化工企业中事故树分析法应用举例

孟泉成

天津市津能工程管理有限公司，天津市300184

摘要 化工企业中涉及化工生产过程的化学反应常常伴随着高温、高压、高浓度的苛刻条件下进行的，反应系统稍有偏差便会发生事故。因此化工企业生产过程需要精确细致的把握反应进度、识别危险因素、准确掌握反应条件控制、实时远传监测反应数据。伴随着化工企业为提高效率采用自动化批量生产和工艺配方技术的更新变化，致使生产厂区内潜在隐患大大增加，提高了反应失控的可能性，从而导致的反应容器破裂和爆炸事故时有发生。利用事故树进行模拟事故分析，有助于帮助我们研究事故发生的机理，从而探究减少事故发生的技术路径。

关键词：化工企业；事故树；爆炸

R公司是涉及化学危险品生产制造、仓储、运输物流、销售的综合性化工企业。此次研究针对R公司发生的一起由于生产车间的反应釜在物料加装错误时发生剧烈化学反应从而引起反应釜超压破裂，致使大量参与反应的物料泄漏，由于高温的原因系统含有较大能量，最终导致爆燃，爆燃又引爆了周边的易燃易爆物质，从而导致危险化学品连环爆炸致人死亡事故，拟选择“危险化学品连环爆炸致人死亡”作为顶上事件T。而引起危险化学品爆炸事故发生最主要的直接原因就是反应物料加装错误、反应釜超压破裂、安全装置失效导致易燃介质的泄漏、引爆所需能量以及存在其他易燃易爆物质产生殉爆这五个原因之间虽然也包含部分因果关系，但其同时出现就会导致爆燃事故的发生。换句话说，这五个事件中任何一个不出现，均不会发生大规模连环爆炸事故。然后再以这五个原因为第二级的事件,再采用类似方法（如怎样造成的物料投放错误？）继续深入分析，直到找到能够涵盖各层级出现事件的基本事件为止。经过梳理，R公司导致连环爆炸的基本事件如下表所示。

表1  化工企业R公司反应釜生产车间运行中危险化学品连环爆炸致人死亡基本事件表

序号	事件	序号	事件
X01	安全附件不合格	X23	应急处置救援不当
X02	安全附件未定期检验	X24	人员未接受安全和应急知识培训
X03	突然急剧超压造成附件损坏	X25	救援设备设施配置不足
X04	存储危化品间距不足	X26	作业人员未保持作业距离
X05	危化品存储品种错误	X27	管理制度不健全
X06	生产隔间（分区）不满足防火防爆要求	X28	管理制度执行不到位
X07	库房不满足防火防爆要求	X29	未按要求佩戴防护用品
X08	一次爆炸足够高温	X30	防护用品过期
X09	一次爆炸足够高压	X31	防护用品质量不合格
X10	一次性存放过多危化品	X32	人员操作错误
X11	无包装及临时防爆措施	X33	温度系统控制失灵
X12	存储介质易爆	X34	压力系统控制失灵
X13	多种物质混合存储易爆	X35	投料设备故障
X14	易燃物质引爆易爆物质	X36	某种原料库存不足
X15	物质变质或变性后易爆	X37	反应釜未定期维护保养
X16	作业人员巡视不到位	X38	电力系统故障
X17	作业人员不熟悉存储操作规程	X39	控制系统故障
X18	一次爆炸产生大规模持续性火灾	X40	出厂未试验导致不合格
X19	管理人员疏忽大意	X41	生产过程中人为原因损坏
X20	外来人员进入生产区	X42	反应釜存在隐患未检修
X21	厂内无关人员进入生产区	X43	反应釜服役超期
X22	应急预案不健全	X44	紧急停车设备失灵

根据上述事件绘制事故树，并且简化至最标准规范的格式，可以得到图1：

图1  化工企业R公司反应釜生产车间以危险化学品连环爆炸致人死亡为顶上事件的事故树绘制

通过对事故树的最小割集、最小径集、结构重要度与顶上事件发生概率的计算，我们可以得出如下结论：

1. 最小割集的数量繁多，这说明造成事故发生的路径非常多，很难完全杜绝，但另一方面，如果能通过系统优化根除某一基本事件发生的可能性，则会大大减少顶上事件的最小割集群，我们可以看到三个分支中间事件的M1事件有87个最小割集，M2事件有84个最小割集，M3事件有12个最小割集，根据各个基本事件的不重叠性和不对称性，则以M1、M2、M3为中间事件的顶上T事件应具有最小割集数量为：87×84×12=87696个！其数量如此之大难以彻底防范；
2. 通过对事故树的对偶原则可以推导出成功树，计算最小径集，最小径集越多，系统越安全，以T为顶上事件的最小径集经计算只有9组（其中M1占4组，M2占4组，M3占1组），在如此庞大的系统中，属于非常少的数量，故系统危险度较高；
3. 绝大部分的基本事件属于可杜绝和可改进层面，如果能把这些基本事件降低到一定值以下，如可杜绝事件概率降低至原来概率的30%，可改进事件概率降低至原来概率的70%，则顶上事件发生的概率将显著下降,若能彻底杜绝可杜绝事件的发生，甚至有可能中断部分事故链条，大大降低最小割集数量，控制顶上事件发生概率在一个较低水平；
4. 通过分析事故的结构重要度，发现了所有基本事件按重要度大小分为几个层级，重要度越大，越应该被关注，优先控制其发生频率。此外，处在结构重要度中间层和底层的基本事件数量较多，且越靠近底层，有数量越多的趋势，这也比较符合事故树的一般模型；
5. 处于同层位阶，可完全调换顺序不影响输出结果的两个基本事件，其概率重要度相等。概率重要度相等的事件，其临界重要度也必然相等，而概率重要度数值相近的事件，其临界重要度数值未必相近，反之亦然；
6. 通过对几个概念的综合分析，发现结构重要度是最小割集与最小径集之间的纽带，结构重要度高，在最小割集中出现的次数就越多，在最小径集的集合中并列事件越少（如案例中的X44），反之亦然，这样可以互相检查是否输出错误；
7. 通过改良后的事故树模型可以发现，化工企业解决安全隐患时一定要从结构重要度和发生概率高的隐患下手，这样整改后成效才会显著。当然，结合成本控制论的内容，同等结构度和概率的情况下优先解决人自身出现的问题（人的不安全行为和管理问题），更加符合经济合理、成本最优的原则。

通过上述规律性的结论给我们的启示，下一步，我们要结合R公司的痛点来解决风险隐患问题，提升其安全管理水平。根据前期的分析结果，我们给出了两点对策：一方面是减少基本事件的数量；另外一方面是降低现有基本事件的发生概率。有了这两点方向，就要找出哪些基本事件属于可杜绝、哪些基本事件属于可改进。鉴于短期内，由于优化管理的迟滞性，很难根除所有“可杜绝”类的基本事件。结合事故树模型，向R公司给出相应治理对策以后，R公司积极建立健全各项管理制度与操作规程，从而减少基本事件和中间事件的发生。

参考文献：

[1]张小浩. 基于事故树分析法的企业安全生产风险管理研究[D].安徽财经大学,2020.

[2]王楷. 基于事故树分析的压力管道风险评价方法研究[D].武汉理工大学,2009.

[3]何赛. 基于事故树分析方法的钻井液漏失主因诊断[D].西南石油大学,2017.