基于QRA的某油庫(kù)區(qū)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)用研究

(1.華北科技學(xué)院 北京 101601；2.中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院 北京 100012)

引言

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(簡(jiǎn)稱(chēng)QRA)也稱(chēng)為概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(PRA)，是對(duì)化工園區(qū)存在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)的重要技術(shù)手段。該方法通過(guò)對(duì)化工園區(qū)系統(tǒng)或設(shè)備失效概率和失效后果進(jìn)行分析，將風(fēng)險(xiǎn)表征為事故發(fā)生頻率和事故后果的乘積，從而對(duì)園區(qū)內(nèi)的重大危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量描述。目前，歐盟國(guó)家在塞維索法令(The SevesoII Directive)的要求下，采用QRA方法進(jìn)行安全評(píng)估報(bào)告，用于當(dāng)局決策重大危險(xiǎn)源產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)增量以及重大危險(xiǎn)源附近的土地開(kāi)發(fā)?，F(xiàn)階段中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的化工園區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管理軟件CASST-QRA2.0，能夠基于風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)對(duì)設(shè)備設(shè)施失效概率、事故情景概率以及相應(yīng)的事故后果，進(jìn)行整體量化風(fēng)險(xiǎn)疊加評(píng)估計(jì)算。

因此本文將利用CASST-QRA2.0對(duì)某油庫(kù)存在的重大危險(xiǎn)源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)疊加評(píng)估計(jì)算，評(píng)價(jià)出某油庫(kù)區(qū)危險(xiǎn)源對(duì)周邊造成風(fēng)險(xiǎn)影響程度及所造成的事故后果，為企業(yè)采取安全管理措施，降低風(fēng)險(xiǎn)影響程度提供了一定的參考。

一、某油庫(kù)區(qū)概況

某油庫(kù)企業(yè)油庫(kù)區(qū)位于工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)，涉及庫(kù)容100萬(wàn)方，可儲(chǔ)運(yùn)商業(yè)原油。油庫(kù)區(qū)根據(jù)原油性質(zhì)采用常溫儲(chǔ)存。庫(kù)內(nèi)現(xiàn)有2個(gè)原油罐組，101罐組設(shè)6座10×104m3原油儲(chǔ)罐，201罐組設(shè)4座10×104m3原油儲(chǔ)罐，并預(yù)留2座儲(chǔ)罐，均為外浮頂罐設(shè)計(jì)。根據(jù)《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50074-2014)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，該儲(chǔ)運(yùn)庫(kù)為一級(jí)石油庫(kù)。根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》(GB18218)對(duì)該企業(yè)進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)和相應(yīng)的系數(shù)校正，判定該某油庫(kù)企業(yè)屬于一級(jí)重大危險(xiǎn)源企業(yè)，企業(yè)油庫(kù)區(qū)平面布置及效果如圖1所示。

圖1 企業(yè)油庫(kù)區(qū)平面布置效果圖

二、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可容許標(biāo)準(zhǔn)

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的核心量化指標(biāo)是個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)是指重大危險(xiǎn)源產(chǎn)生在某一固定位置的人員的個(gè)體死亡概率，圖2為風(fēng)險(xiǎn)等值線。社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)為重大危險(xiǎn)源能夠引起大于等于N人死亡的所有事故的累積頻率(F)。社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)與重大危險(xiǎn)源周?chē)娜藛T密度密切相關(guān)，用圖3社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線(F-N曲線)表示。

圖2 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線示意圖

圖3 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線(F-N曲線)

個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)可容許標(biāo)準(zhǔn)表明危險(xiǎn)源附近的目標(biāo)人群是否可暴露于某一風(fēng)險(xiǎn)水平以上。通常給出可容許風(fēng)險(xiǎn)的上限可容許基準(zhǔn)和下限可忽略基準(zhǔn)值。若風(fēng)險(xiǎn)值高于可容許基準(zhǔn)，必須進(jìn)行整改；若風(fēng)險(xiǎn)值低于可忽略基準(zhǔn)，則可無(wú)須進(jìn)行任何改善，風(fēng)險(xiǎn)可接受；若風(fēng)險(xiǎn)值介于兩者之間，則可根據(jù)事件的優(yōu)先順序進(jìn)行改善。目前《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》第九條要求：構(gòu)成一級(jí)或者二級(jí)重大危險(xiǎn)源，且毒性氣體實(shí)際存在(在線)量與其在《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》中規(guī)定的臨界量比值之和大于或等于1的，或者構(gòu)成一級(jí)重大危險(xiǎn)源，且爆炸品或液化易燃?xì)怏w實(shí)際存在(在線)量與其在《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》中規(guī)定的臨界量比值之和大于或等于1的，要采用《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(2011年安監(jiān)總局令第40號(hào))確定的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，故該油庫(kù)區(qū)應(yīng)采用的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)容許標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 可容許個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)

社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)可容許標(biāo)準(zhǔn)正是采用ALARP(As Low As Reasonable Practice)原則作為可接受原則。ALARP原則通過(guò)兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)分界線將風(fēng)險(xiǎn)劃分為3個(gè)區(qū)域，即：不可容許區(qū)、盡可能降低區(qū)(ALARP)和可容許區(qū)，如圖4所示。

圖4 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)可容許標(biāo)準(zhǔn)(F-N)曲線

三、定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

本文應(yīng)用中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的化工園區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管理軟件CASST-QRA2.0針對(duì)該油庫(kù)區(qū)進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，分析某油庫(kù)企業(yè)所面臨的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)以及事故后果。油庫(kù)去部分危險(xiǎn)源描述輸入如圖5，氣象條件描述輸入如圖6。

圖5 部分危險(xiǎn)源描述

圖6 氣象條件描述

個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果(圖7)顯示,在法律法規(guī)的要求下，該油庫(kù)區(qū)3×10-7風(fēng)險(xiǎn)等值線所覆蓋的區(qū)域內(nèi)不存在人員聚集的高敏感場(chǎng)所及重要目標(biāo)和特殊高密度場(chǎng)所。1×10-6風(fēng)險(xiǎn)等值線區(qū)域內(nèi)不存在居住類(lèi)高密度場(chǎng)所及公眾聚集類(lèi)高密度場(chǎng)所。計(jì)算結(jié)果表明，油庫(kù)區(qū)內(nèi)企業(yè)現(xiàn)狀的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)滿足《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(2011年安監(jiān)總局令第40號(hào))確定的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求，個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)水平是可以接受的。

圖7 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線

社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果(圖8)表明,該油庫(kù)企業(yè)的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線處在可容許區(qū)范圍內(nèi),未進(jìn)入不可容許區(qū)和ALARP區(qū)。說(shuō)明有庫(kù)區(qū)對(duì)廠區(qū)周邊人員影響較小，人員主要分布在企業(yè)辦公區(qū)域。危險(xiǎn)源引起重特大事故的潛在可能性和危害程度，即引起N人以上死亡的事故的可能性是可以接受的，根據(jù)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)容許標(biāo)準(zhǔn)要求,該油庫(kù)區(qū)的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)水平是可接受的。

圖8 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)等值線

某油庫(kù)區(qū)面臨的事故情景模式主要是閥門(mén)的小孔泄漏、中孔泄漏、大孔泄漏和管道的小孔泄漏、中孔泄漏、大孔泄漏、完全破裂及容器的整體破裂。事故模式則是原油泄漏形成液池后遇到火源而被點(diǎn)燃的池火災(zāi)害。計(jì)算結(jié)果表明：在油庫(kù)區(qū)所面臨的事故情景及事故模式中，管道完全破裂和容器整體破裂情景下造成的池火災(zāi)害波及范圍較大，后果影響較為嚴(yán)重。其中油庫(kù)區(qū)101罐組發(fā)生管道完全破裂的事故情景時(shí)，產(chǎn)生的死亡半徑260m，重傷半徑285m，輕傷半徑357m，發(fā)生容器整體破裂的事故情景時(shí)，產(chǎn)生的死亡半徑212m，重傷半徑234m，輕傷半徑294m。油庫(kù)區(qū)201罐組發(fā)生管道完全破裂的事故情景時(shí)，產(chǎn)生的死亡半徑214m，重傷半徑237m，輕傷半徑297m，發(fā)生容器整體破裂的事故情景時(shí)，產(chǎn)生的死亡半徑212m，重傷半徑234m，輕傷半徑294m。具體的事故后果影響情況如表2所示。

表2 某油庫(kù)區(qū)事故后果影響范圍表

目前根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(2011年安監(jiān)總局令第40號(hào))對(duì)構(gòu)成重大危險(xiǎn)源的某油庫(kù)企業(yè)油庫(kù)區(qū)進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，得出結(jié)論：某油庫(kù)區(qū)的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)均滿足風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

四、總結(jié)

以某油庫(kù)區(qū)為例，應(yīng)用化工園區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管理軟件CASST-QRA2.0進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并參照《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》對(duì)某油庫(kù)區(qū)的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)及社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行判定，模擬出油庫(kù)區(qū)罐組可能發(fā)生的事故后果，量化給出了不同情景下事故類(lèi)型的影響范圍。為企業(yè)科學(xué)制定防護(hù)措施，進(jìn)行脆弱性風(fēng)險(xiǎn)削減，提高危險(xiǎn)源的整體安全性，提供了參考依據(jù)。