作者：张毅
本文针对湿法成型硫磺储运系统，分析了料仓火灾和爆炸事故的危险性及易发生事故的部位，利用事故树方法全面分析了可能造成事故的原因及有效预防措施，并从静态因素和动态因素建立了料仓的安全指标，运用多元联系数集对分析法分析了料仓的安全状态。本文研究为硫磺料仓安全管理，防范火灾爆炸事故提供依据，为硫磺料仓危险性评价提供一种较合适的方法。
1 硫磺料仓概况及危险性分析
1.1 硫磺料仓概况
料仓储存能力有数万吨，内部设施复杂，主要有堆取料机、外围进出料皮带机、照明、喷雾抑尘、安全报警装置等各种设备。堆取料机是料仓内的核心设备，用来完成堆取料工作。堆取料机在堆料作业时，系统输送机运送来的物料经栈桥皮带机和中部料斗输送到悬臂胶带机上，最后抛向储料仓。取料作业是按从料堆顶部分层取料的工艺进行的，刮板取料机同时具有取料运料的双重功能。取到的物料经下部漏斗和给料机，最后输送至地下廊道内的胶带机上输出。
为保证料仓的安全，料仓内通常配备有抑尘、监控、消防系统。料仓内有自然通风、机械进风及湿式喷雾粉尘抑制系统，来抑制料仓硫磺粉尘；并利用烟雾、粉尘浓度监控系统、硫磺温度监测系统、有毒气体( H2S)监测系统、电视监控和火灾探测报警系统等安防系统，对料仓进行火焰、温度、粉尘浓度、有毒气体的全方位实时监测与预警。料仓内火灾报警系统与自动消防炮远程联动，配备水雾辅助灭火系统，当监控系统监测到料仓发生起火时，消防灭火系统会自动识别起火位置，对其进行灭火。这些系统的正常有效运转是保证料仓安全的关键。
1.2硫磺料仓危险性分析
硫磺料仓主要的危害形式是火灾和爆炸。硫磺作为可燃物质，在不同粒径，不同初始温度下表现为不同的燃烧特性，当受热或遇到电火花，机械火花等情况时易发生火灾，尤其是当硫磺粉尘粒径小，或粉尘层厚在一定的范围内（如10~20mm）时。除遇热，火花起火之外，料仓起火的另一重要原因是硫化亚铁自燃。由于硫磺是湿法成型，含水量较大，料仓内设备容易发生腐蚀，生成硫化亚铁。而硫化亚铁易自燃，从而会引燃周边硫磺，导致火灾事故的发生。
在料仓中，如不及时清理硫磺粉尘，沉积硫磺粉尘会因转输设备的工作或操作人员的清扫受到扰动，悬浮在空气形成粉尘云，当硫磺粉尘浓度达到爆炸下限（10g/m3< MEC< 20g/m3）时，会具有爆炸危险性。液硫的生产原料为高含硫天然气（硫化氢含量为15%v左右），其中会含有硫化氢，液硫经过成型装置加工出的硫磺颗粒中也会含有少量硫化氢。在料仓中，当硫磺颗粒被挤压破碎或温度升高时，硫化氢会释放溢出。因此料仓内存在少量硫化氢可燃气体，因为硫化氢气体比空气重，当料仓通风性不良时会有硫化氢气体聚积在料仓底部，当达到爆炸浓度时也有爆炸危险性。而且一旦硫磺粉尘或硫化氢气体发生爆炸，很可能引起二次爆炸，甚至爆轰。
保证料仓的安全，主要在于控制点火源和硫磺粉尘的出现。硫磺料仓内易出现的点火源有：机械设备故障产生电火花；硫磺颗粒在输送过程中，颗粒、粉尘与输送皮带、设备壁以及颗粒、粉尘相互之间的摩擦和碰撞，产生静电；设备由于机械运转部位缺乏润滑而摩擦生热，如取料机链条与链轮、限位板之间；硫磺颗粒与储运设备碰击打出火星；热量不能充分散发的硫磺堆垛；硫磺颗粒间相互猛烈撞击或摩擦时，产生的火星撞击或摩擦脱落的高温固体微粒，照明装置、机械设备的热表面。硫磺料仓内容易出现硫磺粉尘堆积的位置有：硫磺落料点，导料槽处，坑、洼、沟、死角及设备表面，地面等。
2 硫磺料仓火灾爆炸事故分析
硫磺料仓发生火灾爆炸事故的两个必要条件是：点火源和可燃物。点火源主要包括5个方面：机械火花，静电火花，明火，电火花，热表面。可燃物包括硫磺颗粒和硫化氢气体。硫磺火灾爆炸事故树基本事件见表1。图1为硫磺料仓火灾爆炸事故的事故树。
最小割集代表了硫磺料仓火灾爆炸事故的基本事件组合，每一个最小割集即一种失效途径。运用布尔代数法对硫磺料仓火灾爆炸事故树简化求解，得至T=（Xl +X2…Xll+X12X13 +X14 +X15+…X17+(X18+X19 X20 +X21)(X22+X23 X24 +X25 +X26)+X27 +X28… +X34）（X35X36X37X38）。由此计算可得该事故树有160个最小割集，表明硫磺料仓火灾爆炸事故有160种可能的发生途径，也反映了影响硫磺料仓发生火灾爆炸事故的原因复杂。
最小径集表征了硫磺料仓火灾爆炸事故的最佳预防措施，借助“成功树”的最小割集间接得到事故树的5个最小径集：{(XlX2...X12X14X15…X21X27X28…X34)，（XIX2…X1,X13X14…X21X27 X28…X34），（XlX2…X12X14 X15…X17X22X23…X34），（XIX2…XIIX13X15...X17X22X23…X34），（X35X36X37X38)}，其中(X35X36X37X38)即控制可燃粉尘和气体的产生是防止料仓发生
火灾爆炸事故的最佳方案。只要保证不易清扫部位加防护罩，保证除尘设备正常，及时更换损坏的除尘设备，人员操作不出现失误，即可杜绝硫磺料仓火灾爆炸事故的发生。其他方案的基本事件均较多，有27或28个基本事件，很难做到逐一控制，所以不是理想控制途径。
3 集对分析法在料仓危险性评价中的应用
3.1 集对分析法适用性分析
集对分析理论是1989年我国学者赵克勤创建的处理不确定性问题的新系统理论。经分析，集对分析法较适合硫磺料仓安全评价，该方法具有以下优势：①与硫磺料仓安全状态的有关的因素包括有利因素如安全防控设备，有害因素如设备腐蚀，不确定因素如安全管理。集对分析法把研究对象的确定性和不确定性形成两个集合，可以将系统中对安全状态有利、有害以及作用不确定因素纳入到一个体系中全面考虑，给出综合评价。②料仓内有很多监控设备，监测数据是判断料仓安全状态的直接依据。集对分析法可以对每一评价因素进行评价，因此可以根据参数动态反映系统安全状态的变化，对料仓实现动态安全评价，便于制定相应的安全措施。③料仓安全评价既要包括主观评价，又要能结合现场监测数据进行客观评价。集对分析法集合了主观评价与客观评价的优势，能较全面，对系统进行综合评价，评价结果较合理准确。根据以上分析，集对分析法适用于硫磺料仓安全评价。以普光天然气净化厂硫磺料仓为例，以下是集对分析法对其安全状态的评价过程。
3.2 危险性评价指标体系建立
通过总结以上对硫磺料仓火灾爆炸事故危险性及事故原因的分析，建立了料仓事故危险性评价指标体系，如表2所示。一级指标为料仓的危险度；二级指标有5个，包括安全管理因素、设备因素、工艺因素、环境因素和安全防控装置因素；每个二级指标下面分别设三级指标，共24个三级指标。
3.3指标权重计算
将普光净化厂硫磺储运系统中料仓的危险性评价指标与料仓评价指标评价标准视为集对，A表示“安全”等级，B表示“一般安全”等级，C表示“轻度危险”等级，D表示“危险”等级，E表示“严重危险”等级。聘请5位专家Mi（i=1，2，3，4，5）进行现场评价，考虑到专家由于安全评价经验及对待评价行业熟悉程度的不同而会影响评价结果，设定专家
权重为W= (0. 35，0.2，0.15，0.15，0.15)，然后应用层次分析法确定评价指标权重。经过计算得到各指标权重如表2所示。
3.4评价指标评价
各位专家通过对料仓火灾爆炸事故原因的分析，结合个人经验对安全管理因素．设备因素、安全防控因素中的评价指标进行评价。对于工艺因素和环境因素中的指标，专家根据现场监测系统监测到的数据，参照相关依据，对其进行打分，从而使整个评价过程更为客观，评价结果更接近现场实际安全状态，且可以实现对料仓动态安全评价。专家现场评价情况如表2所示。
3.5硫磺料仓危险性的评价结果
基于以上各位专家对评价指标的评价，根据式对各个专家评价结果进行汇总计算。
计算出考虑专家权重后的评价结果，如式(2)所示。
3.6硫磺料仓评价等级确定
因为max(a，b1，b2，b3，c)=b1=0.47<0.5，根据最大隶属度原则，计算,usum=0.15×1+0. 47×2+0.23 x3 +0.12 x4 +0.04 x5 =2.460I因为usumu,介于2与3之间，所以料仓安全状态为“基本安全”。但usum较接近2，因此有转为“轻度危险”状态的趋势。结合集对势再做进一步分析，得到SHI(H)==3.7511，该系统处于微同势态势，即系统的同一趋势很微弱，同样说明料仓在安全生产方面有很多地方需要改进。又从联系数可知b项占很大比例，说明料仓存在很多可以转化的不安全因素，管理者需要认真排查，采取措施提高料仓安全度。
集对分析法综合考虑了影响料仓安全状态的各个因素，其中包括有利因素，有害因素和不确定因素，并结合现场监测数据对评价指标进行综合评价，且评价结果与现场安全状况较符合。该方法较适合硫磺料仓安全评价。
4结论
1)分析总结了硫磺料仓火灾、爆炸事故的危险性，确定了硫磺料仓及其内设备易发生事故的部位。为安全评价指标的建立提供了基础，为料仓日常安全管理，事故防范提供了依据。
2)通过建立硫磺料仓火灾爆炸事故的事故树，详细分析了硫磺料仓火灾爆炸事故的原因，对最小割集和最小径集的分析表明硫磺料仓火灾爆炸事故有160种可能的途径和40种预防措施组合，其中控制硫磺粉尘的出现是最有效的控制措施。为安全防范措施的制定提供了参考。
3)针对硫磺料仓安全状态影响因素的不确定性和动态性的特点，结合料仓现场监测数据，运用多元联系数集对分析方法对硫磺储运系统进行评价，评价结果与现场实际情况较符合。该方法的评价过程全面客观，可操作性强，为料仓危险性评价提供了一条新的思路和手段。
5摘要：
为了控制湿法成型硫磺料仓风险，评估硫磺料仓安全状态，采用事故树方法分析了硫磺料仓发生火灾爆炸事故的原因，并利用最小割集和最小径集分析了事故的可能途径，确定了最佳控制方案为控制可燃粉尘和气体的聚集。针对硫磺料仓安全状态影响因素的不确定性和动态性的特点，将多元联系数集对分析法引入硫磺料仓危险性评价中，建立了料仓危险性评价指标体系，综合判断了料仓危险性态势。评价结果与现场实际情况较符合，为湿法成型硫磺料仓的安全评价工作提供了思路，为其风险控制措施的制定提供了参考。
