化工項目環(huán)境風險評價難點探討及實例分析

劉曉玲

（漳州市環(huán)境科學研究所 福建漳州 363000）

1 引言

2004年，環(huán)保部發(fā)布了《建設項目環(huán)境風險評價技術(shù)導則》（HJ/T169-2004）（以下簡稱《導則》），2009年發(fā)布征求意見稿，對事故源強確定和風險預測方法有補充和完善。2012年環(huán)保部發(fā)布了《關(guān)于切實加強風險防范嚴格環(huán)境影響評價管理的通知》(環(huán)發(fā)[2012]98號)等文件，強調(diào)環(huán)評單位要加強環(huán)境風險評價工作，并對環(huán)境影響評價結(jié)論負責?；ろ椖坑捎谝兹家妆⒂卸居泻瘜W品的多樣性和生產(chǎn)工藝、設備運行的復雜性，存在多種潛在環(huán)境事故風險[1]。因此，化工項目如何科學開展環(huán)境風險評價，是環(huán)評工作者要認真考慮的問題。

2 化工項目環(huán)境風險評價主要內(nèi)容和分析難點

化工項目環(huán)境風險評價主要內(nèi)容分以下幾個部分：風險識別、源項分析、后果計算、風險評價、風險管理和應急措施。風險識別主要是對生產(chǎn)設施風險識別和生產(chǎn)過程所涉及的主要化工原材料及輔助材料、燃料、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程排放的“三廢”污染物等物質(zhì)進行風險識別，并確定風險類型，風險類型分為泄漏、火災和爆炸三種。此部分可結(jié)合具體項目特點和安全評價進行分析。源項分析是對前面已確定的危險因素和風險類型，篩選確定最大可信事故，對最大可信事故給出源強和發(fā)生概率。后果計算則是確定最大可信事故危害程度和危害范圍。源項分析和后果計算是風險評價難點，《導則》列出的模型參考僅有有毒有害物質(zhì)在大氣、水中的擴散預測模型和液體、氣體和兩相流泄漏量和泄漏液體蒸發(fā)量的計算模型，而實際風險類型還包括火災和爆炸，《導則》的預測模型難以滿足實際工作的需要。風險評價主要是針對預測計算的最大事信事故風險值進行分析。風險管理和應急措施可搜集同類項目的安全防范及措施、應急預案資料及文獻進行編寫。筆者以某化工項目為例，對環(huán)境風險評價中的難點源項分析和后果計算進行簡述。

3 化工項目環(huán)境風險評價主要內(nèi)容和分析難點

3.1 項目概況

項目位于福建一工業(yè)開發(fā)區(qū)，項目涉及易燃、有毒物質(zhì)的化學品有甲苯、甲醛、苯酚、丙酮，危險單元有儲罐區(qū)、化學品倉庫、反應車間，樹脂調(diào)和車間，含浸干燥車間。參考《危險化學品重大危險源辨識》（GB18218-2009），儲罐區(qū)為重大危險源。

3.2 源項分析

3.2.1 最大可信事故

經(jīng)分析，項目最大可信事故為儲罐區(qū)甲苯、甲醛、苯酚、丙酮，單個儲罐整體破裂，在罐區(qū)圍堰內(nèi)形成液池，大量蒸發(fā)進入環(huán)境，遇明火即發(fā)生火災、爆炸。

3.2.2 事故概率

根據(jù)《建設項目環(huán)境風險評價技術(shù)導則》（征求意見稿）附錄A中的統(tǒng)計資料，確定項目最大可信事故概率為1.0×10-6。

3.2.3 事故發(fā)生泄漏的環(huán)境狀況及時間

項目事故泄漏均在常壓狀態(tài)，儲罐區(qū)安裝了可燃氣體泄漏檢測報警儀，危險物質(zhì)的泄漏可較快發(fā)現(xiàn)并堵截，事故泄漏時間按最不利情況考慮為20min。

3.2.4 泄出物質(zhì)狀態(tài)及泄漏量

儲罐內(nèi)的物質(zhì)在常溫常壓下為液態(tài)，項目儲罐分成兩組布置在同一防火堤內(nèi)，防火堤高度1.1m，有效容積623m3。

以最不利情況即儲罐接口處管道出現(xiàn)25mm直徑的小孔，則裂口面積0.00196m2，裂口上的液位高按儲罐儲存物質(zhì)的最高液位計算泄漏量。泄出液體的泄漏速度可用流體力學的伯努利方程計算[2]，其泄漏速度為：

式中：Q0—液體泄漏速度，kg/s；Cd—液體泄漏系數(shù)；A—裂口面積，m2；ρ—泄漏液體密度，kg/m3；P—容器內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa，項目物質(zhì)為常壓貯存 P=P0；P0—環(huán)境壓力，Pa；g—重力加速度，m/s2；h—裂口之上液位高度。

物料泄漏量預測結(jié)果如下：甲苯泄漏量為12648kg，甲醛(37%)為 11832 kg，苯酚為 15168 kg，丙酮為 10200 kg。

3.2.5 泄漏液體蒸發(fā)量

項目有機溶劑的儲存大多為常溫常壓，沸點最低的丙酮也有56℃，遠高于存儲溫度和環(huán)境溫度，因此不考慮閃蒸蒸發(fā)和熱量蒸發(fā)，僅計算質(zhì)量蒸發(fā)過程。質(zhì)量蒸發(fā)速度Q3按下式計算[2]:

式中，Q3—質(zhì)量蒸發(fā)速度，kg/s；a，n—大氣穩(wěn)定度系數(shù)， 查表取值；p—液體表面蒸汽壓，Pa； R—氣體常數(shù)，J/mol·k；T0—環(huán)境溫度，k；u—風速，m/s；r—液池半徑。

液體蒸發(fā)量計算結(jié)果見表1。

表1 不同氣象條件下液體蒸發(fā)量計算結(jié)果

3.3 事故后果預測評價

3.3.1 池火災傷亡和財產(chǎn)損失范圍

根據(jù)儲罐為常壓液體的特點，采用池火災數(shù)學模型[3][4]進行分析，模式如下：

（1）罐區(qū)面積：600m2

（2）儲罐占地面積：π×（1.94）2×12＝142m2

（3）液池面積：600-142＝458m2

（4）液池半徑：R＝（458/3.14）0.5＝12.5m

（5）燃燒速度mf=0.001HC/[Cp(Tb-T0)+H]

式中：Hc—液體燃燒熱，J/kg；Cp—液體定壓比熱容，J/kg·K；Tb—液體沸點，K；T0—環(huán)境溫度；H—液體的汽化熱，J/kg。

式中：mf—液體燃燒速度，kg/m2·s；ρ0—空氣密度，kg/m3；g—重力加速度，m/s2。

（7）火焰表面熱輻射通量 Qf=(πr2+2πrh)mfη·Hc/(72×mf0.6+1)

式中：η—熱輻射系數(shù)，取0.3，其余符號同前。

（8）目標入射熱輻射強度I=Qftc/(4πX2)

其中：I—熱輻射強度，kW/m2；tc—熱傳導系數(shù)，取1；X—目標距離，m。

則以罐區(qū)液池為中心點，熱輻射強度影響半徑預測結(jié)果見表2。

表2 不同入射熱輻射通量影響半徑預測結(jié)果

由表3可知，距儲罐104.5m為池火災安全區(qū)，該項目儲罐區(qū)與最近的居民點均在400m之外。儲罐西側(cè)21m處為客車廠圍墻，處于重傷區(qū)內(nèi)，因此公司在制定應急預案時應考慮客車廠的安全疏散。

3.3.2 蒸氣云爆炸沖擊波傷亡和財產(chǎn)損失范圍

按下式預測蒸氣云爆炸的沖擊波的損害半徑。

式中：R—損害半徑，m；E—爆炸能量 kJ，E=Qf×Wf；Qf—氣體的燃燒熱，kJ/kg；

Wf—氣體散發(fā)到大氣中的蒸氣量，取最不利氣象條件下泄漏液體質(zhì)量蒸發(fā)30min后的最大累積值；N—效率因子，查表取值；CS—經(jīng)驗常數(shù)，取決于損害等級，預測結(jié)果見表3。

表3 爆炸傷害半徑預測結(jié)果

由表3可知，最近居民區(qū)在400m之外，在爆炸沖擊波安全防護距離外，基本不受爆炸沖擊波影響。儲罐西側(cè)21m處為客車廠圍墻，處于輕傷區(qū)內(nèi)。

3.3.3 物料泄漏對外環(huán)境大氣影響

以蒸發(fā)量作為無組織排放源強，預測各污染物對周圍環(huán)境的影響。預測模式采用《導則》中推薦的多煙團模式[2]，項目物質(zhì)健康損害閾值見表4。

表4 有毒物質(zhì)健康損害閾值

在F類穩(wěn)定度、小風u=1.5m/s的不利氣象條件下，以泄漏持續(xù)時間20min計，可預測泄漏發(fā)生后不同時間的下風向濃度，以甲苯為例，見表5。

表5 有毒物質(zhì)泄漏影響預測結(jié)果

按照上表預測結(jié)果，結(jié)合環(huán)境敏感點分布和各個方位的人口分布情況，可預測事故影響范圍及影響人數(shù)，經(jīng)預測，超出傷害半徑IDLH的最大距離310m定為事故發(fā)生時的緊急隔離帶，非事故處理人員不得入內(nèi)；超出短時間接觸允許濃度值最大范圍1505m定為下風向疏散帶，該范圍內(nèi)的居民處于有害接觸的危險之中，可以采取撤離、密閉住所窗戶等有效措施，并保持通訊暢通以聽從指揮。項目可結(jié)合實際繪制風險影響范圍及疏散范圍圖。

4 結(jié)語

化工項目環(huán)境風險評價中的難點源項分析和后果計算要求要定量分析，但目前用于指導風險預測的資料并不完善，需要環(huán)評工作者在實際工作中摸索總結(jié)。環(huán)評工作者應加強相關(guān)研究，積極推動制度建設，創(chuàng)建開放、共享的信息平臺，為環(huán)境風險評價提供堅實有力的支持[5]。

[1]周志斌.石化項目環(huán)境風險評價初探 [J].廣州化工,2010,38(2):146.

[2]國家環(huán)?？偩?HJ/T16-2004建設項目環(huán)境風險評價技術(shù)導則[S].北京國家環(huán)保總局,2004.

[3]石鍵韻,陳欣義.汽車加油站環(huán)境影響評價中環(huán)境風險分析思路的淺談[J].廣東化工,2012,39(6):278.

[4]胡二邦.環(huán)境風險評價實用技術(shù)、方法和案例[M].北京：中國環(huán)境科學出版社,2009:243.

[5]黃嘯,劉穎,李碩.環(huán)境風險工作的若干要點及改進建議[J].廣州化工,2012,40(13):147.