固有安全

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在化学工业及流程工业（英语：process industries）中，固有安全（inherent safety）是指若出现异常情形时，其危险程度也很低的情形。固有安全和一些有高度危险性，但利用保护系统控制，避免危险的制程不同。因为安全性不可能达到完美，常见的实务作法会称为“本质比较安全的设计”或是“固有比较安全的设计”（inherently safer design）。

“固有比较安全的设计不是一种控制危险的设计方式，而是避免危险的设计方式，其作法主要是减少工厂中危险物质及危险程序的数量。”[1]

起源[编辑]

这种用减少风险来取代控制风险的概念起源自英国的化学工程师特雷沃·克鲁茨（英语：Trevor Kletz），在1978年探讨傅立可斯工厂爆炸事件（英语：Flixborough disaster）教训的文章《What You Don't Have, Can't Leak》中提到[2]，inherent safety（固有安全）这个名称是来自一本从此文章延伸的书[3]。1991年有另一本大幅改正及更名的版本[4]也有提到此一技术，词句被许多人引用（克鲁茨在1978年时是用“本质安全”intrinsically safe这个词语，但后来此词语已用在针对潜在可燃性气体的特殊电气设备，因此用“固有”inherent代替“本质”intrinsic一 词，本质安全可以视为是固有安全的一种特例。）2010年时美国化工协会也出版了他们的固有安全技术版本[5]。

原则[编辑]

固有安全的词语是从1991年开始发展，和克鲁茨的用语有细微的差异，但目的是相同的。为了达到固有比较安全的设计，主要的作法有以下四个[6]

  • 最小化（Minimize）：[7]减少任何时间内有害物质的量，例如以较小的批次生产。
  • 取代（Substitute）：用较不危险的物质取代危险性较高的物质，例如用水和清洁剂取可燃性的溶剂。
  • 缓和（Moderate）：[8]减少效果的强度，例如用低温液体代替高压的气体，用较稀的物质代替浓度高的物质。
  • 简化（Simplify）：利用设计来消除问题，而不是用额外的设备或是机能来处理问题。只有在真的需要时才使用适当的配件及复杂的程序。

有些资料会提到以下二个原则[6]：

  • 容错（Error tolerance）：仪器及程序需设计容忍一定程度的偏差或是可能出现的错误。例如管路及接头需在输出未开启时，可以承受最大可能的压力。
  • 限制效果（Limit effects）：利用设计、位置或是设备的运送，使可能发生的最坏情形造成的危险降到最低，例如靠重力使漏出的物质流到较安全的区域。

在工厂规划时，克鲁茨加入以下用户友好的特点[4]：

  • 避免连锁效应
  • 使不正确的组合方式不会发生（防呆）
  • 制作状态一目了然
  • 易于控制
  • 软件及管理的程序

官方状态[编辑]

固有安全已被许多国家机构认可为希望可以达到的原则，这些国家机构包括美国核能管理委员会[9]及英国健康与安全局（英语：Health and Safety Executive）（HSE）。英国健康与安全局在评估重大事故危害条例管制（英语：COMAH）时曾提出：“重大意外事故的危害需借由应用固有安全技术来避免或是减少。”[10]。欧洲联盟委员会在塞维索II指令（英语：Seveso II Directive）的指导文件中有提到“需借由固有安全技术的应用，尽可能的避免或降低危害的发生。”[11]

加州的康特拉科斯塔县要求化工厂及石化精炼业者实施固有安全的评核，并依其评核改善其制程[12]。2008年时，拜耳作物科学公司位在西维吉尼亚州的化工厂发生异氰酸甲酯爆炸，之后美国化学安全与危害调查委员会（英语：U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board）委托美国国家科学院进行研究，探讨固有安全需如何实施，在2012年提出了报告及影片[13]。

1984年印度发生了氰化物泄漏的博帕尔事件，之后新泽西州政府在1985年采取了有毒灾难预防法案（TCPA），在2003年时其内容修订，加入固有比较安全的技术（IST）。2005年时新泽西州安全防范工作队提出了新的“最佳实务标准”计划，要求化工厂导入IST的评核。2008年时，有毒灾难预防法案扩展到要求所有法案内的工厂，用IST的评核来评核新的制程及已有的制程[14]。新泽西州有特别为了管理的需求订定了特有的固有比较安全的技术定义，延伸为包括主动控制、被动控制及程序控制。

根据行政命令13650[15]，美国环保署（EPA）正考虑提案，将新泽西州的固有安全技术方案推行到全国，邀请大家提供意见，一直到2014年10月为止。美国化学理事会列出了其中的一些缺点[16]。

量化方式[编辑]

Dow火灾及爆炸指数（Dow Fire and Explosion Index）在本质上是对固有危险的量测，是最广为量化固有安全的方式[6]。Heikkilä曾提出更具体有关固有安全的指标[1]，也有发行过其他的变体[17][18][19]，不过那些都比Dow火灾及爆炸指数要复杂的多。

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆） Heikkilä, Anna-Mari. Inherent safety in process plant design. An index-based approach. Espoo 1999, Technical Research Centre of Finland, VTT Publications 384. ISBN 951-38-5371-3
  2. ^ Kletz, T.A., (1978) Chemistry and Industry pp, 287–292 “What You Don't Have, Can't Leak”
  3. ^ Kletz, T.A., (1984) Cheaper, Safer Plants or Wealth and Safety at Work –Notes on Inherently Safer and Simpler Plants IChemE Rugby, UK
  4. ^ 4.0 4.1 Kletz, T. A., (1991) Plant Design for Safety – A User-Friendly Approach, Hemisphere, New York
  5. ^ Center for Chemical Process Safety and the American Institute of Chemical Engineers, Final Report: Definition for Inherently Safer Technology in Production, Transportation, Storage, and Use (July 2010) 1-54.https://www.aiche.org/sites/default/files/docs/embedded-pdf/ist_final_definition_report.pdf[永久失效链接]
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 Khan, F. I.; Amoyette, P. R. How to make inherent safety practice a reality. Canadian Journal of Chemical Engineering. 2003, 81: 2–16. 
  7. ^ 克鲁茨一开始用的词是集约化（intensification），是一化工用语，是指用较小的设备达到相同的产出
  8. ^ 克鲁茨一开始用的词是衰减（attenuation）
  9. ^ Federal Register: May 9, 2008 (Volume 73, Number 91) 10 CFR Part 50 Regulation of Nuclear Power Plants; Draft Statement of Policy
  10. ^ Health and Safety Executive, UK. The Safety Report Assessment Manual (PDF): 4. April 2008 [2016-08-30]. （原始内容 (PDF)存档于2006-11-02）. 
  11. ^ Papadakis, G. A.; Amendola, A. (编). Guidance on the Preparation of a Safety Report to meet the requirements of Council Directive 96/82/EC (Seveso II). 1997 [2016-08-30]. ISBN 92-828-1451-3. （原始内容存档于2008-05-11）. 
  12. ^ Sawyer, R.; et al. Regulating Inherent Safety (conference abstract). American Institute of Chemical Engineers. 2007 [2016-08-30]. （原始内容存档于2012-02-16）. 
  13. ^ Communications Director. CSB Releases New Safety Video on Inherently Safer Design and Technology: "Inherently Safer: The Future of Risk Reduction" Examines how Industry Can Eliminate or Reduce Hazards. US Chemical Safety Board. 11 July 2012 [31 October 2014]. （原始内容存档于2016-08-10）. 
  14. ^ 40 N.J.R. 2254(a), May 5, 2008
  15. ^ Wikisource:Executive Order 1365013650
  16. ^ William J. Erny. 存档副本 (PDF). The American Chemistry Council. April 2014 [2017-06-14]. （原始内容 (PDF)存档于2014-07-03）. 
  17. ^ Khan F.I., Husain T. and Abbasi S.A., 2002, Process Safety and Environmental Progress, 79(2): 65-80 Safety Weighted Hazard Index (SWeHI), a new user-friendly tool for swift yet comprehensive hazard identification and safety evaluation in chemical process industries
  18. ^ Gentile, M., Rogers, W. J., Mannan, M. S., (2004) AIChE Journal Vol 4 pp 959-968 Development of an inherent safety index based on fuzzy logic
  19. ^ Abedi, P., Shahriari, M. (2005) Central European Journal of Chemistry Vol 3, no 4, pp 756-779 Inherent safety evaluation in process plants – a comparison of methodologies

相关条目[编辑]

延伸阅读[编辑]

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