趙 潤

四川通達(dá)化工有限責(zé)任公司(四川達(dá)州，635000)

引言

作為工業(yè)炸藥生產(chǎn)的主要原材料，硝酸銨具有來源廣泛、價(jià)格低廉、安全性好的特點(diǎn)[1]。2010 年，工業(yè)和信息化部提出采用液體硝酸銨代替固體硝酸銨制備工業(yè)炸藥[2]，此后，液體硝酸銨(硝酸銨溶液)在工業(yè)炸藥生產(chǎn)中得到逐步推廣。2020 年，全國硝酸銨總產(chǎn)量為449.8 萬t；其中，硝酸銨溶液產(chǎn)量181.6 萬t，占硝酸銨總產(chǎn)量的40.37%[3]。2020年，民爆行業(yè)對硝酸銨的需求量約為380 萬t，占全國硝酸銨總產(chǎn)量的84.48%；其中，硝酸銨溶液需求量約占總需求量的37.00%。另據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，全國有生產(chǎn)硝酸銨溶液(作為商品銷售)的企業(yè)17 家，占硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)的80.00%[4]。2020年，全國183 個(gè)炸藥生產(chǎn)單位中有78 個(gè)使用硝酸銨溶液，占比42.60%；其中，長江以南地區(qū)炸藥生產(chǎn)企業(yè)硝酸銨溶液使用量占全國炸藥生產(chǎn)企業(yè)硝酸銨溶液總用量的73.00%[5]。

在硝酸銨溶液大范圍使用、大容量儲(chǔ)存的背景下，有必要對工業(yè)炸藥生產(chǎn)中高溫、高濃度硝酸銨溶液的儲(chǔ)存安全性進(jìn)行研究。以某公司工業(yè)炸藥生產(chǎn)用硝酸銨溶液儲(chǔ)罐為研究對象，采用道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法進(jìn)行評估，探討現(xiàn)有安全措施的有效性和可行性。

1 道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法

道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法[6]:根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)資料、物質(zhì)潛在能量和現(xiàn)有安全措施，以選定工藝單元中主要物質(zhì)的潛在危險(xiǎn)能量為基礎(chǔ)，對生產(chǎn)工藝條件、過程和設(shè)備設(shè)施的潛在火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)和反應(yīng)危險(xiǎn)進(jìn)行定量評價(jià)，從而預(yù)測事故可能導(dǎo)致的最大危害和停產(chǎn)損失。

道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法的評價(jià)程序如圖1所示。

1.1 選定工藝單元

選定硝酸銨溶液儲(chǔ)罐為評價(jià)工藝單元，加料管路、放料管路不在評價(jià)范圍內(nèi)。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐為不銹鋼材質(zhì)，位于工房外的獨(dú)立、敞開區(qū)域，并設(shè)置有應(yīng)急泄漏收集圍堰。硝酸銨溶液由泵從運(yùn)輸槽車上泵入儲(chǔ)罐，當(dāng)生產(chǎn)需要時(shí)，通過管道自流放入水相溶液儲(chǔ)罐，硝酸銨溶液加料、放料管道設(shè)置有蒸汽夾套保溫、隔熱及壓縮空氣吹掃等設(shè)施。

1.2 確定物質(zhì)系數(shù)

物質(zhì)系數(shù)(material factors，MF)是反應(yīng)物質(zhì)在燃燒、其他化學(xué)反應(yīng)過程中造成火災(zāi)、爆炸時(shí)放出能量多少的特征參數(shù)，用FM表示。可根據(jù)危險(xiǎn)物質(zhì)的易燃危險(xiǎn)性系數(shù)NF和反應(yīng)危險(xiǎn)性系數(shù)NR確定，并依照溫度修正后選定。硝酸銨的物質(zhì)系數(shù)及特性如表1 所示。

表1 硝酸銨的物質(zhì)系數(shù)和特性Tab.1 Material parameters and properties of ammonium nitrate

1.3 確定工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)[7-8]

工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3包含一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)F1和特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2。一般工藝危險(xiǎn)是事故損失的主要確定因素；特殊工藝危險(xiǎn)是事故概率的主要影響因素，特殊的工藝過程是造成火災(zāi)、爆炸等的重要原因。

1.3.1 一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)

1)放熱化學(xué)反應(yīng)危險(xiǎn)系數(shù)。根據(jù)《道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)方法》(以下簡稱為《評價(jià)方法》)的規(guī)定，若選定工藝單元有化學(xué)反應(yīng)過程，則選取該危險(xiǎn)系數(shù)。硝酸銨溶液儲(chǔ)存過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

2)吸熱反應(yīng)危險(xiǎn)系數(shù)。雖然硝酸銨溶液在儲(chǔ)存過程中無化學(xué)反應(yīng)，但需要用蒸汽對硝酸銨溶液進(jìn)行加熱保溫，防止其析晶、結(jié)晶?！对u價(jià)方法》規(guī)定，當(dāng)吸熱反應(yīng)的能量是由固體、液體或氣體燃料提供時(shí)，系數(shù)為0.40。因此，選定吸熱反應(yīng)危險(xiǎn)系數(shù)為0.40。

3)物料處理與輸送危險(xiǎn)系數(shù)。此項(xiàng)一般用于評價(jià)易燃液體、氣體、NF=3 或NF=2 的可燃性固體、以及人工加料時(shí)空氣進(jìn)入設(shè)備可引起燃燒反應(yīng)的物質(zhì)。硝酸銨溶液儲(chǔ)存過程不涉及易燃液體和可燃固體，空氣進(jìn)入不會(huì)造成危險(xiǎn)。因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

4)封閉式或室內(nèi)工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)。該項(xiàng)主要用于評價(jià)易燃液體、氣體、粉塵處于封閉或室內(nèi)環(huán)境且沒有設(shè)置機(jī)械通風(fēng)或通風(fēng)不合理的工藝單元。硝酸銨溶液儲(chǔ)存過程中雖然會(huì)釋放一定量的氨，但因?yàn)樵搩?chǔ)罐在室外敞開空間，危險(xiǎn)性很低。因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

5)通道危險(xiǎn)系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，選定的生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施附近必須有救援車輛的緊急通道，且至少要在兩個(gè)方向上設(shè)置，其中至少有一條通向公路。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐設(shè)置在室外獨(dú)立區(qū)域，設(shè)有緊急救援通道并靠近公路，符合要求，無通道危險(xiǎn)因素。因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

6)排放和泄漏控制危險(xiǎn)系數(shù)。該危險(xiǎn)系數(shù)主要適用于易燃、可燃液體大量排放或泄漏可能影響附近設(shè)備設(shè)施的場合，僅適用于工藝單元中閃點(diǎn)小于60 ℃或操作溫度大于其閃點(diǎn)的物料。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐設(shè)有圍堰，且儲(chǔ)罐周圍無其他重要設(shè)備設(shè)施，硝酸銨溶液泄漏后很快結(jié)晶，不會(huì)造成損害。因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

將基本系數(shù)1.00 和選定的各項(xiàng)危險(xiǎn)系數(shù)相加，得到一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)F1=1.40。

1.3.2 特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)

1)毒性物質(zhì)危險(xiǎn)系數(shù)。硝酸銨健康危害系數(shù)NH=0。根據(jù)美國消防協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)NFPA 704 對物質(zhì)的毒性分類可知，NH=0 表明物質(zhì)在火災(zāi)時(shí)有一般可燃物的危險(xiǎn)，除此外，短時(shí)間的接觸并不會(huì)造成其他危害。因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

2)負(fù)壓操作危險(xiǎn)系數(shù)。該項(xiàng)主要考慮系統(tǒng)中泄漏進(jìn)入空氣會(huì)造成相應(yīng)危害的情況。硝酸銨溶液儲(chǔ)存過程為常壓，且空氣的進(jìn)入不會(huì)對硝酸銨溶液造成影響。因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

3)易燃范圍內(nèi)及接近易燃范圍的操作危險(xiǎn)系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，某些操作導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，形成易燃混合物，會(huì)引發(fā)危險(xiǎn)時(shí)才選定該項(xiàng)系數(shù)。硝酸銨溶液儲(chǔ)存過程為常壓，空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐不會(huì)造成危險(xiǎn)。因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

4)粉塵爆炸危險(xiǎn)系數(shù)。該項(xiàng)適用于含有粉塵處理的單元。硝酸銨溶液儲(chǔ)罐單元不涉及粉塵，因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

5)壓力危險(xiǎn)系數(shù)。當(dāng)工況壓力高于環(huán)境壓力有造成高速泄漏的可能時(shí)，需選定壓力危險(xiǎn)系數(shù)。硝酸銨溶液儲(chǔ)存過程為常壓，根據(jù)式(1)確定操作初始的壓力危險(xiǎn)系數(shù)。式中:X為壓力，kPa；Y為壓力危險(xiǎn)系數(shù)。

將X=101.325 kPa 代入式(1)中，計(jì)算得到壓力危險(xiǎn)系數(shù)為0.16。因此，該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的壓力危險(xiǎn)系數(shù)選定為0.16。

6)低溫危險(xiǎn)系數(shù)。該項(xiàng)一般適用于碳鋼、其他金屬在低溫條件下發(fā)生脆性變形等情況。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐采用不銹鋼材質(zhì)，且儲(chǔ)存過程中不會(huì)出現(xiàn)低溫的情況，因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

7)易燃和不穩(wěn)定物質(zhì)量危險(xiǎn)系數(shù)。該項(xiàng)主要用于分析選定單元中易燃物質(zhì)和不穩(wěn)定物質(zhì)的數(shù)量與其危險(xiǎn)性的相互關(guān)系。

《評價(jià)方法》規(guī)定:工藝過程中的液體和氣體主要為易燃?xì)怏w和液體、閃點(diǎn)低于60 ℃的可燃液體、液化易燃?xì)?、閉杯閃點(diǎn)大于60 ℃且操作溫度高于其閃點(diǎn)的可燃液體和化學(xué)活性物質(zhì)；儲(chǔ)存過程中的液體或氣體一般為儲(chǔ)存環(huán)境中的易燃和可燃液體、氣體或液化氣等；儲(chǔ)存過程中的可燃固體及工藝中的粉塵一般為儲(chǔ)存環(huán)境中的固體物質(zhì)和選定工藝單元中的粉塵類物質(zhì)。

根據(jù)以上規(guī)定，將硝酸銨溶液分別按儲(chǔ)存的可燃固體和化學(xué)活性物質(zhì)計(jì)算其危險(xiǎn)系數(shù)，最后取較大值作為本項(xiàng)危險(xiǎn)系數(shù)。

將硝酸銨溶液換算成硝酸銨固體計(jì)算其危險(xiǎn)系數(shù)。硝酸銨溶液密度按1.4 g/cm3計(jì)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為94%。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐容量80 m3，經(jīng)計(jì)算，純硝酸銨的質(zhì)量為105 280 kg。《評價(jià)方法》規(guī)定，當(dāng)物質(zhì)的堆積密度大于160.2 kg/m3時(shí)，可按式(2)計(jì)算危險(xiǎn)系數(shù)Y:

式中:X為物質(zhì)的質(zhì)量，kg。

根據(jù)式(2)，計(jì)算得危險(xiǎn)系數(shù)為0.20。

《評價(jià)方法》規(guī)定，對于NR=2 或更高的不穩(wěn)定物質(zhì)，可用選定單元中物質(zhì)的實(shí)際質(zhì)量的6 倍按式(3)來確定系數(shù)。

根據(jù)式(3)，計(jì)算得危險(xiǎn)系數(shù)為2.20。

因此，取系數(shù)最大的2.20 作為易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)量危險(xiǎn)系數(shù)。

8)腐蝕與磨損危險(xiǎn)系數(shù)。硝酸銨為強(qiáng)酸弱堿鹽，水解呈弱酸性。因該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐及其閥門、儀表、管線等接頭均采用不銹鋼材質(zhì)，所以按0Cr18Ni9(即SUS304)考慮。0Cr18Ni9 不銹鋼在質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～65%的硝酸溶液中腐蝕速率基本小于0.100 mm/a[9]?！对u價(jià)方法》規(guī)定，腐蝕速率小于0.127 mm/a 時(shí)，危險(xiǎn)系數(shù)為0.10。因此，選定該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的腐蝕與磨損危險(xiǎn)系數(shù)為0.10。

9)泄漏-接頭和填料危險(xiǎn)系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，墊片、接頭或軸的密封處及填料處可能是易燃、可燃物質(zhì)的泄漏源，特別是在熱和壓力規(guī)律變化的場所，應(yīng)根據(jù)工藝條件和采用的物質(zhì)選定危險(xiǎn)系數(shù)。選定工藝單元中物料有腐蝕性，可引起密封失效的，系數(shù)為0.40。因硝酸銨溶液有腐蝕性，容易造成密封失效，因此該危險(xiǎn)系數(shù)選定為0.40。

10)明火設(shè)備的使用危險(xiǎn)系數(shù)。主要適用于易燃液體、蒸汽或可燃性粉塵環(huán)境，明火設(shè)備的存在加大了物質(zhì)泄漏后引燃的可能性。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐附近不存在明火設(shè)備，因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

11)熱油交換系統(tǒng)危險(xiǎn)系數(shù)。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐系統(tǒng)無熱油交換裝置，因此，不選定該危險(xiǎn)系數(shù)。

12)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備危險(xiǎn)系數(shù)。硝酸銨溶液儲(chǔ)存過程中需不定時(shí)地?cái)嚢?，防止溶液靜止分層及上、下兩層溫差過大造成析晶、結(jié)晶，因此，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備系數(shù)選定為0.50。

將基本系數(shù)1.00 和選定的各項(xiàng)危險(xiǎn)系數(shù)相加，得到特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)F2=4.36。

該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐工藝單元危險(xiǎn)系數(shù)F3=F1×F2=1.40 ×4.36≈6.10。

1.4 確定火災(zāi)爆炸指數(shù)

火災(zāi)爆炸指數(shù)(fire ＆ explosion index，F(xiàn)＆EI)是用于評估生產(chǎn)過程中發(fā)生事故時(shí)造成損害大小的特征參數(shù)。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的火災(zāi)爆炸指數(shù)E=FM×F3=29 ×6.10=176.90。《評價(jià)方法》規(guī)定，當(dāng)火災(zāi)爆炸指數(shù)大于159 時(shí)，危險(xiǎn)等級(jí)為非常大。因此，該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐單元的危險(xiǎn)等級(jí)為非常大。

1.5 確定暴露區(qū)域

暴露區(qū)域內(nèi)的設(shè)備設(shè)施等可能暴露在選定工藝單元發(fā)生的火災(zāi)、爆炸環(huán)境中?；馂?zāi)、爆炸環(huán)境實(shí)際是以暴露區(qū)域?yàn)榈酌娣e、以暴露半徑為高的圓柱體或球體占據(jù)的空間，該圓柱體體積或球體體積的大小反應(yīng)了火災(zāi)、爆炸事故發(fā)生時(shí)選定工藝單元承受風(fēng)險(xiǎn)的強(qiáng)弱。暴露半徑為0.84 ×火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)，考慮到英制長度單位與通用長度單位的換算系數(shù)為0.304 8，因此，該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的暴露半徑R=(0.84 ×176.90 ×0.304 8)m≈45.29 m，從而暴露區(qū)域面積S=πR2≈6 440.72 m2。

1.6 確定安全措施補(bǔ)償系數(shù)

為防止重大事故的發(fā)生，減小事故概率和危害，設(shè)計(jì)不僅要符合生產(chǎn)要求、工藝要求，而且還要在工藝控制、危險(xiǎn)物質(zhì)隔離、消防設(shè)施等方面采取一定的補(bǔ)償措施。

1.6.1 工藝控制安全措施補(bǔ)償系數(shù)

1)應(yīng)急電源補(bǔ)償系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，該補(bǔ)償系數(shù)適用于儀表電源、控制儀表、攪拌和泵等設(shè)備設(shè)施，具有應(yīng)急電源并能從正常狀態(tài)自動(dòng)切換到應(yīng)急狀態(tài)，且僅當(dāng)應(yīng)急電源與評價(jià)工藝單元中事故控制有關(guān)時(shí)才考慮該系數(shù)。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐儀表系統(tǒng)設(shè)置有應(yīng)急電源，因此，選定應(yīng)急電源補(bǔ)償系數(shù)為0.98。

2)冷卻裝置補(bǔ)償系數(shù)。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐未單獨(dú)設(shè)置冷卻裝置，雨淋裝置在消防設(shè)施中進(jìn)行補(bǔ)償，因此，不予補(bǔ)償。

3)抑爆裝置補(bǔ)償系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，只有突然超壓能防止設(shè)備或建筑物遭受破壞的釋放裝置才給予補(bǔ)償，對于在所有壓力容器上都配備的安全閥、儲(chǔ)罐的緊急排放口等常規(guī)超壓釋放裝置則不考慮補(bǔ)償。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐未單獨(dú)設(shè)置釋放裝置，因此，不予補(bǔ)償。

4)緊急切斷裝置補(bǔ)償系數(shù)。《評價(jià)方法》規(guī)定，異常情況出現(xiàn)時(shí)能緊急停車的方可進(jìn)行補(bǔ)償。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐攪拌電機(jī)電流超限時(shí)可以自動(dòng)停機(jī)，溫度超限時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉蒸汽閥，在緊急情況下放料閥門可以自動(dòng)關(guān)閉。因此，選定補(bǔ)償系數(shù)為0.96。

5)計(jì)算機(jī)控制補(bǔ)償系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，設(shè)置有在線計(jì)算機(jī)以幫助操作者，但計(jì)算機(jī)不直接控制關(guān)鍵設(shè)備或不經(jīng)常用計(jì)算機(jī)操作時(shí)，補(bǔ)償系數(shù)為0.99；具有失效保護(hù)功能的計(jì)算機(jī)直接控制工藝操作時(shí)，系數(shù)為0.97；當(dāng)設(shè)置有關(guān)鍵現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸入的冗余技術(shù)或關(guān)鍵輸入的異常中止功能或有備用的控制系統(tǒng)時(shí)，系數(shù)為0.93。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐控制系統(tǒng)接入工業(yè)炸藥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，且該系統(tǒng)有異常輸入的中止功能，因此，選定補(bǔ)償系數(shù)為0.93。

6)非活潑性氣體保護(hù)補(bǔ)償系數(shù)。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐未設(shè)置惰性氣體保護(hù)、吹掃系統(tǒng)，因此，不予補(bǔ)償。

7)操作規(guī)程/程序補(bǔ)償系數(shù)。根據(jù)《評價(jià)方法》中列舉的操作規(guī)程內(nèi)容及分值，審查發(fā)現(xiàn)，該公司制定的操作規(guī)程不含備用裝置啟動(dòng)條件、低負(fù)荷操作條件的相關(guān)內(nèi)容，計(jì)算得該補(bǔ)償系數(shù)為0.92。

8)化學(xué)活潑性物質(zhì)檢查補(bǔ)償系數(shù)。《評價(jià)方法》規(guī)定，操作人員每年至少獲得一份用于本職工作的活潑性化學(xué)物質(zhì)指南并對現(xiàn)行工藝進(jìn)行檢查，如不能定期提供，則不選取該補(bǔ)償系數(shù)。經(jīng)審查，該公司未對該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐進(jìn)行過化學(xué)活潑性物質(zhì)檢查，因此，不予補(bǔ)償。

9)其他工藝危險(xiǎn)分析補(bǔ)償系數(shù)。該公司每年采用危險(xiǎn)與可操作危險(xiǎn)研究法對工業(yè)炸藥生產(chǎn)線進(jìn)行分析評價(jià)，根據(jù)《評價(jià)方法》的規(guī)定，選定補(bǔ)償系數(shù)為0.94。

將選定的各項(xiàng)補(bǔ)償系數(shù)相乘，取工藝補(bǔ)償系數(shù)C1=0.76。

1.6.2 危險(xiǎn)物質(zhì)隔離安全措施補(bǔ)償系數(shù)

1)遙控閥補(bǔ)償系數(shù)。《評價(jià)方法》規(guī)定，當(dāng)單元有遙控的切斷閥以便在緊急情況下能迅速地將儲(chǔ)罐、容器及主要輸送管線隔離時(shí)，系數(shù)為0.98；閥門每年至少更換一次時(shí)，系數(shù)為0.96。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐放料閥采用氣動(dòng)閥門，在生產(chǎn)線控制室集中遠(yuǎn)距離控制，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)可在控制室關(guān)閉閥門，不壞不換。因此，選定補(bǔ)償系數(shù)為0.98。

2)卸料、排空裝置補(bǔ)償系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，若備用儲(chǔ)槽能安全地直接接受工藝單元內(nèi)的物料時(shí)，系數(shù)為0.98。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐周圍設(shè)有圍堰以處理硝酸銨溶液的緊急排放，圍堰容量符合要求，因此，選定補(bǔ)償系數(shù)為0.98。

3)排放系統(tǒng)補(bǔ)償系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，儲(chǔ)罐四周有堤壩以容納泄漏物時(shí)，不予補(bǔ)償。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐四周設(shè)有圍堰，因此，不予補(bǔ)償。

4)連鎖裝置補(bǔ)償系數(shù)。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐設(shè)有超溫、液位超限、電流超限報(bào)警停機(jī)等安全連鎖裝置，因此，選定該補(bǔ)償系數(shù)為0.98。

將選定的各項(xiàng)補(bǔ)償系數(shù)相乘，取危險(xiǎn)物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)C2=0.94。

1.6.3 消防設(shè)施安全措施補(bǔ)償系數(shù)

1)泄漏檢測裝置補(bǔ)償系數(shù)。《評價(jià)方法》規(guī)定，該項(xiàng)主要適用于可燃?xì)怏w，在安裝可燃?xì)怏w檢測裝置后，予以補(bǔ)償。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐不涉及可燃?xì)怏w，因此，不予補(bǔ)償。

2)鋼結(jié)構(gòu)補(bǔ)償系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)采用防火涂層時(shí)，所有的承重鋼結(jié)構(gòu)都要涂覆，且涂覆高度至少為5 m，此時(shí)補(bǔ)償系數(shù)為0.98，涂覆高度越高，補(bǔ)償系數(shù)越小；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選取和防火涂層相同的危險(xiǎn)系數(shù)，從消防安全方面考慮，應(yīng)優(yōu)先選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐為不銹鋼材質(zhì)，圍堰采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此，選定補(bǔ)償系數(shù)為0.98。

3)消防水供應(yīng)系統(tǒng)補(bǔ)償系數(shù)。《評價(jià)方法》規(guī)定，消防水壓≥690 kPa(表壓)時(shí)，補(bǔ)償系數(shù)為0.94；水壓＜690 kPa 時(shí)，補(bǔ)償系數(shù)為0.97。當(dāng)有獨(dú)立的備用電源用于消防水供應(yīng)且能保證最大水量時(shí)，可以采用該補(bǔ)償系數(shù)，否則不選取該補(bǔ)償系數(shù)。該公司消防水源為高位水池，兩路供水，環(huán)狀管網(wǎng)，壓力低于690 kPa，因此，選定補(bǔ)償系數(shù)為0.97。

4)特殊滅火系統(tǒng)補(bǔ)償系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，特殊滅火系統(tǒng)包括二氧化碳、鹵代烷滅火系統(tǒng)及煙火探測器、防爆墻、防爆小屋等建(構(gòu))筑物或設(shè)施。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐未設(shè)置特殊滅火系統(tǒng)，因此，不予補(bǔ)償。

5)灑水滅火系統(tǒng)補(bǔ)償系數(shù)。《評價(jià)方法》規(guī)定，因?yàn)闉⑺疁缁鹣到y(tǒng)是由許多部件組成，其中任何一個(gè)部件出現(xiàn)故障，都可能完全或部分影響系統(tǒng)的功能，因此，給予其最低補(bǔ)償系數(shù)0.97。當(dāng)室內(nèi)環(huán)境中使用的干、濕管噴灑滅火系統(tǒng)處于非常危險(xiǎn)環(huán)境，設(shè)計(jì)流量＞14.3 L/(min·m2)時(shí)，干管補(bǔ)償系數(shù)為0.81，濕管補(bǔ)償系數(shù)為0.74。因該儲(chǔ)罐內(nèi)部設(shè)有消防雨淋裝置，當(dāng)溫度超限時(shí)雨淋裝置可自動(dòng)開啟進(jìn)行降溫，噴水強(qiáng)度≥16 L/(min·m2)，管道為濕式系統(tǒng)，因此，選定補(bǔ)償系數(shù)0.74。

6)水幕系統(tǒng)補(bǔ)償系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，在點(diǎn)火源和可能泄漏的氣體之間設(shè)置自動(dòng)噴水幕，可以有效降低點(diǎn)燃可燃?xì)怏w的概率；為保證系統(tǒng)有充裕的檢測時(shí)間并自動(dòng)啟動(dòng)水幕，水幕與泄漏源之間的距離至少需23 m。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐未設(shè)置水幕系統(tǒng)，因此，不予補(bǔ)償。

7)泡沫滅火裝置補(bǔ)償系數(shù)。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐未設(shè)置泡沫滅火裝置，因此，不予補(bǔ)償。

8)手提式滅火器和噴水槍補(bǔ)償系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，若配備有與火災(zāi)危險(xiǎn)相適應(yīng)的手提式或移動(dòng)式滅火器時(shí)，補(bǔ)償系數(shù)為0.98；單元內(nèi)有泄漏大量可燃物的可能，而手提式滅火器不能有效控制時(shí)，不予補(bǔ)償；若配備有水槍，則補(bǔ)償系數(shù)為0.97；可在安全距離外控制水槍的補(bǔ)償系數(shù)為0.95；若為帶泡沫噴射能力的水槍，則補(bǔ)償系數(shù)為0.93。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐附近設(shè)有磷酸銨鹽干粉滅火器用于電氣設(shè)備、建(構(gòu))筑物的滅火，設(shè)有室外消火栓、消防水管、水槍等設(shè)施用于硝酸銨溶液的滅火，因此，選定補(bǔ)償系數(shù)為0.97。

9)電纜防護(hù)補(bǔ)償系數(shù)?！对u價(jià)方法》規(guī)定，當(dāng)儀表或電纜支架帶有噴水裝置，并設(shè)鋼板金屬罩保護(hù)或在金屬罩上涂耐火涂料時(shí)，該補(bǔ)償系數(shù)為0.98；若電纜管埋在電纜溝內(nèi)，補(bǔ)償系數(shù)為0.94。該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的儀表、閥門控制線路及動(dòng)力線路均采用電纜橋架或鍍鋅鋼管保護(hù)，在火災(zāi)時(shí)可起到保護(hù)作用。綜合考慮，選定電纜防護(hù)補(bǔ)償系數(shù)為0.98。

將選定的各項(xiàng)補(bǔ)償系數(shù)相乘，取消防設(shè)施安全措施補(bǔ)償系數(shù)C3=0.67。

1.7 補(bǔ)償前、后火災(zāi)爆炸指數(shù)對比

將工藝補(bǔ)償系數(shù)、危險(xiǎn)物質(zhì)隔離補(bǔ)償系數(shù)和消防設(shè)施安全措施補(bǔ)償系數(shù)相乘，得到安全措施補(bǔ)償系數(shù)C=C1×C2×C3≈0.48，在采取上述安全措施后，硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的火災(zāi)爆炸指數(shù)E=FM×F3×C=29 ×6.10 ×0.48≈84.91。《評價(jià)方法》規(guī)定，當(dāng)火災(zāi)爆炸指數(shù)為61～96 時(shí)，危險(xiǎn)等級(jí)為較輕。因此，在采取上述補(bǔ)償措施后，該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的危險(xiǎn)等級(jí)為較輕。

采用上述安全補(bǔ)償措施，并考慮到英制長度單位與通用長度單位的換算系數(shù)為0.304 8，該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的暴露半徑R=(0.84 ×84.91 ×0.304 8)m≈21.74 m，暴露區(qū)域面積S=πR2≈1 484.05 m2。

補(bǔ)償前、后硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的火災(zāi)爆炸指數(shù)對比見表2。由表2 可知，在采取安全補(bǔ)償措施后，該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的火災(zāi)爆炸指數(shù)、暴露半徑、暴露區(qū)域面積均減小，危險(xiǎn)等級(jí)也有所降低。

表2 補(bǔ)償前、后火災(zāi)爆炸指數(shù)對比Tab.2 Comparison of fire and explosion index before and after compensation

《民用爆炸物品工程設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》[10]規(guī)定:當(dāng)僅為單個(gè)1.1 級(jí)制藥廠房服務(wù)的總儲(chǔ)量不大于80 m3的硝酸銨水溶液儲(chǔ)罐(區(qū))與1.1 級(jí)制藥廠房的1.1 級(jí)生產(chǎn)工序之間有厚度≥370 mm 的實(shí)心砌體隔墻，且墻上無門窗時(shí)，硝酸銨水溶液儲(chǔ)罐(區(qū))與該廠房的內(nèi)部距離不應(yīng)小于4 m；當(dāng)硝酸銨水溶液儲(chǔ)罐(區(qū))僅為單個(gè)1.4 級(jí)水、油相制備廠房服務(wù)并貼建時(shí)，硝酸銨水溶液儲(chǔ)罐(區(qū))與該廠房之間無內(nèi)部距離規(guī)定。

采取安全補(bǔ)償措施后，雖然硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的暴露半徑降至了21.74 m，但依然遠(yuǎn)大于民爆標(biāo)準(zhǔn)的安全要求。當(dāng)硝酸銨溶液儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故時(shí)，存在對臨近建(構(gòu))筑物造成損害的可能性；因此，不能因其危險(xiǎn)等級(jí)較輕就放松警惕而疏于管理，在日常生產(chǎn)經(jīng)營和安全管理活動(dòng)中，應(yīng)確保現(xiàn)有安全措施的完好有效，并采取有針對性的措施以保障生產(chǎn)安全。

2 結(jié)論

運(yùn)用道化學(xué)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法對工業(yè)炸藥生產(chǎn)用硝酸銨溶液儲(chǔ)罐進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論:

1)該儲(chǔ)罐的火災(zāi)爆炸指數(shù)為176.90，固有危險(xiǎn)等級(jí)為非常大。當(dāng)采用工藝控制、危險(xiǎn)物質(zhì)隔離、消防設(shè)施等安全補(bǔ)償措施后，其火災(zāi)爆炸指數(shù)降至84.91，危險(xiǎn)等級(jí)降至較輕。證明該硝酸銨溶液儲(chǔ)罐的安全措施是有效的、可行的。

2)在采取安全補(bǔ)償措施后，該儲(chǔ)罐暴露半徑仍然大于民爆標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。生產(chǎn)經(jīng)營過程中，應(yīng)采取有針對性的措施以保障生產(chǎn)安全。