基于定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法 確定化工企業(yè)外部安全防護(hù)距離的應(yīng)用

賈春榮(北京國(guó)石安康科技有限公司，北京 100101)

0 引言

化工企業(yè)涉及的主要原料、中間產(chǎn)品和產(chǎn)品大多具有易燃易爆或有毒的特性，工藝裝置集中、連續(xù)，生產(chǎn)中常在高溫、高壓或低溫、化學(xué)腐蝕等條件下進(jìn)行，并且具有復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸，因其具有燃燒快、爆炸威力強(qiáng)、火場(chǎng)面積大、生產(chǎn)裝置破壞嚴(yán)重以及事故的連鎖反應(yīng)和可擴(kuò)張性等特點(diǎn)，易造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，甚至對(duì)周邊脆弱性目標(biāo)構(gòu)成巨大的威脅。例如：2009年7月15日，河南省洛陽(yáng)市的河南洛染股份有限公司發(fā)生爆炸事故，108名居民因爆炸沖擊波導(dǎo)致玻璃震碎而被刮傷。2019年8月31日，印度馬哈拉施特拉邦Dhule市Shirpur區(qū)附近的Rumit Chemisynth Pvt化工廠發(fā)生爆炸，造成13人死亡，72人受傷。由于爆炸強(qiáng)度太大，還導(dǎo)致附近住宅墻體開(kāi)裂，玻璃震碎。因此，化工企業(yè)應(yīng)設(shè)置合理的外部安全防護(hù)距離。

國(guó)際上以英國(guó)[1]、荷蘭[2]等為代表的國(guó)家常通過(guò)確定可接受風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制危險(xiǎn)源與防護(hù)目標(biāo)之間的安全防護(hù)距離，確保防護(hù)目標(biāo)增加的風(fēng)險(xiǎn)在可接受的范圍內(nèi)。

我國(guó)市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2019年2月25日發(fā)布了GB/T 37243—2019《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防護(hù)距離確定方法》[3]，基于此標(biāo)準(zhǔn)確定的外部安全防護(hù)距離對(duì)預(yù)防和減緩危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施潛在事故(火災(zāi)、爆炸和中毒等)對(duì)廠外防護(hù)目標(biāo)的影響具有重要意義。

1 外部安全防護(hù)距離確定的方法及風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)簡(jiǎn)介

1.1 外部安全防護(hù)距離確定方法

危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置及儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防護(hù)距離確定方法[3]主要采用事故后果法、定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法，或者執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有關(guān)距離的要求。

危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施涉及爆炸物的采用事故后果模擬法。危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施涉及有毒氣體或可燃?xì)怏w，且其設(shè)計(jì)最大量與GB 18218—2018中規(guī)定的臨界量相比，比值之和大于或等于1時(shí)采用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法，通過(guò)定量分析和計(jì)算事故頻率及事故后果，采用可接受的風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)來(lái)對(duì)外部安全防護(hù)距離加以確定。定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法的基本流程包括：收集相關(guān)資料數(shù)據(jù)、確定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元；識(shí)別危險(xiǎn)和辨識(shí)泄漏場(chǎng)景；分析事故概率及事故后果；定量風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算；外部安全防護(hù)距離確定。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)

1.2.1 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)

假設(shè)人員長(zhǎng)期處在某一場(chǎng)所并且無(wú)保護(hù)的情況下，因危險(xiǎn)化學(xué)品事故發(fā)生而導(dǎo)致的死亡頻率定義為個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)，其單位為次每年。對(duì)于危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施周邊防護(hù)目標(biāo)所承受的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)不超過(guò)表1中個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)的要求[4]，如表1所示。

表1 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)

1.2.2 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)

社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)指的是在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，包括周邊企業(yè)員工和公眾在內(nèi)的群體承受某種程度傷害的頻發(fā)程度，通常用累計(jì)頻率(F)和死亡人數(shù)(N)之間關(guān)系的F-N曲線來(lái)表示。通過(guò)兩條風(fēng)險(xiǎn)分界線將社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)劃分為3個(gè)區(qū)域，即：不可接受區(qū)、盡可能降低區(qū)和可接受區(qū)，具體分界線位置如圖1所示[4]。

圖1 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 企業(yè)概況及風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算前的準(zhǔn)備工作

某在役石化企業(yè)廠區(qū)東側(cè)隔路有某安裝檢修公司等企業(yè)，南側(cè)大部分為空地，隔路250 m外主要是居民生活區(qū)，廠區(qū)西側(cè)主要是產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，隔路由北向南依次為某公司勞保服裝作業(yè)部(當(dāng)班人數(shù)小于100人)、某公司清洗隊(duì)(當(dāng)班人數(shù)小于100人)、某煉化公司、某化工公司，廠區(qū)西南角228 m外有一臺(tái)球會(huì)所(總建筑面積3 000 m2以下)、285 m外有一賓館(床位數(shù)100張以下)，西北距離廠區(qū)圍墻210 m外、東北距離廠區(qū)圍墻300 m外有部分村莊。

該企業(yè)主要包括常減壓蒸餾、催化裂化、氣體分餾、催化重整、加氫、硫磺回收、芳烴聯(lián)合等生產(chǎn)裝置以及液化烴球罐、原油儲(chǔ)罐、汽油儲(chǔ)罐、液氨球罐等19個(gè)罐區(qū)。

該企業(yè)生產(chǎn)、儲(chǔ)存過(guò)程中涉及一氧化碳、硫化氫、氨等有毒氣體及一氧化碳、氫氣、硫化氫、氨、甲烷、丙烯、液化石油氣等易燃?xì)怏w。依據(jù)GB 18218—2018《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》[5]進(jìn)行辨識(shí)，該企業(yè)一氧化碳、丙烯、氨等的存在量超過(guò)GB 18218的臨界量，故采用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法確定其外部安全防護(hù)距離。

將該企業(yè)生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置劃分為78個(gè)單元，采用危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，從中選取有代表性的危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)總分值≥11分以上的32個(gè)單元納入定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)范圍。結(jié)合重大危險(xiǎn)源辨識(shí)結(jié)果，進(jìn)行危險(xiǎn)識(shí)別，分析該企業(yè)可能發(fā)生的事故類(lèi)型主要為火災(zāi)、爆炸、中毒事故，選取最大可信事故模擬泄漏場(chǎng)景，分析事故概率，采用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

本文使用《重大危險(xiǎn)源區(qū)域定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件V2.1》進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算，該軟件是由中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院研究開(kāi)發(fā)的。將企業(yè)地理位置圖、氣象參數(shù)、人口分布(企業(yè)周邊及內(nèi)部的)、生產(chǎn)、儲(chǔ)存設(shè)備設(shè)施、管道的規(guī)格型號(hào)、危險(xiǎn)介質(zhì)、工藝參數(shù)等信息輸入到該軟件中，對(duì)事故后果進(jìn)行模擬，對(duì)個(gè)人和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算，并追蹤和繪制影響范圍曲線。

2.2.1 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果

通過(guò)定量風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算，追蹤和繪制的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)影響范圍曲線如圖2所示，其中外圈曲線范圍表示的是3×10-6次/年個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)影響范圍，中間曲線范圍表示的是1×10-5次/年個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)影響范圍，內(nèi)圈曲線范圍表示的是3×10-5次/年個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)影響范圍。

2.2.2 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果

社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果如圖3所示，由社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線可知，部分社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線位于盡可能降低區(qū)域，說(shuō)明企業(yè)仍需采取措施降低整體社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果

2.3 外部安全防護(hù)距離確定

根據(jù)圖2個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值曲線圖可知，表示個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)≤3×10-5次/年的內(nèi)圈曲線覆蓋的范圍沒(méi)有超出廠區(qū)圍墻，該范圍內(nèi)不存在一般防護(hù)目標(biāo)中的三類(lèi)防護(hù)目標(biāo)，故其外部安全防護(hù)距離符合風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)的要求。表示個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)≤1×10-5次/年的中間圈曲線覆蓋的范圍距廠區(qū)圍墻外的距離分別是東側(cè)0 m、西側(cè)44 m、南側(cè)0 m、西北側(cè)95 m，該范圍內(nèi)不存在一般防護(hù)目標(biāo)中的二類(lèi)防護(hù)目標(biāo)，該企業(yè)西側(cè)區(qū)域主要是一般防護(hù)目標(biāo)中的三類(lèi)防護(hù)目標(biāo)及產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的其他企業(yè)，故其外部安全防護(hù)距離符合風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)的要求。表示個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)≤3×10-6次/年的外圈曲線覆蓋范圍距廠區(qū)圍墻外的距離分別是東側(cè)0 m、西側(cè)356 m、西北側(cè)341 m、南側(cè)73 m、西南側(cè)32 m、北側(cè)0 m。該范圍內(nèi)不存在高敏感防護(hù)目標(biāo)及重要防護(hù)目標(biāo)，該企業(yè)西側(cè)區(qū)域主要是一般防護(hù)目標(biāo)中的三類(lèi)防護(hù)目標(biāo)及產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)其他企業(yè)，西南側(cè)區(qū)域主要為一般防護(hù)目標(biāo)中的二類(lèi)防護(hù)目標(biāo)，西側(cè)、西南側(cè)外部安全防護(hù)距離符合風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)的要求，廠區(qū)西北側(cè)的村莊屬于一類(lèi)防護(hù)目標(biāo)，不滿(mǎn)足風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)的要求。

圖2 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果

2.4 對(duì)策措施

(1)為預(yù)防潛在事故對(duì)廠外防護(hù)目標(biāo)的影響，建議西北側(cè)村莊進(jìn)行搬遷。

(2)部分社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線位于盡可能降低區(qū)域，企業(yè)盡可能采取以下安全改進(jìn)措施降低事故發(fā)生的概率和嚴(yán)重性，從而降低社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。

①控制生產(chǎn)系統(tǒng)中危險(xiǎn)化學(xué)品的在線量。對(duì)于儲(chǔ)存設(shè)施，液化氣球罐云爆事故，液氨儲(chǔ)罐泄漏引起的中毒事故、原油儲(chǔ)罐、汽油儲(chǔ)罐泄漏引起的池火災(zāi)等事故后果影響范圍較大，建議進(jìn)一步核算周轉(zhuǎn)周期，在保證生產(chǎn)正常的情況下，盡可能減少危險(xiǎn)化學(xué)品的存儲(chǔ)量。此外，原油、汽油、石腦油、液化石油氣、丙烯、液氨等重點(diǎn)監(jiān)管的化學(xué)品的處置措施應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)要求。

②建立健全自動(dòng)化控制系統(tǒng)、緊急停車(chē)系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)、氣體泄漏檢測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控體系。對(duì)于涉及的裂解(裂化)工藝、加氫工藝、氧化工藝等危險(xiǎn)化工工藝，其安全控制措施應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)要求。危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源的監(jiān)控措施應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定。該企業(yè)應(yīng)對(duì)涉及“兩重點(diǎn)一重大”的生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置定期開(kāi)展HAZOP分析。

③安全設(shè)施應(yīng)配置齊全并完好，特種設(shè)備及其安全附件要定期委托第三方檢驗(yàn)。加強(qiáng)設(shè)備的檢維修管理，進(jìn)一步提高各類(lèi)設(shè)備設(shè)施的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性，同時(shí)加大安全投入，提升系統(tǒng)的安全可靠性。

④建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任制和安全生產(chǎn)規(guī)章制度，特別應(yīng)建立健全風(fēng)險(xiǎn)管控、隱患治理雙重預(yù)防機(jī)制，狠抓事故隱患排查，認(rèn)真落實(shí)隱患治理工作，減少事故發(fā)生的可能性。

⑤企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)職工的經(jīng)常性安全教育培訓(xùn)，使他們能夠熟悉所接觸的危險(xiǎn)；加強(qiáng)企業(yè)應(yīng)急管理工作，完善事故應(yīng)急救援預(yù)案，定期組織預(yù)案演練，同時(shí)儲(chǔ)備必要的應(yīng)急器材和物資，確保在突發(fā)事故時(shí)，做到及時(shí)有效、科學(xué)果斷處置，減少和消除事故的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)安全事故頻繁發(fā)生，為了保障化工企業(yè)周邊人員生命與財(cái)產(chǎn)安全，合理有效地利用土地資源，促進(jìn)生產(chǎn)安全有序發(fā)展，化工企業(yè)必須科學(xué)確定其外部安全防護(hù)距離。采用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法確定化工企業(yè)外部安全防護(hù)距離時(shí)，其外部安全防護(hù)距離要滿(mǎn)足風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)的要求。對(duì)于外部安全防護(hù)距離不足的情況，一要考慮周邊防護(hù)目標(biāo)搬遷，二要從降低事故發(fā)生概率和后果嚴(yán)重性?xún)煞矫娌扇〈胧?，提高企業(yè)本質(zhì)安全生產(chǎn)水平，降低風(fēng)險(xiǎn)，減少事故后果的影響范圍。