危險化學品生產環(huán)節(jié)火災爆炸事故原因及重要度研究

姜 偉副教授 楊 寧 李吉祥 武宗豪 寧子淇

(1.中國礦業(yè)大學(北京)應急管理與安全工程學院，北京 100083；2.威海市能源事業(yè)發(fā)展中心，山東 威海 264299)

0 引言

危險化學品(以下簡稱“?；贰?事故易發(fā)生在生產環(huán)節(jié)，事故類型多為爆炸類事故。據(jù)統(tǒng)計，生產環(huán)節(jié)重特大事故中，爆炸事故占63.09%[1-2]。由于?；飞a環(huán)節(jié)爆炸事故危險大、原因種類繁多且原因之間存在復雜關系。因此，對事故原因之間關系進行分析，并找到影響危化品生產環(huán)節(jié)爆炸事故的主要因素，對?；钒踩兄匾饬x。

關于?；肥鹿实难芯浚疑萚3]利用典型蝴蝶結數(shù)學模型將爆炸事故原因樹和爆炸事件原因樹相互作用結合，對“11.22”中石化東黃輸油管道油氣泄漏爆炸事故發(fā)生的主要原因和其他后果進行分析；袁利偉[4]通過對危化品典型事故案例的剖析，歸納總結火災、爆炸事故的事故致因模式，建立事故傷害數(shù)學模型；陳日輝等[5]運用事故樹分析法對導致酒精儲罐區(qū)發(fā)生火災爆炸的原因進行分析，建立酒精儲罐火災爆炸事故樹模型，然后計算確定事故樹中各類事件的重要程度及各類事件間的關系；Baksh等[6]使用貝葉斯網(wǎng)絡方法計算液化天然氣火災爆炸事故不良事件發(fā)生的后驗概率；Halloul等[7]為了識別和評估原油罐著火爆炸的風險，提出一種新的模糊故障樹分析方法與專家訪談相結合。根據(jù)國內外學者研究，可以看出目前主要使用事故致因模型對危化品事故原因進行定性或定量的研究，但是?；肥鹿试驈碗s，這些研究并不能清晰分析事故原因的重要度和主要原因。因此，為全面獲得危化品生產環(huán)節(jié)火災爆炸事故原因，建立各原因之間的聯(lián)系，本文將AcciMap模型與網(wǎng)絡層次分析法(Analytic Network Process，ANP)結合，建立對危險化學品生產環(huán)節(jié)火災爆炸事故的原因重要度分析方法，并以某化工廠“5.22”火災爆炸事故為例進行驗證。

1 研究方法分析

1.1 AcciMap模型

AcciMap模型是Rasmussen于l997年提出的系統(tǒng)事故致因模型，該方法從政府政策與預算、監(jiān)管機構與協(xié)會、相關企業(yè)管理、技術和運營管理、事故進程與人員活動、設備與環(huán)境等維度分析事故致因及其相互關系[8]。

AcciMap模型可用于各種社會技術系統(tǒng)環(huán)境中，能夠在立法、法規(guī)和組織因素影響的同時，更全面地了解事故的發(fā)生方式和原因[9]。目前，AcciMap模型已在醫(yī)療、交通、火災爆炸等多個領域進行應用[10-12]，可以更好地闡述復雜事故的原因，補充社會技術系統(tǒng)的各個級別。學者運用AcciMap模型對事故層次進行劃分與補充，在法律、政府、監(jiān)管、企業(yè)、從業(yè)者、設備環(huán)境各方面全面分析事故原因[13]。AcciMap模型對于?；繁ㄊ鹿试蚍治鲇袘脙r值，可以深層次挖掘補充事故原因，并且建立各層級原因之間的聯(lián)系[14]。

1.2 網(wǎng)絡層次分析法(ANP)

通過AcciMap模型對危化品爆炸事故的影響因素進行定性分析，并在此基礎上結合ANP對其中的原因進行定量計算，以達到定性分析與定量分析相結合的目的。

Thomas[15]于1996年提出ANP，是一個有力的決策模型，應用行業(yè)廣泛，目前許多學者將此方法應用于方案的選取、優(yōu)先級的確定等工作中，可以量化指標，用數(shù)字來清晰比較。

ANP主要有2種應用：一種是直接應用已有的網(wǎng)絡結構研究，建立相應的指標體系或評估模型，如BOCR(Benefits，Opportunities，Costs and Risks)分析網(wǎng)、模糊分析網(wǎng)絡[16-20]；另一種是結合其他方法一起進行應用，如灰色模糊評價法、模糊綜合評價法、人因分析和分類系統(tǒng)模型、決策試驗和評價試驗法、模糊數(shù)據(jù)包絡分析等[21-29]。將ANP運用到?；飞a環(huán)境爆炸事故原因中，通過量化各種原因指標，或將不能量化的多個原因指標共同分析，可以充分考慮不同層面元素之間的關聯(lián)性或反饋關系。

本文使用yaanp軟件進行ANP分析。yaanp軟件是一個基于ANP的綜合評估助手軟件，它可以為使用ANP的決策過程提供模型的構建和計算[30]。

1.3 AcciMap模型與ANP的結合

通過上述分析可以看出，利用AcciMap模型可以定性分析?；飞a環(huán)節(jié)爆炸事故原因，編制出原因列表，并建立各層級原因之間的聯(lián)系。然后運用ANP對AcciMap模型分析出的事故原因構造網(wǎng)絡層次的典型結構，通過繪制網(wǎng)狀圖建立事故原因連接，對存在關聯(lián)的原因運用1-9分度法進行重要性兩兩對比，構造ANP超矩陣計算事故原因權重，具體計算可由yaanp軟件實現(xiàn)，完成原因定量計算，最終實現(xiàn)事故原因重要度分析。

2 事故原因權重分析

2.1 事故描述

2019年5月22日4∶30左右，某化工車間氣分崗位當班操作工陳某，按照內主操郭某安排，先到氣分裝置2層V401罐進行脫水操作，完成后至3層V402(操作壓力1.82MPa)進行脫水操作。陳某用F型鐵質扳手打開靠近V402體的根部，開度約一半，再開遠端，先旋開2圈左右，在看到V402底部脫水管口有水排出后，又旋開了一圈。在水已排凈，丙烷氣體從脫水管道噴出后，陳某未能及時關閉遠端，噴出的氣體遇靜電起火，隨即陳某用F型鐵質扳手關閉遠端，旋關了1.5圈后，由于此時火勢加大，未完全關閉，隨后陳某又嘗試關閉靠近V402罐體的根部，但火勢較大，已無法控制，進而導致燃爆，陳某雙手受傷。

2.2 事故原因分析

根據(jù)AcciMap模型劃分的系統(tǒng)層級，結合事故調查報告中事故過程描述，將事故原因分為法規(guī)與公司管理、人的不安全行為、物料設備與環(huán)境3個方面，具體事故原因指標，見表1。

表1 某化工廠“5.22”事故原因分析

根據(jù)表1，得到法規(guī)與公司管理、人的不安全行為、物料設備與環(huán)境3個層面的原因，但是這些原因之間并不相互獨立，原因之間相互影響，存在關聯(lián)，接下來將使用ANP對化工廠事故原因進行權重分析。

2.3 事故原因權重分析

首先根據(jù) AcciMap 模型，對表1中各層級原因進行分析，建立各層級原因之間的聯(lián)系，然后運用yaanp軟件對各原因進行網(wǎng)絡層次分析，計算得到各原因的權重，對事故原因進行重要度比較，得到影響本次事故的主要原因，構建的事故原因ANP網(wǎng)絡，如圖1。

圖1 某化工廠“5.22”事故原因ANP模型

根據(jù)表1，將導致事故發(fā)生的各種原因因素組成元素集U：

U={a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7，b1，b2，b3，c1，c2，c3，c4，c5，c6，c7}

建立事故原因的網(wǎng)絡層次結構之后，設定集成公式為默認公式，即默認的加權平均方式。在選擇備選方案時默認不設定備選方案，將在計算結果中展示所有評價標準的權重，即展示事故原因的重要度。

運用專家打分法對各個原因之間的關系進行重要性的比較，運用1-9分度方法對各個原因性指標之間的關系進行兩兩之間的打分，并進行歸一化處理，得到無權重超矩陣。依據(jù)表1中各層級原因制作專家打分表，包括打分內容與指標賦值，見表2。邀請2位應急管理專家、2位化工企業(yè)工作者，依據(jù)經驗對表2進行打分。根據(jù)收集到的專家打分結果，平均處理分值之后，將分數(shù)輸入yaanp軟件。

表2 打分內容與指標賦值

依據(jù)1-9分度法，將專家打分情況輸入yaanp系統(tǒng)中，所有原因因素都按照與事故發(fā)生的關聯(lián)性進行比較，得到事故原因指標權重值，見表3。

表3 事故原因權重值

根據(jù)表3，最終得到事故原因一級指標權重A為：

A=[0.457 934，0.416 061，0.126 005]

事故原因二級指標的權重分別為：

A1=[0.178 284，0.101 815，0.119 230，0.061 213，0.106 213，0.097 606，0.044 441]

A2=[0.002 226，0.027 009，0.094 322]

A3=[0.013 919，0.034 843，0.019 971，0.020 582，0.027 376，0.016 318，0.037 633]

一致性檢驗結果為：

0.008 849<0.1

故該判斷矩陣的計算方法所得到的結果之間的一致性可以被接受，即所計算得到的各項事故原因指標權重系數(shù)可以被接受。

根據(jù)分析結果可以看出，3個層級原因中，造成事故發(fā)生的原因集中在法規(guī)和公司管理層面，且安全培訓不到位、操作規(guī)程存在缺陷、操作過程中未明確脫水量以及脫水作業(yè)規(guī)定未通過評審4項為事故主要影響原因，其權重值均超過0.1。

3 結論

(1)根據(jù)AcciMap模型，對某化工廠“5.22”火災爆炸事故原因進行分析，得到法規(guī)與公司管理、人的不安全行為和物料設備與環(huán)境3個層級的原因。進而對3個層級原因繼續(xù)進行分析，分別得到3個層級對應7、3、7個事故原因二級指標，并建立了事故原因二級指標之間的聯(lián)系。

(2)根據(jù)建立的事故原因ANP模型，運用yaanp軟件進行網(wǎng)絡層次方法對事故原因進行重要度量化計算，得到3個層級中造成事故發(fā)生的原因集中在法規(guī)和公司管理層面，且安全培訓不到位、操作規(guī)程存在缺陷、操作過程中未明確脫水量以及脫水作業(yè)規(guī)定未通過評審4項為事故主要影響原因。