典型燒堿行業(yè)風險物質(zhì)識別與風險評價

劉旭，石宏奎，楊韞，秦鏡軒，于瑞強

(1.呼和浩特市生態(tài)環(huán)境科技推廣中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020； 2.呼和浩特市生態(tài)環(huán)境綜合行政執(zhí)法支隊，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020； 3.呼和浩特市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010200)

0 引言

環(huán)境風險評價的目的是分析和預(yù)測建設(shè)項目存在的潛在危險、有害因素，分析建設(shè)項目建設(shè)期和運營期可能發(fā)生的突發(fā)性事件，引起有毒有害易燃易爆物質(zhì)的泄漏所造成的人身安全、環(huán)境影響及其損害程度[1]。2004年12月11日首次發(fā)布了HJ/T 169—2004《建設(shè)項目環(huán)境風險評價技術(shù)導則》[2]，將環(huán)境風險評價以專題環(huán)境影響評價技術(shù)導則形式納入環(huán)境影響評價體系中；HJ 2.1—2016《建設(shè)項目環(huán)境影響評價技術(shù)導則 總綱》[4]明確對于環(huán)境風險不可控建設(shè)。本次環(huán)境風險評價按照上述文件及風險評價導則的相關(guān)要求，采用對項目風險識別、風險分析和對環(huán)境后果計算等方法進行環(huán)境風險評價，為工程設(shè)計和環(huán)境管理提供資料和依據(jù)，以達到降低危險，減少公害的目的。

1 公司概況

某公司為一典型燒堿行業(yè)企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模為離子膜法燒堿裝置一套，生產(chǎn)燒堿8萬噸/年；電石懸浮法裝置一套，生產(chǎn)聚氯乙烯8萬噸/年，同時生產(chǎn)副產(chǎn)品液氯1.5萬噸/年、三氯乙烯3萬噸/年。主要生產(chǎn)車間為燒堿車間、PVC車間及三氯乙烯車間。主要中間產(chǎn)品有：液堿、氯氣、氫氣、氯乙烯、四氯乙烷、氯化氫、乙炔等。

2 風險識別及源項分析

2.1 風險物質(zhì)識別

該公司生產(chǎn)過程中產(chǎn)生和使用的一些易燃、易爆、有腐蝕性、有毒、有害等物質(zhì)，在其儲存、運輸、使用中可能存在風險隱患，這些物質(zhì)包括：氯氣、氫氣、氯化氫氣體、液氯、鹽酸、液堿(燒堿)、硫酸、次氯酸鈉、二氯乙烷、四氯乙烷、乙炔、氯乙烯、硫化鈉、硫磺。該公司生產(chǎn)設(shè)施風險主要是燒堿、鹽酸、乙炔、氯乙烯、聚氯乙烯、三氯乙烯生產(chǎn)裝置，以及產(chǎn)品、副產(chǎn)品、危險廢物的儲存設(shè)施。根據(jù)GB 18218—2018《危險化學品重大危險源辨識》及各風險單元的最大在線量和儲存量，確定在該公司生產(chǎn)、使用、儲存中涉及的危險化學品中，屬于重大危險源的有液氯儲罐、氯乙烯單體儲槽以及電石破碎站及儲存場所。某公司重大危險源辨識表如表1所示。

表1 某公司重大危險源辨識表

2.2 最大可信事故確定及源項分析

經(jīng)辨識，該公司重大危險源為液氯儲罐、氯乙烯單體儲槽以及電石破碎站和儲存場所。經(jīng)對各危險源潛在事故危險性的比較：從毒性分析，氯氣毒性最高，對人的危害最大，氯乙烯為劇毒，為致癌物；從易燃易爆的方面分析，氯乙烯易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物，爆炸后產(chǎn)生有毒的光氣，對周圍環(huán)境的影響很大；電石遇濕也易燃。本次環(huán)境風險評估將液氯儲罐、氯乙烯單體儲槽作為重點分析對象，這兩個風險單元產(chǎn)生的事故均作為重大事故進行分析。對電石破碎站及儲存場所風險預(yù)測較為困難，在管理措施上提出嚴格要求。根據(jù)生產(chǎn)工藝和事故隱患特點等工程狀況，同時類比貯罐爆炸的事故資料，確定本工程最大可信事故源項如表2所示。

表2 最大可信事故源項表

3 后果計算及風險評價

3.1 計算過程

(1)泄漏對環(huán)境的影響范圍與程度

當儲槽發(fā)生破裂，罐內(nèi)物質(zhì)短時間內(nèi)全部外泄形成氣態(tài)進入大氣中，其形成煙云將在靠近地面的空氣中進行擴散。在不同穩(wěn)定度、不同風速條件下對環(huán)境造成的影響不同。本次評價根據(jù)實地調(diào)查參數(shù)，采用risksystem軟件對儲罐風險源進行預(yù)測，源項如表2所示，對風速為0.3、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 m/s，穩(wěn)定度為A、B、C、D、E、F等不同組合情況下，下風向100～8 000 m范圍的環(huán)境影響進行預(yù)測，對照風險物質(zhì)不同濃度閾值及危害，得出不同情景下最大落地濃度、最大濃度影響程度、最大濃度出現(xiàn)距離、居住區(qū)濃度超標范圍、最大半致死濃度范圍和短時間接觸容許濃度超標范圍。

(2)最大可信事故風險值

最大可信事故風險值是用死亡人數(shù)來表示的，其計算過程是：先計算出出現(xiàn)風險事故最大危害時概率，即最不利氣象條件的概率，再計算出事故半致死區(qū)范圍內(nèi)死亡的人口數(shù)，確定最大可信事故風險概率。其中最大可信事故風險概率是根據(jù)事故樹法進行分析計算，同時類比調(diào)查壓力容器發(fā)生爆炸的事故概率來確定。最大風險值R(死亡人數(shù)/年)=P1(出現(xiàn)不利天氣的概率)×P2(事故發(fā)生概率)×C(半致死區(qū)內(nèi)人口數(shù))×50%。

3.2 泄漏事故風險結(jié)果

本文在收集統(tǒng)計近30年風速、風頻、穩(wěn)定度等氣象數(shù)據(jù)和廠址地區(qū)5 km范圍內(nèi)人口密度分布，利用risksystem軟件對風險源進行預(yù)測并計算得出液氯儲罐和氯乙烯單體儲槽泄漏事故下的最大可信事故風險值。具體分析如下。

3.2.1 液氯儲罐泄漏事故風險

(1)環(huán)境風險預(yù)測

預(yù)測結(jié)果表明，液氯儲槽泄漏后，在風速為2.0 m/s、穩(wěn)定度為F時，最大落地濃度以及下風向不同距離的氯氣濃度最大，半致死濃度范圍最大，在該風速下對環(huán)境的影響程度最大。泄漏發(fā)生30 min內(nèi)，最大落地濃度為208 789.79 mg/m3，超過半致死濃度的范圍最大為243.9 m，最大影響范圍為2 379 m。

(2)最大可信事故風險

經(jīng)計算，最大風險值為1.71×10-6人/年，出現(xiàn)在風速為2 m/s、E類穩(wěn)定度、風向為NW天氣下，主要影響廠區(qū)東南地區(qū)。最終事故風險為4.24×10-6人/年，在可接受水平范圍內(nèi)。氯泄漏事故風險計算如表3所示。

表3 氯泄漏事故風險計算

3.2.2氯乙烯單體儲槽泄漏事故風險

(1)環(huán)境風險預(yù)測

氯乙烯單體儲槽泄漏后，在風速為2.0 m/s、穩(wěn)定度為F時，最大落地濃度以及下風向不同距離的氯乙烯濃度最大，半致死濃度范圍最大，在該風速下對環(huán)境的影響程度最大。泄漏發(fā)生5 min內(nèi)，最大落地濃度為208 789.79 mg/m3，超過半致死濃度的范圍最大為182.3 m，泄漏30 min后超過居住區(qū)濃度的最大范圍為6 532 m。

(2)最大可信事故風險

最大風險值為1.17×10-6人/年，出現(xiàn)在風速為2.0 m/s條件、E類天氣下，風向為NW，主要影響廠區(qū)東南地區(qū)。最終事故風險為3.08×10-6人/年，在可接受水平范圍內(nèi)。VCM泄漏事故風險計算如表4所示。

4 結(jié)語

(1)本項目在生產(chǎn)車間和儲罐車間中涉及多項易燃易爆有毒有害物質(zhì)，尤其貯存系統(tǒng)量大，具有較大潛在危險。氯和氯乙烯泄漏在最大可信災(zāi)害事故下的預(yù)測表明，導致對生命危害的最大范圍均在廠界范圍之內(nèi)(儲罐距最近廠界510 m)，對周圍環(huán)境的影響主要為慢性影響。

(2)最大可信災(zāi)害事故氯和氯乙烯泄漏預(yù)測結(jié)果表明，其值分別為4.24×10-6人/年和3.08 ×10-6人/年，低于化工行業(yè)8.33×10-5人/年，本公司本項目風險值水平與同行業(yè)比較是可以接受的。