定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)在城市型煉化企業(yè)中的應(yīng)用

張 英,溫 壇,武志峰

(1.中國(guó)石化青島安全工程研究院，山東青島 2660712.吉林石化公司包裝制品廠，吉林吉林 132000)

國(guó)外，在保證企業(yè)滿足清潔生產(chǎn)水平要求的前提下，關(guān)注事故狀態(tài)下對(duì)周邊社區(qū)的影響。通過(guò)設(shè)置安全距離，控制和減緩城市型煉化企業(yè)周邊敏感目標(biāo)的安全風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)外城市型煉化企業(yè)的安全距離確定方法可分為兩種：基于后果的方法和基于風(fēng)險(xiǎn)的方法。基于后果的方法以德國(guó)為代表，給出了不同危險(xiǎn)物質(zhì)4種安全距離(200 m、500 m、900 m和1 500 m)要求?；陲L(fēng)險(xiǎn)的分析方法以英國(guó)、法國(guó)、荷蘭等國(guó)為代表，通過(guò)考慮不同保護(hù)目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)可接受程度，根據(jù)所有可能事故發(fā)生的后果和頻率將城市型煉化企業(yè)周邊劃分不同的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。

國(guó)內(nèi)，近年來(lái)，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的持續(xù)快速推進(jìn)，導(dǎo)致過(guò)去一批曾遠(yuǎn)離城市的煉化企業(yè)被城鎮(zhèn)包圍，或靠近城市主體功能區(qū)，成為了城市型煉化企業(yè)[1-4]。2016年12月6日，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《危險(xiǎn)化學(xué)品安全綜合治理方案》(國(guó)辦發(fā)[2016]88號(hào))，要求通過(guò)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定分批關(guān)閉、轉(zhuǎn)產(chǎn)和搬遷企業(yè)名單，嚴(yán)格執(zhí)行危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)所需的防護(hù)距離要求。

因此，有必要建立系統(tǒng)的城市型煉化企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，動(dòng)態(tài)量化其安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)確定城市型煉化企業(yè)外部安全紅線以及周邊規(guī)劃建設(shè)對(duì)煉化企業(yè)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)的影響，可為煉化企業(yè)周邊環(huán)境治理、搬遷、周邊合理規(guī)劃建設(shè)提供技術(shù)性支持。

1 風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)

1.1 個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)方面做了大量工作，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布了2014年第13號(hào)文《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置個(gè)人可接受風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)和社會(huì)可接受風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 2014年第13號(hào)文”)，該文件對(duì)個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)容許標(biāo)準(zhǔn)做了具體規(guī)定，見(jiàn)表1。

綜合不同國(guó)家和機(jī)構(gòu)采用的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)估地區(qū)實(shí)際情況，某城市型煉化企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)判定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表1 個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)可容許標(biāo)準(zhǔn) a-1

表2 本項(xiàng)目采用的個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn) a-1

1.2 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)

社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)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)。

國(guó)家監(jiān)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2014年第13號(hào)文規(guī)定的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)滿足圖1中社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)值要求。

圖1 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)(F-N)曲線

根據(jù)實(shí)際情況，某城市型煉化企業(yè)建議的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)容許標(biāo)準(zhǔn)遵循國(guó)家監(jiān)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2014年第13號(hào)文的規(guī)定。

2 城市型煉化企業(yè)定量評(píng)估單元?jiǎng)澐旨夹g(shù)研究

城市型煉化企業(yè)定量評(píng)估單元的確定是定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的核心要素之一，對(duì)評(píng)估對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)的危險(xiǎn)辨識(shí)，識(shí)別系統(tǒng)中可能對(duì)人造成急性傷亡或?qū)ξ镌斐赏话l(fā)性損壞的危險(xiǎn)，選擇的單元應(yīng)能代表被評(píng)價(jià)對(duì)象的風(fēng)險(xiǎn)水平[5-11]。

某城市型煉化企業(yè)的裝置篩選方法主要考慮以下因素:①物料甲B類的、高毒及以上；②構(gòu)成重大危險(xiǎn)源；③最壞事故場(chǎng)景超出廠區(qū)外。

針對(duì)篩選出的裝置，進(jìn)行泄漏單元?jiǎng)澐?，按?0%風(fēng)險(xiǎn)主要集中在20%設(shè)備設(shè)施上，同時(shí)根據(jù)危險(xiǎn)度法[5]，選出含有甲B類以上物質(zhì)、危險(xiǎn)度≥16的泄漏單元，裝置和泄漏單元匯總見(jiàn)表3。

表3 裝置和泄漏單元匯總

3 泄漏場(chǎng)景

泄漏場(chǎng)景可根據(jù)泄漏孔徑大小分為完全破裂以及孔泄漏兩大類[5,7]，有代表性的泄漏場(chǎng)景見(jiàn)表4。

表4 泄漏場(chǎng)景 mm

4 城市型煉化企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析

以某1 000×104t/a原油加工能力在役城市型煉化企業(yè)為例，開(kāi)展定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，其主要裝置和泄漏單元如表3。評(píng)估時(shí)，重點(diǎn)考慮6方面影響因素：①設(shè)備完整性與檢測(cè)檢驗(yàn)水平；②管理水平；③泄漏監(jiān)測(cè)與緊急切斷；④點(diǎn)火源控制；⑤人員集中場(chǎng)所設(shè)置；⑥外部人口密度。

每個(gè)因素考慮的狀態(tài)水平見(jiàn)表5，對(duì)6種影響因素和對(duì)應(yīng)的狀態(tài)水平分別進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，共計(jì)17種場(chǎng)景。

表5 影響因素和狀態(tài)水平匯總

4.1 城市型煉化企業(yè)個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)分析

綜合考慮行業(yè)平均水平、良好和優(yōu)秀3種狀態(tài)水平，同時(shí)對(duì)界區(qū)外風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)3×10-6/a對(duì)應(yīng)的安全距離進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，界區(qū)外部分防護(hù)目標(biāo)在風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)3×10-6/a對(duì)應(yīng)的等高線范圍內(nèi)，不滿足“國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2014年第13號(hào)文”。行業(yè)平均水平狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)在風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)等高線之外，大部分防護(hù)目標(biāo)在風(fēng)險(xiǎn)等高線之內(nèi)，不滿足“國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2014年第13號(hào)文”。在良好狀態(tài)下，仍有少部分防護(hù)目標(biāo)處在其對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等高線內(nèi)，不滿足“國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2014年第13號(hào)文”。在優(yōu)秀狀態(tài)下，界區(qū)外防護(hù)目標(biāo)滿足風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)。城市型煉化企業(yè)界區(qū)外的個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)需嚴(yán)加控制，避免群死群傷事故，通過(guò)設(shè)備完整性與檢測(cè)檢驗(yàn)水平、泄漏監(jiān)測(cè)與緊急切斷和管理水平的提升，可有效降低外部風(fēng)險(xiǎn)，不一定要通過(guò)拆遷來(lái)消減風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 不同狀態(tài)下的個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)

4.2 城市型煉化企業(yè)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)分析

不同的人口密度和安全控制水平對(duì)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)影響較大，圖3顯示了不同人口密度下的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。可以看出，控制措施保持不變，在人口密度5人/km2、25人/km2、100人/km2和125人/km2的情況下，社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)不滿足“國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局“2014年第13號(hào)文”。所以，僅僅依靠控制外部人口密度降低社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，難度相對(duì)較大。

圖3 不同人口密度下社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)

圖4顯示了在人口密度相同的情況，各種安全控制水平下的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)?？梢钥闯觯谛星槠骄角闆r下，社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)大于1.0×10-3/a，不滿足“國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2014年第13號(hào)文”。在良好的情況下，≥3人的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)不滿足風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)，但是在優(yōu)秀的情況下，可滿足風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)采取各種安全措施，提升安全控制水平，可顯著降低社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 不同安全控制水平下社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)

圖5顯示了不同安全控制水平下有內(nèi)部人員集中場(chǎng)所存在時(shí)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)?？梢钥闯?，僅僅依靠良好和優(yōu)秀的控制水平，社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)還是不能滿足“國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2014年第13號(hào)文”。在城市型煉化企業(yè)內(nèi)部人員集中場(chǎng)所存在的情況下，如未采取抗爆等措施，通過(guò)其他手段降低風(fēng)險(xiǎn)較為困難，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大。

圖5 不同安全控制水平下有內(nèi)部人員集中場(chǎng)所存在時(shí)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)

5 結(jié)論

a)根據(jù)物料性質(zhì)、是否構(gòu)成重大危險(xiǎn)源和最壞事故場(chǎng)景等，形成了城市型煉化企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估煉化裝置快速篩選方法，針對(duì)篩選出的裝置，結(jié)合危險(xiǎn)度法，建立了城市型煉化企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估泄漏節(jié)點(diǎn)劃分標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在數(shù)據(jù)采集時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)化。

b)采用定量風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算，考慮企業(yè)周邊環(huán)境、企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)設(shè)施和安全控制的完整性、可靠性水平，可量化評(píng)估整座城市型煉化企業(yè)對(duì)周邊區(qū)域造成的個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，從而確定合適的安全距離和安全紅線，解決法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的外部安全距離不足問(wèn)題，體現(xiàn)科學(xué)性與靈活性。

c)設(shè)備設(shè)施完整性、管理水平和安全控制設(shè)施的可靠性等級(jí)對(duì)安全距離影響很大，企業(yè)可通過(guò)提升其水平，降低安全距離的要求。

d)對(duì)于現(xiàn)有城市型煉化企業(yè)，社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)的控制首先要控制內(nèi)部人員占用建筑物的安全性問(wèn)題，提升距離爆炸源和劇毒氣體源較近的人員集中建筑物抗爆防毒能力。通過(guò)控制外部人口密度，同時(shí)提升城市型煉化企業(yè)自身安全水平，雙管齊下，可使區(qū)域的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)滿足要求。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 路念明，吳增光，趙東風(fēng).城市型煉廠的問(wèn)題來(lái)源和解決思路探討[J].當(dāng)代化工，2016,45(12):2837-2840.

[2] 林文槍.城市型煉廠的困局及對(duì)策[J].石油化工管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2013(4): 9-12.

[3] 寧彬.國(guó)家應(yīng)加快出臺(tái)城市型煉廠發(fā)展政策[N].中國(guó)石化報(bào),2016-03-01.

[4] 唐安中.綠色低碳實(shí)踐與城市煉廠構(gòu)建[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2016,32(4):1-5.

[5] AQ/T 3046-2013化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則[S].

[6] Center for Chemical Process Safety of American Institute of Chemical Engineering, Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis (2nd Edition)[M]. New York: AICHE,2000.

[7] P.A.M. Uijt de Haag, B.J.M.ALe. Guidelines for Quantitative Risk Assessment(Purple book)[M].The Hague(NL): Committee for the Prevention of Disasters, 2005.

[8] National Institute of Public Health and the Environment(RIVM). Reference Manual Bevi Risk Assessments Introduction[M ]. Bilthoven,the Netherlands,2009.

[9] C.J.H. van den Bosch, R.A.P.M Weterings. Methods for Calculation of Physical Effects(Yellow Book) [M]. Netherlands, 2005.

[10] A.J. Roos. Methods for the Determination of Possible Damage(Green Book) [M]. Netherlands, 1992.

[11] 姜雪，黨文義，萬(wàn)古軍.基于復(fù)雜工業(yè)源強(qiáng)分析模型的城市型煉廠安全防護(hù)距離研究[J].安全、健康和環(huán)境，2017,17(1)：14-17.