惠州港荃灣港區(qū)某儲庫環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)急措施可行性分析

張生光

(海油環(huán)境科技(北京)有限公司，北京 100125)

惠州港地處惠州市大亞灣經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，共設(shè)荃灣、東馬、惠東3個(gè)港區(qū)。荃灣港區(qū)位于大亞灣西側(cè)海岸，是一個(gè)多功能綜合性的港區(qū)，設(shè)立有危險(xiǎn)化學(xué)品儲存專用區(qū)，儲存原油、成品油、甲醇、苯、甲苯等多種石油化工產(chǎn)品[1]，目前已經(jīng)建成投產(chǎn)的碼頭、倉儲企業(yè)近20家，總庫容接近200萬立方米，2020年吞吐量為2840萬噸，預(yù)計(jì)到2030年吞吐量可達(dá)4085萬噸。

1 儲庫基本情況

為滿足大亞灣石化區(qū)某大型外資160萬噸乙烯項(xiàng)目原材料及產(chǎn)品運(yùn)輸儲存需求，在荃灣港區(qū)建設(shè)一座液體儲庫，接收碼頭運(yùn)入的液體原料(石腦油)，儲存乙烯項(xiàng)目所生產(chǎn)的大宗成品油、芳烴及化工品，在倉儲區(qū)暫存后經(jīng)碼頭外輸。

該儲庫總庫容約56萬立方米，包括6個(gè)罐組、36臺儲罐，共儲存、運(yùn)輸20多種物料，包括石腦油、燃料油、汽油等油品及苯、甲苯、甲醇、乙烯等化學(xué)品。其中石腦油儲罐12座，均為30000 m3內(nèi)浮頂罐，單個(gè)儲罐高20.5 m，直徑44.0 m，石腦油年周轉(zhuǎn)量約為500萬噸。

石油化工儲庫作為儲存、轉(zhuǎn)運(yùn)的專業(yè)性倉庫，涉及多種易燃易爆危險(xiǎn)品、化學(xué)品，一旦發(fā)生環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故將對周邊環(huán)境、財(cái)產(chǎn)造成巨大的破壞，甚至對人員造成較大的傷亡[2]。通過調(diào)查識別儲庫儲存運(yùn)輸過程中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事件及情景，對代表性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故開展預(yù)測評價(jià)，結(jié)合儲庫工程實(shí)際情況提出有針對性的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范措施，為儲庫的長期安全運(yùn)行提供科學(xué)有效的建議。

2 儲庫風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查及風(fēng)險(xiǎn)識別

2.1 物質(zhì)危險(xiǎn)性識別

該儲庫主要環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)為油品及化學(xué)品，分別對其火災(zāi)危險(xiǎn)級別、毒性類別等進(jìn)行識別[3]。儲運(yùn)的物質(zhì)不涉及劇毒化學(xué)品，汽油、石腦油、1-己烯、異辛烯、MTBE(甲基叔丁基醚)、甲苯、苯、乙烯、丙烯、丁二烯、1-丁烯等屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，苯屬于重點(diǎn)環(huán)境管理危險(xiǎn)化學(xué)品，石腦油、汽油等油類、苯、甲苯屬于突發(fā)環(huán)境事件高發(fā)類和特征污染物類化學(xué)品。

2.2 生產(chǎn)系統(tǒng)危險(xiǎn)性識別

本儲庫儲運(yùn)設(shè)施主要由輸送管線、罐區(qū)及傳輸動力設(shè)備組成，在倉儲區(qū)收發(fā)物料作業(yè)期間，進(jìn)出庫管線和傳輸機(jī)泵過載收發(fā)介質(zhì)，收發(fā)結(jié)束后，管線中的物質(zhì)被吹掃至倉儲區(qū)或船舶。機(jī)泵輸送物料如存在著由于靜電積聚、設(shè)備失修、管線接口/閥門/機(jī)泵等泄漏、誤操作和明火引起火災(zāi)爆炸事故可能性，或由于設(shè)備故障、失效等造成物料泄漏的可能性，從而引發(fā)環(huán)境事故。

根據(jù)危險(xiǎn)物質(zhì)儲運(yùn)分布情況，本儲庫風(fēng)險(xiǎn)源主要為倉儲區(qū)和輸送管線，危險(xiǎn)單元主要為倉儲區(qū)儲罐和輸送管線。

2.3 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)類型及影響途徑

結(jié)合歷史環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故統(tǒng)計(jì)資料，本儲庫的風(fēng)險(xiǎn)事故情景設(shè)定主要為油品罐區(qū)(燃料油、石腦油、汽油等)、化學(xué)品儲罐(苯、甲苯、甲醇、己烯等)及配套輸送管線的泄漏、火災(zāi)和爆炸。發(fā)生環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故后的環(huán)境影響途徑主要為大氣、土壤和地下水，可能受影響的環(huán)境敏感目標(biāo)為儲庫周邊大氣環(huán)境敏感目標(biāo)、庫區(qū)土壤、地下水潛水含水層等。

3 風(fēng)險(xiǎn)事故統(tǒng)計(jì)及情景分析

該儲庫作為乙烯項(xiàng)目的配套儲運(yùn)工程，兼具油品和化學(xué)品儲運(yùn)功能，儲運(yùn)設(shè)施包括倉儲區(qū)和輸送管線。根據(jù)歷史類似行業(yè)有關(guān)的事故資料進(jìn)行歸納統(tǒng)計(jì)，通過對2006-2014年期間發(fā)生的84起國內(nèi)石油化工企業(yè)儲罐事故案例類別、等級、發(fā)生時(shí)間、化學(xué)品種類、火災(zāi)爆炸事故等幾方面統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明：按事故類別劃分，儲罐發(fā)生事故起數(shù)以火災(zāi)爆炸事故為主；按事故級別劃分，發(fā)生事故起數(shù)最多的是一般事故；按事故發(fā)生的月份劃分，6月、8月、10月為事故高發(fā)時(shí)段，每天10：00-12：00和14：00-16：00時(shí)間段發(fā)生事故幾率較高；由明火引起的儲罐火災(zāi)爆炸事故位居首位；按火災(zāi)爆炸事故模式劃分，發(fā)生爆炸事故最多[4]。造成受傷人數(shù)、死亡人數(shù)偏高的事故類型是爆炸和中毒，火災(zāi)和泄漏次之[5]。儲罐火災(zāi)事故中24%是由雷擊引起，23%的儲罐事故是由違規(guī)操作引起，其余原因還有過量充裝、靜電、設(shè)備失效等。發(fā)生事故最多的儲罐類型為固定頂罐，達(dá)到30%，外浮頂罐達(dá)23%，內(nèi)浮頂罐為17%；球罐和其他儲罐事故占少量[6]。

本儲庫可能的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事件類型主要為物料泄漏，物料泄漏后還有可能發(fā)生火災(zāi)、爆炸等，據(jù)此引發(fā)的伴生/次生污染物排放。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的目標(biāo)是考慮突發(fā)事故導(dǎo)致的危險(xiǎn)物質(zhì)環(huán)境急性損害防控，在對本儲庫儲運(yùn)物質(zhì)典型事故影響分析中以急性毒性和易燃易爆為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行篩選。本儲庫關(guān)注的突發(fā)性環(huán)境事件高發(fā)類和特征污染物類化學(xué)品為石油類、苯、甲苯；結(jié)合儲運(yùn)的物質(zhì)類別、理化性質(zhì)和毒性識別情況，儲運(yùn)過程中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故情景假定情況如下：

(1)儲運(yùn)過程中苯、甲苯、甲醇、甲基叔丁基醚、1-己烯儲罐發(fā)生泄漏情況下的環(huán)境影響：因本儲庫管線為架空管廊，兩端分別與庫區(qū)和碼頭銜接，操作接口在庫區(qū)和碼頭，在管廊上部發(fā)生事故的可能性概率遠(yuǎn)低于庫區(qū)和碼頭；且管線兩側(cè)200 m范圍內(nèi)無大氣環(huán)境敏感目標(biāo)，又因倉儲區(qū)和管線在線量的差別，因此以倉儲區(qū)的儲罐泄漏作為最大可信事故源強(qiáng)進(jìn)行分析。

(2)石油類以儲存量大、閃點(diǎn)較低的石腦油為易燃易爆物質(zhì)代表，考慮其儲罐火災(zāi)及次生污染物CO的大氣環(huán)境影響。

設(shè)定的風(fēng)險(xiǎn)事故情形發(fā)生可能性要處于合理的區(qū)間。風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)則認(rèn)為概率小于10-6/年的事件是極小概率事件，基于同行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)事故統(tǒng)計(jì)資料分析，本儲庫最大可信事故篩選結(jié)果為倉儲區(qū)儲罐破裂，儲罐全破裂的泄漏頻率為5.00×10-6次/a，故可以認(rèn)為本儲庫最大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可信事故為儲罐全泄漏或儲罐火災(zāi)、爆炸，影響途徑為大氣擴(kuò)散及土壤、地下水。

4 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測

本儲庫儲存物料種類較多，選取儲存量及周轉(zhuǎn)量最大的石腦油為代表進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測。

4.1 源強(qiáng)計(jì)算

石腦油遇明火燃燒或爆炸，將產(chǎn)生CO、SO2和煙塵，以及石腦油在高溫下迅速揮發(fā)釋放至大氣的未完全燃燒的石油氣，其中以CO、SO2和石油氣的排放量和毒性較大，據(jù)此進(jìn)行伴生污染物的計(jì)算、預(yù)測。

(1)石腦油燃燒速度

本儲庫儲運(yùn)的石腦油的沸點(diǎn)約為20～180 ℃，其燃燒速度計(jì)算公式為：

式中：mf為石腦油單位表面積燃燒速度，kg/(m2·s)；Hc為石腦油燃燒熱，4.7×107J/kg；Cp為石腦油定壓比熱容，2103 J/(kg·K)；Tb為石腦油的沸點(diǎn)，取433 Ka；Ta為環(huán)境溫度，取298.15 K；HV為石腦油在常壓沸點(diǎn)下的蒸發(fā)熱(氣化熱)，取335×103J/kg。計(jì)算可得石腦油的燃燒速度為0.07598 kg/(m2·s)。假定火災(zāi)燃燒持續(xù)6 h，油罐頂火災(zāi)燃燒面積按1520 m2，由此可以估算罐頂火災(zāi)的石腦油燃燒速度為22.4 kg/s。

(2)CO釋放源強(qiáng)

CO釋放源強(qiáng)計(jì)算公式：GCO=2330qCQ

式中：GCO為一氧化碳的產(chǎn)生量，kg/s；C為碳的質(zhì)量百分比含量，取85%；q為化學(xué)不完全燃燒值，取1.5%。Q為參與燃燒的物質(zhì)量，t/s。計(jì)算可知，罐頂火災(zāi)釋放的次生CO排放速率為0.2602 kg/s。

(3)SO2釋放源強(qiáng)

SO2釋放源強(qiáng)計(jì)算公式：GSO2=2BS

式中：GSO2為二氧化硫排放速率，kg/s；B為物質(zhì)燃燒量，kg/s；S為物質(zhì)中硫的含量，石腦油含硫量按照0.041%。經(jīng)過計(jì)算，罐頂火災(zāi)釋放的次生SO2排放速率為0.0072 kg/s。

(4)火焰高度

罐頂火焰高度計(jì)算公式[7]：

式中：h為火焰高度，m；r為液池半徑，m；ρ0為周圍空氣的密度，取1.1854 kg/m3；g為重力加速度；Vm為單位表面積的燃燒速度，kg/m2·s。經(jīng)過計(jì)算，火焰高度為57.6 m，考慮罐體高度20.5 m，總釋放高度為78.1 m。

4.2 預(yù)測模型參數(shù)選取

預(yù)測時(shí)，需分別選取最不利氣象條件和常規(guī)氣象條件進(jìn)行，計(jì)算模式采用建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則附錄G中推薦的模型計(jì)算。

考慮到石腦油儲罐罐頂火災(zāi)事故產(chǎn)生的次生污染物在熱力抬升的情況下為輕氣體，其擴(kuò)散采用AFTOX模型進(jìn)行預(yù)測，該模型適用于平坦地形下輕質(zhì)氣體排放的擴(kuò)散模擬，可以模擬連續(xù)排放或瞬時(shí)排放氣體地面源或高架源的指定位置濃度、下風(fēng)向最大濃度及其位置等。

4.3 大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測結(jié)果

該儲庫石腦油儲罐火災(zāi)次生污染物擴(kuò)散預(yù)測結(jié)果見下表，分別列出了不利和常見氣象條件下CO、SO2的大氣毒性終點(diǎn)濃度-1、大氣毒性終點(diǎn)濃度-2最遠(yuǎn)影響距離出現(xiàn)情況以及網(wǎng)格點(diǎn)最大濃度出現(xiàn)情況。

本儲庫石腦油儲罐發(fā)生火災(zāi)時(shí)，次生的CO和SO2下風(fēng)向濃度未出現(xiàn)毒性終點(diǎn)濃度，因儲罐火災(zāi)發(fā)生時(shí)熱通量較高，火災(zāi)產(chǎn)生的次生污染物在熱力抬升下迅速擴(kuò)散，地面濃度很小，在最不利氣象條件和常規(guī)條件下，均未出現(xiàn)毒性終點(diǎn)濃度-1和大氣毒性終點(diǎn)濃度-2。

5 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范措施

針對可能發(fā)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故，儲庫建設(shè)單位采取了多種切實(shí)有效的風(fēng)險(xiǎn)防范措施，從根本上杜絕環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。

(1)優(yōu)化總圖布置，嚴(yán)格執(zhí)行《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》和《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》等對于各罐區(qū)及配套設(shè)施與廠區(qū)內(nèi)相鄰的其他裝置或設(shè)施的防火間距相關(guān)要求，罐區(qū)設(shè)置防火堤及隔堤，在事故狀態(tài)下，防火堤可以防止油品及化學(xué)品蔓延到其它地區(qū)。

(2)合理選擇儲罐、輸送管道結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，加強(qiáng)施工安裝質(zhì)量管理。加強(qiáng)防護(hù)和使用條件監(jiān)控，防止設(shè)備設(shè)施因超溫、超壓等原因引起的泄漏，保障設(shè)備設(shè)施的本質(zhì)安全；定期進(jìn)行檢測和維護(hù)保養(yǎng)，加強(qiáng)日常巡檢，維護(hù)設(shè)備設(shè)施完好性。

(3)采用成熟可靠的儲運(yùn)工藝流程，儲罐設(shè)置高低液位報(bào)警、高高及低低液位聯(lián)鎖設(shè)施；儲罐進(jìn)出油總線設(shè)置電液緊急切斷閥，緊急狀況下能實(shí)現(xiàn)緊急切斷。根據(jù)《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》在易泄漏可燃?xì)怏w處設(shè)置可燃?xì)怏w檢測報(bào)警儀，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏問題。

(4)為避免發(fā)生泄漏、火災(zāi)或爆炸產(chǎn)生的次生污染物，儲庫通過采取儲罐液位監(jiān)控、可燃?xì)怏w監(jiān)測報(bào)警、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、管線防腐、應(yīng)急切斷等措施措施，保證設(shè)備設(shè)施運(yùn)行本質(zhì)安全和規(guī)范作業(yè)，降低事故發(fā)生的概率。

(5)本儲庫構(gòu)建了水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)三級防控體系，設(shè)置了雨排系統(tǒng)和事故水池；事故狀態(tài)下受污染的雨水、消防水和泄漏物等通過雨排系統(tǒng)可自流進(jìn)入事故水池；事故時(shí)，事故水利用圍堰和事故水池進(jìn)行防控。當(dāng)防火堤不足以容納泄漏物料和消防水時(shí)，泄漏的物料和消防水通過雨水系統(tǒng)引入事故水池，再由事故水泵進(jìn)行提升，排至倉儲區(qū)含油污水處理單元，依托主項(xiàng)目污水處理設(shè)施進(jìn)行處理。倉儲區(qū)設(shè)2.5m高的防火實(shí)體圍墻，防止事故水排向外環(huán)境。

(6)為了避免工程事故造成地下水污染，倉儲區(qū)內(nèi)參照《石油化工防滲工程技術(shù)規(guī)范》生產(chǎn)單元?jiǎng)澐譃橹攸c(diǎn)污染防治區(qū)、一般污染防治區(qū)和非污染防治區(qū)，落實(shí)各區(qū)域防滲層的防滲性能要求，可防止泄漏的物料、污水或廢液通過地面滲透進(jìn)入土壤/地下含水層，防范土壤環(huán)境/地下水環(huán)境造成風(fēng)險(xiǎn)事故。在發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事故過程中，如導(dǎo)致防滲層發(fā)生破壞，及時(shí)修復(fù)。

6 儲庫應(yīng)急資源分析

本儲庫依托荃灣港區(qū)現(xiàn)有應(yīng)急資源，設(shè)立了“單元-廠區(qū)-園區(qū)”的三級環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控體系，切實(shí)有效的做好環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故的預(yù)防和控制。

(1)“單元級”環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控體系

儲庫“單元級”事故廢水風(fēng)險(xiǎn)防控體系為各罐組的防火提和隔堤，倉儲區(qū)共有6個(gè)罐組，各罐組的防火提和隔堤的設(shè)置符合《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》、《儲罐區(qū)防火堤設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求；各罐組防火堤內(nèi)的有效容積均大于罐組內(nèi)一個(gè)最大罐的公稱容積，能夠滿足發(fā)生泄漏事故時(shí)物料的存儲需求。

(2)“廠區(qū)級”環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控體系

“廠區(qū)級”防控體系為儲庫事故水池、倉儲區(qū)防火實(shí)體圍墻。本儲庫建有1座1000m3事故水池，事故水池出口設(shè)有閘門，處于常閉狀態(tài)。發(fā)生事故時(shí)，一部分事故水存在防火堤內(nèi)，當(dāng)防火堤不足以容納泄漏物料和消防水時(shí)，泄漏的物料和消防水通過雨水系統(tǒng)通過自流引入事故水池，再由事故水泵進(jìn)行提升，排至倉儲區(qū)含油污水處理單元進(jìn)行處理。事故水池進(jìn)水口處設(shè)有具有遠(yuǎn)程及就地啟閉功能的常閉電動閘門，事故時(shí)可及時(shí)打開進(jìn)水口處閘門。

倉儲區(qū)設(shè)置有防火實(shí)體圍墻，高2.50 m，為非燃燒材料實(shí)體圍墻，采用實(shí)心磚磚砌成，能夠有效防止泄漏物料和事故水流出廠區(qū)，避免污染外環(huán)境。

(3)“區(qū)域級”環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控體系

荃灣港區(qū)石化倉儲區(qū)現(xiàn)有一座公共應(yīng)急池(一期工程)，容量約9000 m3，位于惠印公司和大安石化公司之間的道路綠化帶下方。目前大亞灣區(qū)正在建設(shè)荃灣港區(qū)石化倉儲區(qū)公共應(yīng)急池二期工程，位于荃灣疏港大道北側(cè)，占地面積2萬m2，建設(shè)容積為3.1萬m3，并與一期公共應(yīng)急池連通，服務(wù)于荃灣港區(qū)倉儲類項(xiàng)目及碼頭。公共應(yīng)急水池二期收水管道設(shè)計(jì)埋深4～7 m，收水管道通過重力流進(jìn)入公共應(yīng)急水池。應(yīng)急池建成后，荃灣港區(qū)的公共應(yīng)急池容量將可以達(dá)到4.0萬m3，可滿足荃灣港區(qū)石化倉儲企業(yè)公共應(yīng)急需求。

7 結(jié) 論

本儲庫運(yùn)行過程涉及的主要危險(xiǎn)工藝為倉儲區(qū)儲罐、輸送管線，涉及的危險(xiǎn)物質(zhì)主要為石腦油、汽油、1-己烯、異辛烯、MTBE(甲基叔丁基醚)、甲苯、苯、乙烯、丙烯、丁二烯、1-丁烯。本儲庫儲運(yùn)的油類(石腦油、汽油等)、苯、甲苯屬于突發(fā)環(huán)境事件高發(fā)類和特征污染物類化學(xué)品。項(xiàng)目的主要危險(xiǎn)因素為危險(xiǎn)物質(zhì)的泄漏和火災(zāi)、爆炸等引發(fā)的伴生/次生污染物排放。

本儲庫200 m范圍內(nèi)無環(huán)境敏感目標(biāo)，經(jīng)過預(yù)測，發(fā)生石腦油儲罐火災(zāi)、爆炸事故時(shí)，對周邊大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)敏感目標(biāo)影響較小，本儲庫設(shè)有大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范措施、水污染風(fēng)險(xiǎn)防范措施、地下水和土壤風(fēng)險(xiǎn)防范措施等，可對環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故進(jìn)行有效的預(yù)防、監(jiān)控和響應(yīng)。建設(shè)單位應(yīng)編制突發(fā)環(huán)境污染事件應(yīng)急預(yù)案，明確與荃灣港區(qū)相關(guān)企業(yè)的聯(lián)動及荃灣港區(qū)應(yīng)急預(yù)案相銜接，發(fā)生突發(fā)環(huán)境事件時(shí)可進(jìn)行有效的應(yīng)急聯(lián)動，為控制本工程可能發(fā)生的各類、各級環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故，降低并最終消除其環(huán)境影響，提供有效的技術(shù)和應(yīng)急保障。