1、可發性聚苯乙烯倉庫消防安全評價研究第17卷第7期2007年7月中國安全科學學報chinasafetysciencejournalv01.17no.7ju1.2007可發性聚苯乙烯倉庫消防安全評價研究宋文華.教授楊志舟.李小偉.佴士勇.袁斌.(1天津理工大學環境科學與安全工程學院,天津3001912上海交通大學環境科學與工程學院,上海200030)學科分類與代碼:620.5020中圖分類號:x937文獻標識碼:a【摘要】對火災因素多樣,且相互間又具有不確定性和模糊性的倉庫火災危險性分析,可應用層次分析法和模糊評價法相結合而形成的一種評價模式.該模式主要通過運用模糊層次綜合評價法并結合層次分析法確

2、定各指標的權重分配,對企業安全狀況進行評價,經過專家咨詢,將各因素層次化,最終得出模糊評價結果.筆者將該模式應用于實例,對可發性聚苯乙烯倉庫進行消防安全研究,實例驗證了該模式的可行性,并得知該倉庫當前的消防安全程度為”臨界的”,應當采取適當的消防控制措施.通過理論分析和案例應用,證明該方法既能夠充分體現評價因素和評價過程的模糊性,又盡量減少個人主觀臆斷所帶來的弊端,更符合客觀實際,其評價結果更可信,可靠.【關鍵詞】模糊評價;層次分析法(ahp);評價模式;可發性聚苯乙烯;倉庫;風險評價studyonfireriskassessmentofexpandablepolystyrenewarehou

3、sesongwen.hua?.prof.yangzhi-zhoulixiao-weinaishi-yongyuanbin(1schoolofenvironmentalscience&safetyengineering,tianjinuniversityoftechnology,tianjin300191,china2schoolofenvironmentalscience&engineering,shanghaijiaotonguniversity,shanghai2oo030,china)abstract:consideringthattherearenumerousfact

4、orsinfluencingthesecurityofwarehouseandthesefactorshavethecharacteristicsofuncertaintyandfuzziness,anassessmentmodelcombinedbyanalytichierarchyprocess(ahp)andfuzzyevaluationisintroduced.thismodelfirstlydeterminestheweightofassessingindicesbyahpandfuzzytheory,then,accordingtoamultilayermodelofassessm

5、entindexsystemobtainedbyconsultingexperts,theassessmentconclusionisdrawnbyfuzzyalgorithm.thisassessmentmodelisexemplifiedinthefirestudyofanexpandablepolystyrenewarehouse.itprovesthatthismodelisfeasibleandtheconclusionis”critical”,whichmeansthatcountermeasuresshouldbetakenagainstthissituation.thismet

6、hod,duetoembodyingthecharacteristicsofthiskindofsystemandavoidingthesubjectivism,ismoreapplicableandreliable.keywords:fuzzyevaluation;analytichierarchyprocess(ahp);evaluationmodel;expandablepolystyrene;warehouse;riskassessment0引言可發性聚苯乙烯(expandablepolystyrene,eps)為聚苯乙烯樹脂中的重要系列之一.由于可發性聚苯乙烯具有質輕,價廉,導熱率低

7、,吸水性小,電絕緣性能好,防震,防潮,成型工藝簡單等優點,因而被廣泛用作建筑,船舶,汽車,火車,冷藏,冷凍等保溫絕熱,隔音,抗震材料,用作電器,儀表,玻璃制品,電子產品等的緩沖包裝材料和食品包裝,已成為生產量僅次于聚氨酯(polyurethane)的重要泡沫塑料之一.由于新工藝,新材料和新技術的日新月異,可發性聚苯乙烯生產規模逐步擴大.可發性聚苯乙烯是易燃易爆物質,因此,可發性聚苯乙烯的庫房是典型的重大危險源.隨著國民經文章編號:10033033(2007)07013905;收稿日期:2006一lo一29;修稿日期:2007063o?140?中國安全科學學報chinasafetyscience

8、journal第17卷2007正濟的發展,可炭陛聚苯乙烯庫房等高危險作業場所的火災,爆炸和有害物質泄漏事故更是呈現出愈演愈烈之勢,現已成為迫切需要解決的重大問題之一.例如:1995年江陰市江華化工制品有限公司的eps倉庫發生火災,當場燒死1人,傷13人,后經醫院搶救無效,又死亡2人,過火面積近100平方米,直接經濟損失4o余萬元;1998年4月”海陸水手”號貨輪所載可發性聚苯乙烯引發火災,造成貨物基本全損,經濟損失超過26萬美元.為了預防和控制火災事故的發生,減少火災傷亡事故,世界各國對該類火災的形成機理,火災危險性分析,火災防治技術等進行了深人細致的探索.世界各國學者已開發出一些可操作性很強

9、的方法,例如:安全檢查表法;預先危險性分析;故障類型和影響分析;事件樹分析;故障樹分析;危險性和可操作性研究;因果分析;whatif.分析;管理疏忽和風險樹分析等.在實際應用中,不同場所的火災危險源識別有相應的適用方法,對于倉庫的消防安全,其火源復雜多變,孕災環境層次眾多,結構復雜,且存在大量不確定性因素和偶然性,影響消防安全的因素眾多,而在現階段把所有因素完全量化又非常困難.采用模糊層次綜合評價方法在提高可行性的同時得到相對可靠的分析結果,是一種行之有效的方法.筆者利用層次分析法與模糊評價相結合的方法對某可發性聚苯乙烯倉庫進行消防安全評價.1可發性聚苯乙烯危險性分析可發性聚苯乙烯分標準級,阻

10、燃級,高分子量級3種規格,危規類別為4.1類,火災危險性類別為乙,危規號為41057,un編號為2211.白色或無色透明珠狀或粒狀的制膜材料.其主要由聚苯乙烯構成,并含有5%一8%的揮發性低沸點烴類(主要是戊烷)發泡劑的可發性珠粒,加熱至9o一11o時,體積可增大55o倍.溶于酯,芳烴,氯化烴,醚,酮,高級醇.不溶于水.遇強酸,特別是強氧化性酸分解.加熱可發性聚苯乙烯至200c時分解生成苯乙烯及其低分子化合物,二聚物和三聚物j.聚苯乙烯本身是沒有危險性的普通石化產品,但是它被溶人約6%一8%易燃的戊烷成可發性聚苯乙烯后就變成了易燃固體.戊烷氣體是一種極易燃燒的易燃氣體,它的閃點為一49,燃點為

11、309c,爆炸極限為1.4%一7.8%,極低的閃點和爆炸濃度,決定了戊烷高度的易燃易爆性,而戊烷比空氣重,容易在倉庫底部沉積,使倉庫空間中形成爆炸性混合物,易造成施救上的困難,在泡沫材料的倉庫內發生燃燒尤其難以控制,所以將可發性聚苯乙烯歸屬于一級易燃固體j.2可發性聚苯乙烯倉庫的消防安全評價模式的建立消防安全評價(也稱火災風險評價)是消防科學研究的重要組成部分,倉庫的消防安全評價又具有其自身特點,對于倉庫的消防安全,其火源復雜多變,孕災環境層次眾多,結構復雜,且有大量不確定性因素和偶然性,因此,采用合理的分析方法對倉庫的消防安全進行分析,研究,進而正確評價倉庫的消防安全狀況,是有效進行倉庫消防

12、管理,制定相應消防法規,合理配置倉庫消防力量的重要保證.影響消防安全的因素眾多,現階段對所有因素完全定量化又是非常困難,采用模糊層次綜合評價應是一種行之有效的方法.2.1模糊層次綜合評價法的使用模式根據企業綜合評價指標體系特點,采用層次分析法(analytichierarchyprocess,ahp)確定指標權重.先根據企業的安全狀況,將其分解為各個組成因素然后,把各因素按支配關系分組成階梯層次結構,形成層次結構模型,最終把系統分析歸結為最底層相對于最高層和分層的重要性排序問題.在專家咨詢的基礎上,將影響企業安全狀況的各因素層次化,構造模糊一致性判斷矩陣并計算指標權重,最后運用模糊綜合評判方法

13、得到最終的評判結果.模糊層次綜合評價法是將模糊數學與層次分析法相結合的一種系統評價方法,該方法比較好地解決了系統安全性評價問題,其具體計算步驟如下”.2.2模糊層次綜合評價法的具體計算步驟2.2.1綜合評價指標集由影響倉庫消防安全狀況屬性的對象(,)構成綜合評價指標集,u=(.,).在實地調查研究基礎之上,建立倉庫消防安全的評價指標體系.其分為火災爆炸危險場所,消防設施及消防安全管理等3大類.每一類又包含許多單項考評指標,例如:火災爆炸危險場所中的“防爆泄壓面積”,”不發火花地面”等,其指標框圖第7期宋文華等:可發性聚苯乙烯倉庫消防安全評價研究?141?如下圖所示.防爆泄壓面積某化工企業叮發性

14、聚苯乙烯倉庫消防安全綜合評價火災爆炸危險場所ll消防設施ll消防安全管理不發火花地面奏ll蚤ll萎illlll毳ll薹可發性聚苯乙烯倉庫消防安全評價指標2.2.2評價指標的權重分配根據上述層次分析法計算結果,建立權重分配集,在確定權重大小時,應根據各自的重要性及專家經驗來確定,即aa=口l,口2,口(1)2.2.3子指標集.及隸屬度由于各指標還受子指標.,的影響,則子指標評價集為.按照相關的法律法規及標準,根據專家和現場工程技術人員打分結果確定評價子指標等級隸屬度,即ui=,(2)2.2.4子指標權重分配根據各子指標ui=,的影響大小,對其權重分配為(.,),設為子指標權重分配集,即=.,(3

15、)2.2.5建立評價集根據所要評價對象(可發性聚苯乙烯倉庫消防)的性質,將消防安全程度劃分為4級:i級,消防安全程度為安全的,表征評價對象在大多數情況下不會發生消防事故,即使發生也不會造成人員財產損失;級,消防安全程度為臨界的,表征評價對象在一般情況下不會發生消防事故,如若發生將會造成一定范圍內的人員與財產損失;級,消防安全程度為危險的,表征評價對象比較容易發生消防事故,并且事故能夠造成較大的人員與財產損失;級,消防安全程度為災難性的,表征評價對象很容易發生消防事故,并且事故會造成巨大的人員與財產損失.組成評價集如下:i/=(i,)(4)結合本項目的實際情況,對不同消防安全程度滅火器領導安全意

16、識專業人員素質消防安全責任制的級分(s)按百分制取值如表1所示.表1安全程度級分表級分l95l75l55l35安全程度l安全的l臨界的l危險的l災難性的2.2.6建立評價矩陣請若干個專家對各子指標狀況通過投票進行評價,如請10位專家對指標按4個分級進行投票.設第個指標包括k個子指標的評價矩陣為,則r=rllrl2r2lr22rklrk2r13r14rbrm(5)2.2.7求各單指標的綜合評價矩陣bib=?ri(6)2.2.8求總評價矩陣bb=(b.,b2,)(7)2.2.9求最終的評價矩陣cc=a?b(8)2.2.10最終評價總得分最終的評價總得分由評價矩陣c:(c.,c,c)與相應因素的級分

17、s=(.s,.s,s)的乘積得到,在本評價項目中,s=(95,75,55,35)to其具體公式如下:f=c?s(9)2.2.11評價結果依據最終評價的總得分,可將企業的消防安全等級劃分為如表2所示的4個等級.表2安全等級評價表評價總得劍>80l6079l40591<40安全等級i安全的i臨界的i危險的l災難性的?142?中國安全科學學報chinasafetysciencejournal第17卷2007鉦3模糊層次綜合評價法的應用3.1案例背景某工程投資方為天津某化學有限責任公司,該公司新建年生產能力為3萬噸的可發性聚苯乙烯工廠,并留出擴產到lo萬噸/年的潛力.工程概算總投資為784

18、0.7萬元(人民幣),工程占地面積約30000m,主要建筑物占地面積為5841m.其產品分為n級與s級兩種等級,共計8個品種,其中60%出口,供給韓國聚苯乙烯泡沫塑料板廠及日本市場,40%在中國國內銷售.倉庫基本情況:倉庫正對公路,后方為生產車間,右面為原料庫和辦公樓.占地面積1490m,建筑面積1490m,高度7.5m,單層,體積11175m,輕鋼結構,承重構件刷防火涂料,塑鋼窗,鋼制推拉門,設有水噴淋滅火系統,無防火分隔,整個庫房為單個防火分區,建筑耐火等級二級,設計儲存火災危險性為丙類的物品,現儲存可發性聚苯乙烯.目前存在的問題:該倉庫儲存的是可發性聚苯乙烯,在設計此倉庫時,設計單位是按

19、照儲存物品的火災危險性為丙類設計的,依據建筑設計防火規范的相關條文,其儲存的可發性聚苯乙烯的火災危險性為甲類.3.2可發性聚苯乙烯倉庫消防安全評價利用前述消防安全評價模型對此可發性聚苯乙烯倉庫進行評價.采用二階模糊綜合評價方法,請lo位專家組成評價小組進行評價,確定子指標隸屬度及權重.現將有關權重分配,子指標隸屬度等數據匯總于表3.表3可發性聚苯乙烯倉庫消防安全模糊綜合評價表子指標隸屬度綜合指標權重子指標權重優良中差防爆泄壓面積wll(0.3)0.0火災爆炸危險場所(0.4)不發火花地面wi2(0.3)0.1倉庫運行系統wl3(0.4)0.

20、1.防火間距.(0.1)0.00.00.10.9滅火系統(0.2)0.0探測報警(0.2)0.0消防設施口2(0.5)安全疏散(0.2)0.0安全附件(0.1)0.0電氣防爆(0.1)0.0滅火器(0.1)0.0領導安全意識.(o.4)0.0消防安全管理(0.1)專業人員素質2(o.3)0.0消防安全責任制3(o.3)0.1根據式(6)可求得,該倉庫消防安全評價的一階模糊綜合評價的結果為b.=wlrl=(0.410.460.060.0

21、7)b2=r2=(0.180.330.280.21)b3=re3r3=(0.030.470.430.07)由式(7)可知,一階模糊綜合評價矩陣為水l8,jlo.030.470.430.07j根據式(8)可求得,二階模糊綜合評價結果為c=ab=(o.2570.3960.2070.140)各個安全程度的級分按百分制如表1給分,可求得該企業安全評價總得分f:f=cs=0.25795+0.39675+0.20755+o.1o435=70.4最終評價結果:將評價總得分與安全等級評價表(見表2)對照,得出通過模糊層次綜合評價法的評價,該倉庫的消防安全水平處于臨界狀態.3.3評價結果分析通過對該倉庫采用模糊

22、層次綜合評價法進行消防安全評價,可得出該庫房的消防安全水平是臨界的,即一般情況下不會造成人員傷亡,系統損壞或降低系統性能.但是,如果有所疏忽,仍然有發生消防事故的可能.該倉庫儲存的是火災危險性為甲類的可發性聚第7期宋文華等:可發性聚苯乙烯倉庫消防安全評價研究?143?苯乙烯,甲類火災危險性物品無論從易燃程度還是燃燒的劇烈程度來說都要遠遠大于丙類火災危險物品,并且一些甲類火災危險物品在一定條件下還有爆炸的可能,因此,甲類火災危險性物品對倉庫的防火分區,消防設施以及與其他建筑物的防火間距等的要求更為嚴格.由于該倉庫是按照儲存丙類火災危險l生物品設計的,其防火分區,與其他建筑物的防火間距等均不能滿足

23、建筑設計防火規范中對儲存甲類火災危險性物品倉庫的要求,所以相對于儲存丙類火災危險物品,該倉庫在儲存甲類火災危險性的可發性聚苯乙烯時,其發生消防事故的風險將會大大增加,事故后果也會更加嚴重.因此,該倉庫應改為儲存其他丙類火災危險性的物品,如若繼續儲存可發性聚苯乙烯,則需要依照建筑設計防火規范中對甲類庫房的設計要求進行相應的整改.4結論1)筆者對針對某可發性聚苯乙烯倉庫的消防/安全評價構造了模糊層次綜合評價模型,該模型根據倉庫火災火源多樣,成災環境層次眾多并且結構復雜,存在大量不確定性因素等特點,結合該倉庫自身的特點,采用層次分析法確定各項評價指標權重,并在專家咨詢的基礎上,將影響企業消防安全狀況

24、的各個因素層次化,構造出了模糊一致性判斷矩陣并計算指標權重,最后運用模糊綜合評價方法得到評價結果.2)評價結果表明,該倉庫的消防安全水平是臨界的,即一般情況下不會造成人員和財產損失,但是仍然有發生消防事故的可能,因此,應當進一步對消防設施和消防安全管理水平進行升級和提高,從而降低發生消防事故的風險,提高消防安全水平.3)從模糊層次綜合評價法在該倉庫的應用可以進一步認識到:應用層次分析法(ahp)和模糊數學方法建立的模糊層次綜合評價模型,匯集了兩種方法的優點,可以全面考慮影響系統安全的各種因素,將定性和定量的分析有機地結合起來.既能夠充分體現評價因素和評價過程的模糊性,又盡量減少個人主觀臆斷所帶來的弊端,比一般的評比打分等方法更符合客觀實際,因此,評價結果更可信,可靠.4)在企業的實際應用中,可以選取適當因素,建立大型的數據庫,開發相應的安全評價軟件,以減少評價工作量,提高評價分析的可操作性,以更加適應目前我國安全生產的形勢和要求.參考文獻張迎新,王方銘.eps生產技術及應用ej.河南化工,1999(10):67陳寶智.安全原理m.北京:冶金工業出版社,1995隋鵬程,陳寶智.安全原理與事故預nem.北京:冶金工業出版社,1988jangerhardnorstrom.t