煤化工过程安全和环境性能评价方法

2020-01-14刘镭，曲冰，兰雨

化工设计通讯 2020年3期

刘镭，曲冰，兰雨

（鞍山钢铁集团有限公司劳动卫生研究所，辽宁鞍山 114031）

煤化工生产行业的规模在当今社会之中正呈现出不断增长的趋势，但是随之而来的就是巨大的碳排放量、耗水量以及各种安全事故等问题。这些问题不仅严重影响到煤化工企业的发展，同时也对人们的生活环境乃至身体健康带来了严重威胁。因此，伴随着煤化工行业的发展，安全以及环境性能的评价也变得尤为重要。

1 煤化工行业的安全问题和环境问题分析

1.1 安全问题分析

首先，煤化工的生产工艺，通常会涉及到很多高温、高压和高精度的流程，各个工序之间需要达到紧密的连接效果，且需要进行连续性的作业，而这些作业又通常会处在封闭的环境之下，工作人员很难观察到其内部的实际情况，这就使得作业的安全性难以得到有效保障。其次，在煤化工的生产之中，通常会涉及到很多有毒有害的化学品以及催化剂，这些物质对于煤化工生产过程的安全性始终有着潜在的威胁作用。最后，在煤化工企业的生产过程中，通常需要很多先进的仪器设备，而由于目前煤化工行业之中相关的技术规范依然不够完善，所以在这些设备的具体应用过程中，由于操作不当或维护不当所带来的安全隐患也是值得重视和解决的问题[1]。

1.2 环境问题分析

就目前的煤化工行业发展而言，首先需要解决的一个问题就是水需求量大，比如在甲醛的合成过程中，每合成1t 甲醛通常需要5～6t 的水，而随着产业链条的不断加长，煤化工行业的耗水量也在不断增加，缺水问题会日益显著。其次是空气污染问题，这也是煤化工企业对当今环境所带来的一个重要威胁。因为煤化工行业的污染物排放种类很多，这些污染物如果未经过合理处理，或者是在处理不当的情况下就排放到空气之中，将会加剧空气污染情况，严重破坏大气环境，并对人体健康带来极大危害。

2 煤化工过程的安全评价方法

安全性评价指标就是安全评价或者是风险评价，该评价指标于二十世纪三十年代起源，并在二十世纪六十年代得到了完善。安全性评价指标起先仅仅应用在美国的军事工业之中，直到二十世纪七十年代，英国才率先提出了“本质安全”这一概念，也就是在工艺、技术、设备或设施等方面来防止危险事故发生。随着煤化工行业的不断发展，安全评价方法也开始在其安全性能的评价之中得以广泛应用。

2.1 道化学公司火灾与爆炸指数法

该评价方法的基本原理是借助于物质系数来代表标准状态之下重要物质火灾、爆炸或者是能量释放所产生的危险性，并以此来实现火灾爆炸指数的计算。在煤化工行业之中，这种安全性能评价方法比较成熟，且容易掌握[2]。应用这种方法，可以对煤化工生产之中的工艺、设备安全性进行定量分析。但是这一方法对于管理方面的因素却没有过多的考虑。

2.2 英国ICI公司的蒙德法

这种评价方法是建立在道化学公司安全评价的基础上而发展出的一种方法，并在此基础上实现了一些补偿系数的发展。将该方法应用到煤化工行业的安全性能评价之中，可以做出比道化学评价方法更加全面的工艺、设备安全性评价。但是这种方法在安全影响因素的定量因素数值表达方面有着一定的争议，数据库之中也缺乏足够的基础数据案例作为支撑。

2.3 本质安全原型指标评价方法

该评价方法首次将煤化工过程之中的本质安全按照总量、毒性、易燃性以及爆炸性这四个指标进行划分。将该方法应用到煤化工行业的安全性能评价之中，将会使其安全指标得到更加清晰明确的分类。但是该方法对过程安全以及环境和健康的危害考虑不足，评价的指标也比较单一。

2.4 本质安全指标评价方法

该方法是基于本质安全原型评价方法而发展的一种安全评价方法，在不改变原型评价方法结构的情况下，将主副反应热、腐蚀性以及化学作用的评价添加到指标体系之中，同时也将安全结构以及设备安全添加到过程指标的评价体系之中。将该方法应用到煤化工行业的安全性能评价中，不仅会让本质安全指标的范围得以进一步扩大，同时也可以让结构安全以及设备安全得到全面考虑，进而让指标体系实现进一步的健全，但是该指标之中的等级以及权重划分依然比较主观，可比性不够强。

2.5 i-safe评价法

该评价方法包括两个部分，其一是化学指标的评价，其二是反应指标的评价。在化学指标评价之中，主要有NFPA反应等级评价、毒性评价、易燃性评价、爆炸性评价。在反应指标评价之中，主要有温度评价、反应热评价、压力评价、产量评价。同时，该方法也对最坏化学指标和最坏反应指标进行了明确定义。将该评价方法应用到煤化工行业的安全性能评价之中，可以对有着近似本质安全分数的不同过程进行明确区分；但是该方法没有连续的指标区间，指标的评价也比较孤立，且未进行权重的设置。

2.6 EHS一体化评价方法

该评价方法的原理是对煤化工过程的安全、环境以及健康这三个方面的指标进行综合考虑。将该方法应用到煤化工行业的安全性能评价之中，可以让环境、健康以及安全方面得到更加全面的评价。但是该评价方法之中并未涉及到相关结构以及设备等方面的危害评价，所以也有着一定程度的局限性。

3 煤化工过程的环境性能评价方法

环境风险性能的评价方法主要发展轨迹有三个阶段，其一是概率分析，其二是实时后果分析，其三是事件之后的风险分析。在过去，环境风险性能的分析主要侧重于对风险概率以及事故之后的风险进行分析，直到二十世纪的九十年代，环境风险性能的评价才开始重新审视防止工业污染的重要性，而环境治理也终于由传统的污染治理朝着环境友好型的工艺技术发展，通过对生产过程的控制，让污染物的产生从源头上得到有效遏制[3]。因为煤化工过程的设计、建设以及运营是一个有着较长流程且十分复杂的过程，加之煤化工过程自身的多样化特征及其与各种环境因素之间复杂的关系，使得煤化工过程之中的环境性能评价也十分复杂。

3.1 层次分析法

该方法的基本原理是借助于通讯和座谈的方式，向相关的专家学者等咨询各种评价因子权重的分配，并通过数学解析的方法进行权重确定。这是一种半定量的评价方法，可以对煤化工过程的环境性能进行比较严密的分析。但是该方法的计算过程可能会涉及到很多复杂的因素。

3.2 分类评价法

该方法主要是将煤化工废物对于环境的影响按照大气、水、固体污染、大气层消耗、温室效应、光化学氧化进行划分，并基于生产时间或周期对煤化工废物给环境带来的影响进行加和。通过这种方法，可以让煤化工对各方面的环境影响得到比较全面的分析；但是这种方法的计算不够精确，容易出现漏算情况。

3.3 环境危害质数评价法

该方法主要是通过SEHI 来表示某特定物质对于环境的影响，SEHI 就是各种废物排放量与其对环境影响之间的加和。通过这种评价方法，可以让危险源得到定量的评估，不仅可以对各种危险源自身的特征进行评价，同时也可以对不同危险源之间的质数进行比较，是一种比较综合的评价方法，但是该方法在单独某一个方面影响因素的衡量之中并不适用。