某化工園區(qū)安全容量的研究

馬強

（臨渙焦化股份有限公司，安徽淮北235141）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的安全生產(chǎn)形勢總體穩(wěn)定與階段性反彈并存，粗放的經(jīng)濟發(fā)展方式給安全生產(chǎn)工作帶來的挑戰(zhàn)沒有改變，新一輪化工園區(qū)整體規(guī)劃和安全評價越來越受到各地政府決策部門和安全監(jiān)管部門及園區(qū)管委會的高度重視。化工園區(qū)安全容量的計算和確定，為項目立項引進和安全監(jiān)管部門搞好監(jiān)管提供了依據(jù)和支撐。李傳貴等[1]選擇了適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)安全容量計算模型及事故統(tǒng)計指標(biāo)，建立了安全容量影響因素體系，運用改進GI 法和模糊綜合評價法確定各因素的權(quán)重和隸屬度，提出化工園區(qū)安全容量的計算模型。陳曉董等[2]探討了化工園區(qū)安全風(fēng)險容量的內(nèi)涵，從量化風(fēng)險的角度論述了區(qū)域安全風(fēng)險容量，以個人風(fēng)險、社會風(fēng)險和潛在生命損失值作為化工園區(qū)風(fēng)險容量分析的指標(biāo)。師立晨[3]對化工園區(qū)安全容量進行了辨析，提出化工園區(qū)安全容量的實質(zhì)內(nèi)涵，并對影響化工園區(qū)風(fēng)險的三大因素進行了討論。王懋祥等[4]從化工園區(qū)安全容量的概念入手，利用DNV 軟件對園區(qū)安全容量的因素進行分析。上述研究計算過程較為復(fù)雜，且安全容量是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不同類型的化工園區(qū)其能負(fù)荷的危險化學(xué)品數(shù)量顯然與化工企業(yè)類別有關(guān)，單一以模型計算可能導(dǎo)致結(jié)果失真。本文試圖從事故后果考慮，利用國內(nèi)外常用的定量事故風(fēng)險軟件PHAST 和采用類比法，對某化工園區(qū)的安全容量進行計算分析，計算過程較為簡便，可計算出某一毒性氣體以及園區(qū)爆炸性危險化學(xué)品最大安全容量；采用類比法確定危險化學(xué)品承載密度，具有更加可靠的真實性。事故后果和類比法綜合運用，為園區(qū)安全監(jiān)管提供了一種可借鑒的管理思路。

1 PHAST 軟件簡介

在二十世紀(jì)中葉，針對危險氣體泄漏擴散可能造成的事故傷害，很多學(xué)者都進行了大量的實驗和理論計算，提出了很多簡化計算模型，如常見的FEM3、高斯和UDM模型等，這些模型的提出，在一定程度上簡化了危險氣體泄漏擴散計算過程，方便非專業(yè)人士進行泄漏事故后果計算。PHAST 軟件是一種定量的針對火災(zāi)、爆炸、毒性氣體擴散等事故后果計算的商用軟件，由挪威船級社公司開發(fā)。PHAST 軟件通過輸入事故發(fā)生時的真實場景，包括設(shè)備類型、泄漏方式、物質(zhì)種類、儲存參數(shù)和大氣環(huán)境等設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)通過計算在某一時刻物質(zhì)泄漏擴散的濃度分布、連續(xù)等濃度點描繪成等濃度線，依據(jù)相關(guān)判斷標(biāo)準(zhǔn)，自動生成求出事故發(fā)生后不同區(qū)域的危險等級。PHAST 軟件運用較為成熟的是UDM計算模型，通過設(shè)定泄漏量、泄漏孔徑、氣象條件等，能得出有毒氣體擴散影響范圍和爆炸性物質(zhì)的沖擊波影響范圍，描述氣體泄漏擴散的過程以及造成的影響，模擬結(jié)果與現(xiàn)實結(jié)果較為接近，因此具有重要的參考意義。譚清磊等[5]利用PHAST 軟件，對高含硫氣田集氣站設(shè)備進行了定量風(fēng)險評價。

2 安全容量預(yù)測及結(jié)果

某化工園區(qū)含新城片區(qū)和產(chǎn)業(yè)片區(qū)。新城片區(qū)是某化工園區(qū)的城市功能區(qū)，不涉及危險化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)，因此不進行安全容量的計算和分析。規(guī)劃的危險化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)均位于產(chǎn)業(yè)片區(qū)，因此對某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)安全容量進行計算和分析。對于化工企業(yè)，爆炸和中毒事故造成群死群傷的可能性較大。因此對于某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)的安全容量，也是主要基于有毒氣體泄漏以及具有爆炸性危險化學(xué)品可能造成的事故后果來預(yù)測其安全容量。

2.1 毒害氣體安全容量

某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)規(guī)劃涉及到的有毒危險化學(xué)品主要有氯氣、焦?fàn)t煤氣、粗苯、甲醇、純苯、萘、焦油瀝青、粗蒽、咔唑、環(huán)氧丙烷等，除氯氣、焦?fàn)t煤氣外，其他有毒危險化學(xué)品大多以液態(tài)或固態(tài)存在，液態(tài)危險化學(xué)品的蒸發(fā)、揮發(fā)以及固態(tài)危險化學(xué)品的誤食、誤接觸等可能導(dǎo)致中毒事故。由于化工園區(qū)企業(yè)員工均進行安全教育后上崗，自己誤食、誤接觸可能性很小，導(dǎo)致的事故后果相對較小。水務(wù)公司使用的液氯鋼瓶在密閉空間儲存，存放區(qū)域設(shè)置了2 臺氯氣泄漏報警儀、事故抽風(fēng)裝置和堿液吸收池，配備了空氣呼吸器等應(yīng)急救援器材。發(fā)生泄漏事故時，可迅速報警并聯(lián)動事故抽風(fēng)裝置進行無害化處理，其泄漏導(dǎo)致的事故后果在可控范圍內(nèi)，因此不進行氯氣安全容量的計算，選擇焦?fàn)t煤氣作為某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)毒害氣體的安全容量。

在進行區(qū)域毒害氣體安全容量預(yù)測及分析時，焦?fàn)t煤氣毒害程度的濃度取值依據(jù)為ERPG。模擬計算某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)對風(fēng)險的最大承載能力。計算標(biāo)準(zhǔn)取產(chǎn)業(yè)片區(qū)邊界處EPRG-3 濃度，即人員暴露于有毒氣體環(huán)境中約1 h，不會對生命造成威脅的最大容許濃度，核定某化工園區(qū)焦?fàn)t煤氣最大量值，并將其作為某化工園區(qū)焦?fàn)t煤氣安全容量的合理參考值。焦?fàn)t煤氣主要成分為H2、CO 和CH4，其中CO 可能導(dǎo)致中毒事故發(fā)生。CO 的EPRG-3 濃度為500 mL/m3，該濃度值為PHAST 軟件自帶的危險化學(xué)品毒害事故后果濃度。模擬靜風(fēng)條件下，設(shè)定的焦?fàn)t煤氣量發(fā)生整體破裂擴散，通過改變設(shè)置的泄漏量，使焦?fàn)t煤氣EPRG-3 濃度影響范圍在產(chǎn)業(yè)片區(qū)邊界處。

通過模擬計算，某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)焦?fàn)t煤氣的可容許容量為352 112 kg。

2.2 具有爆炸性危險化學(xué)品的安全容量

在進行具有爆炸性危險化學(xué)品區(qū)域安全容量預(yù)測及分析時，采用TNT 當(dāng)量法，模擬計算某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)對風(fēng)險的最大承載能力。計算標(biāo)準(zhǔn)取邊界處的沖擊波超壓峰值44 kPa，即將重傷半徑控制在基地邊界范圍內(nèi)。核定某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)總TNT 當(dāng)量值，并將其作為某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)安全容量的合理參考值。園區(qū)危險化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)主要布置在園區(qū)西部，園區(qū)東部主要為發(fā)電企業(yè)以及污水處理站等配套設(shè)施。某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)規(guī)劃建設(shè)面積為10 km2，長約5 km，寬約2 km，現(xiàn)有建成化工企業(yè)面積0.78 km2。模擬靜風(fēng)條件下，設(shè)定TNT 爆炸事故當(dāng)量值，使其發(fā)生爆炸事故后果設(shè)定的沖擊波超壓峰值在園區(qū)邊界范圍內(nèi)。

通過模擬計算，某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)的計算標(biāo)準(zhǔn)取邊界處沖擊波超壓峰值44 kPa 共有9 處，每處計算折合的TNT 模擬當(dāng)量為2 928.56 t,因此某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)爆炸性危險化學(xué)品可容許的TNT 當(dāng)量為26 357 t。

2.3 危險物質(zhì)承載類比分析

某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)占地面積約為10 km2，規(guī)劃承載的危害化學(xué)品主要涉及有毒氣體、可燃?xì)怏w、液化氣體、易燃液體、毒害品、腐蝕品等。對照其他危險化學(xué)品化工園區(qū)的危險化學(xué)品承載量、承載密度，見表1。

從其他化工園區(qū)的承載量和承載密度可以看出，不同園區(qū)之間的差異較大，從1×103～4.17×105t/km2。某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)已建成危險化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)危險化學(xué)品承載密度1.08×105t/km2，某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)以煤化工及其下游產(chǎn)品為主，其危險化學(xué)品承載密度不應(yīng)大于寧波化工區(qū)、青島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)重石化工業(yè)區(qū)等以石化為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的化工園區(qū)。參考寧波化工區(qū)、青島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)重石化工業(yè)區(qū)承載密度約在4.0×105t/km2左右，因此建議某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)危險化學(xué)品承載密度應(yīng)不大于4.0×105t/km2。

表1 化工園區(qū)的危險化學(xué)品承載量、承載密度一覽表

3 結(jié)論

應(yīng)用PHAST 計算模擬軟件和類比分析法，對某化工園區(qū)安全容量進行了計算，主要得到以下結(jié)論：

通過模擬計算，某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)毒性氣體焦?fàn)t煤氣的可容許容量為352 112 kg，爆炸性危險化學(xué)品可容許的TNT 當(dāng)量為26 357t。通過類比分析，建議某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)危險化學(xué)品承載密度應(yīng)不大于4.0×105t/km2。

與該園區(qū)原有計算危險化學(xué)品承載密度6.0×105t/km2相比，模擬計算和類比法分析更為符合該化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)片區(qū)的實際情況。建議某化工園區(qū)主管部門和安全監(jiān)管部門，應(yīng)重視PHAST 模擬計算和類比分析確定的安全容量分析結(jié)果，在引進企業(yè)時，不能突破安全容量和承載密度的可容許值，以免造成安全容量超標(biāo)，不滿足安全條件導(dǎo)致事故發(fā)生。