接觸人群的安全教育是否落實，對無水氟化氫危害的預(yù)防措施是否到位；最后是“機(jī)”，即為裝卸儲存的設(shè)備、技術(shù)方面是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)以上四個方面可以編制魚刺圖，如圖1所示。

圖1 無水氟化氫泄露事故魚刺圖

從圖1中可以看出發(fā)生無水氟化氫泄露事故的主要原因有以下四點：(1)無水氟化氫裝卸儲存人員的安全知識缺乏，安全意識淡薄，導(dǎo)致不能及時發(fā)現(xiàn)或匯報不安全因素，以及操作人員未按照規(guī)定進(jìn)行操作，導(dǎo)致無水氟化氫泄露；(2)無水氟化氫裝卸儲存工藝設(shè)備未按規(guī)定進(jìn)行檢修保養(yǎng)，導(dǎo)致設(shè)備傳感器失效，發(fā)生無水氟化氫泄露事故。(3)當(dāng)?shù)氐奶鞖夂偷刭|(zhì)條件，是否存在極端天氣，以及地震等是否頻發(fā)；(4)無水氟化氫的存儲管理制度不健全，管理人員失職，導(dǎo)致安全教育未落實，安全檢查不到位等問題，并最終造成無水氟化氫泄露。

2 無水氟化氫泄露事故樹分析

2.1 事故樹分析方法簡介

事故樹分析法(Accident Tree Analysis)又稱故障樹分析法，它是一種演繹推理的安全系統(tǒng)分析方法。從需要分析的特定事故或故障(頂上事件)開始，層層分析其發(fā)生原因，直到找出事故的基本原因(底事件)為止[9]。

2.2 事故樹分析

無水氟化氫儲罐區(qū)是危險化學(xué)品重大危險源，若發(fā)生泄露，具有中毒、腐蝕的危險。無水氟化氫泄露可由多種原因引起，也可能只有一種原因。氟化氫泄露事故一般為氟化氫儲罐溫度升高、壓力升高，導(dǎo)致安全閥泄放，若超過設(shè)計壓力，可能導(dǎo)致儲罐破裂、管道閥門泄漏。將以上分析結(jié)果與魚刺圖分析結(jié)論相結(jié)合，再根據(jù)事故樹編制原理編制相應(yīng)事故樹，如圖2所示。

圖2 無水氟化氫泄露事故樹

表1 事件清單及編號

2.2.1 計算最小割集

計算可得該事故樹有以下7個最小割集：

E1={X1}；E2={X3}；E3={X4，X5，X6}；E4={X7}；E5={X2}；E6={X9，X10}；E7={X8}。

2.2.2 計算最小徑集

首先可畫出成功樹，如圖3所示。

圖3 無水氟化氫泄露事故成功樹

計算可得該事故樹有以下6個最小徑集：

P1={X1，X2，X3，X4，X7，X8，X9}；P2={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X9}；

P3={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X9}；P4={X1，X2，X3，X4，X7，X8，X10}；

P5={X1，X2，X3，X5，X7，X8，X10}；P6={X1，X2，X3，X6，X7，X8，X10}。

2.2.3 計算結(jié)構(gòu)重要度

結(jié)構(gòu)重要度公式如下：

式中k為最小割集總數(shù)，kj為第j個最小割集，nj為第kj個最小割集的基本事件數(shù)。根據(jù)公式(1)計算得到底事件結(jié)構(gòu)重要度排序如下：

I{X1}=I{X2}=I{X3}=I{X7}=I{X8}>I{X9}=I{X10}>I{X4}=I{X5}=I{X6}

通過分析可以看出，閥門密封失效、違章操作、溫度計失效、壓力表失效、供電不足是無水氟化氫泄露的最重要的因素，其次是操作人員操作不熟練、無危險意識，沒有預(yù)防無水氟化氫泄露的知識與意識，最后是缺乏完善的管理制度、安全管理不嚴(yán)格和安全教育培訓(xùn)不到位。無水氟化氫儲罐的維修保養(yǎng)是預(yù)防無水氟化氫泄露的最重要的因素，要確保儲罐的正常運行。

3 安全對策措施建議

由事故樹分析結(jié)果可知共有7個割集，6個徑集，即導(dǎo)致頂事件發(fā)生的可能性有7種，而避免頂事件發(fā)生的措施有6種，因此可以從以下方面采取相應(yīng)的措施。

(1)定期檢查儲罐安全閥、溫度計、壓力表，確保儲罐安全閥、溫度計、壓力表的正常運行；(2)定期對技術(shù)人員進(jìn)行安全知識培訓(xùn)，提高相關(guān)人員的安全意識與操作水平；(3)制定嚴(yán)格的安全管理制度，要求相關(guān)人員嚴(yán)格執(zhí)行，降低無水氟化氫泄露事故的發(fā)生概率；(4)合理設(shè)計儲罐位置，避免極端天氣引起泄露?？梢圆扇∫陨弦环N措施，或者多種措施綜合治理。此外，企業(yè)還要編制應(yīng)急預(yù)案，一旦發(fā)生泄露事故，應(yīng)立即按照預(yù)案內(nèi)容，采取措施，控制事故，減少事故帶來的損失。

4 結(jié)論

本文在文獻(xiàn)檢索的基礎(chǔ)上，運用安全系統(tǒng)工程理論中的魚

刺圖和事故樹的方法對無水氟化氫事故進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析，得到以下結(jié)論。(1)采用魚刺圖分析方法，從人、機(jī)、環(huán)、管四個方面四個方面粗略分析了無水氟化氫泄露的因素；(2)采用事故樹分析方法對無水氟化氫泄露事故進(jìn)行了較為深入的分析，分析得出7個最小割集和6個最小徑集，并對10個底事件的結(jié)構(gòu)重要度進(jìn)行了計算和排序，得出閥門密封失效、違章操作、溫度計失效、壓力表失效、供電不足是無水氟化氫泄露的最重要的因素；(3)根據(jù)魚刺圖和事故樹分析的結(jié)果，從四個方面的制定了相應(yīng)的對策措施，為無水氟化氫的安全儲存提供參考。