危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防護(hù)距離確定方法與應(yīng)用研究

楊石磊（上海賽源環(huán)境檢測技術(shù)有限公司，上海201799）

外部安全防護(hù)距離是指危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置危險(xiǎn)源在發(fā)生火災(zāi)、爆炸、有毒氣體泄漏時(shí)，為避免事故造成防護(hù)目標(biāo)處人員傷亡而設(shè)定的安全防護(hù)距離，用于危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存設(shè)施外部敏感場所的安全間距的判定。國家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防護(hù)距離確定方法》GB/T37243-2019已于2019年2月25日發(fā)布，2019年6月1日實(shí)施，危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防護(hù)距離有了國家標(biāo)準(zhǔn)，確定方法也更為科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。

1 “外部安全防護(hù)距離確定方法”概述

外部安全防護(hù)距離確定方法中包含定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法和事故后果法，屬于《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》及《危險(xiǎn)化學(xué)品分類信息表》中的爆炸品選擇事故后果法；涉及毒性氣體或者易燃?xì)怏w，且設(shè)計(jì)最大量與其在GB18218 中規(guī)定的臨界量比值之和大于等于1的，選用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法。

1.1 事故后果法

事故后果法最嚴(yán)重事故情景依據(jù)是裝置和設(shè)施內(nèi)能夠發(fā)生同時(shí)爆炸的最大爆炸物數(shù)量作為最嚴(yán)重事故情景，并依據(jù)防護(hù)目標(biāo)的空氣沖擊波超壓閾值依據(jù)下列公式計(jì)算外部安全防護(hù)距離：

式中：

Δp-空氣沖擊波超壓值，單位為105帕斯卡（Pa）；

Q-一次爆炸的TNT當(dāng)量，單位為千克（kg）；

R-爆炸點(diǎn)距防護(hù)目標(biāo)的距離，單位為米（m）。

不同類型防護(hù)目標(biāo)的空氣沖擊波超壓閾值高敏感防護(hù)目標(biāo)／重要防護(hù)目標(biāo)、一般防護(hù)目標(biāo)的一類防護(hù)目標(biāo)為2000Pa；一般防護(hù)目標(biāo)的二類防護(hù)目標(biāo)為5000Pa;一般防護(hù)目標(biāo)的三類防護(hù)目標(biāo)為9000Pa。

1.2 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法適用于涉及有毒氣體或者易燃?xì)怏w，設(shè)計(jì)最大量以全廠范圍作為一個(gè)整體的設(shè)計(jì)最大量與其在GB18218中規(guī)定的臨界量比值之和大于等于1的的危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置的外部安全防護(hù)距離的確定。這里計(jì)算單元的確定與《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)標(biāo)準(zhǔn)》（gb18218-2018）中的構(gòu)成危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源有一定的區(qū)別。這里的危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源與gb18218的區(qū)別在于gb18218的劃分單元是以單獨(dú)的建構(gòu)筑物、儲(chǔ)存設(shè)施、生產(chǎn)裝置或者罐區(qū)等單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算，而這里計(jì)算外部安全防護(hù)距離則以全場生產(chǎn)、儲(chǔ)存設(shè)施作為一個(gè)整體進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。即一個(gè)企業(yè)雖然不涉及危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源，但其各生產(chǎn)、儲(chǔ)存設(shè)施的臨界量之和大于等于1時(shí)，其仍應(yīng)按照定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法計(jì)算外部安全防護(hù)距離。

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法的基本流程包括：1）收集資料數(shù)據(jù)；2）確定評(píng)估單元；3）危險(xiǎn)識(shí)別和泄漏場景辨識(shí)；4）分析事故概率與分析事故后果；5）定量風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算；6）確定外部安全防護(hù)距離。

2 外部防護(hù)距離確定的應(yīng)用

2.1 通過事故后果法確定外部安全防護(hù)距離的基本方法

以某倉庫存儲(chǔ)10噸硝酸銨中轉(zhuǎn)倉庫為例，1噸硝酸銨受熱分解發(fā)生爆炸的產(chǎn)生的爆炸熱為4000000kj，折算TNT 當(dāng)量約為889kg的TNT當(dāng)量；同時(shí)Δp分別取值為一類防護(hù)目標(biāo)空氣沖擊波超壓閾值（2000Pa）、二類防護(hù)目標(biāo)空氣沖擊波超壓閾值（5000Pa）、三類防護(hù)目標(biāo)空氣沖擊波超壓閾值（9000Pa）。

代入公式進(jìn)行計(jì)算可知10噸等硝酸銨受熱分解發(fā)生爆炸，高敏感防護(hù)目標(biāo)等防護(hù)距離為84.96m，二類防護(hù)目標(biāo)等防護(hù)距離為48.31m，三類防護(hù)目標(biāo)法防護(hù)距離為35.34m。

2.2 通過定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法確定外部安全防護(hù)距離

某液化石油氣儲(chǔ)存單位儲(chǔ)存液化石油氣2200m3，屬危險(xiǎn)化學(xué)品二級(jí)重大危險(xiǎn)源儲(chǔ)存單位，液化石油氣的燃燒熱為46500kj/kg，相對(duì)密度（水=1）：0.56，儲(chǔ)存壓力1.6MPa。

按照液化石油氣儲(chǔ)罐爆炸危害波及范圍最大的沸騰液體擴(kuò)展蒸汽爆炸（BLEVE）計(jì)算模型為例，其爆炸死亡半徑為769m，重傷半徑1035m，輕傷半徑1685m。計(jì)算方法如下

（1）火球直徑的計(jì)算火球直徑計(jì)算公式為：

式中：

P-火球直徑，單位為米（m）；

W-火球中消耗的可燃物質(zhì)質(zhì)量，單位為千克（kg）；對(duì)于單罐儲(chǔ)存，W 取罐容量的50%；對(duì)于雙罐儲(chǔ)存，W 取罐容量的70%；對(duì)于多罐儲(chǔ)存，W取罐容量的90%。

（2）火球持續(xù)時(shí)間的計(jì)算火球持續(xù)時(shí)間計(jì)算方法

式中：

t-火球持續(xù)時(shí)間，單位為秒（s）

W-火球消耗的可燃物質(zhì)量，單位為千克（kg）

（3）目標(biāo)接收到熱輻射通量的計(jì)算

式中：

q0-火球表面的輻射通量，單位為瓦特每平方米（W/m2）；對(duì)于柱形罐取270W/m2，對(duì)于球形罐取200W/m2；

r-目標(biāo)到火球中心的平均距離，單位為米（m）。

通過計(jì)算軟件對(duì)該企業(yè)西北側(cè)的一類防護(hù)目標(biāo)繪制個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線，依據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)》，該一類防護(hù)目標(biāo)（個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)3×10-6次/年），以3×10-6為基準(zhǔn)繪制個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線見下圖1所示。

通過繪制的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線可知，該一類防護(hù)目標(biāo)不在線內(nèi)，故該液化石油氣儲(chǔ)罐的外部安全防護(hù)距離符合該標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 外部安全防護(hù)距離確定的局限性與解決方法

3.1 無法代替日常監(jiān)管

在確定外部安全防護(hù)距離時(shí)，具有相應(yīng)評(píng)價(jià)能力的單位在現(xiàn)場勘察時(shí)，可了解企業(yè)的基本情況，通過企業(yè)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行外部安全防護(hù)距離的計(jì)算。即評(píng)價(jià)單位只能通過現(xiàn)場勘查的情況進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，評(píng)價(jià)單位沒有能力了解企業(yè)全天24 小時(shí)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)情況以及評(píng)價(jià)后的生產(chǎn)情況。這就給外部安全防護(hù)距離確定帶來了一定的局限性。例如企業(yè)非法儲(chǔ)存、超量儲(chǔ)存、非法生產(chǎn)以及相應(yīng)設(shè)施更改或者生產(chǎn)工藝進(jìn)行了更改，導(dǎo)致外部安全防護(hù)距離無法體現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)有的事故影響情況，一旦發(fā)生事故，其事故后果可能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在評(píng)價(jià)時(shí)的計(jì)算的事故后果。例如瑞海物流公司爆炸事故、天嘉宜爆炸事故均存在著非法生產(chǎn)、儲(chǔ)存的情況，涉事企業(yè)雖均經(jīng)過安全評(píng)價(jià)，但其發(fā)生事故的后果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了企業(yè)和社會(huì)的可承受程度，造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)各部門之間的聯(lián)動(dòng)，同時(shí)應(yīng)推行危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存情況公示制度，利用電子化、數(shù)字化進(jìn)行公示，接受相應(yīng)部門和社會(huì)的監(jiān)督，確保企業(yè)履行安全生產(chǎn)主體責(zé)任，避免非法生產(chǎn)非法儲(chǔ)存事件的發(fā)生。

3.2 處理泄漏氣體時(shí)間的局限性

各類設(shè)施的運(yùn)行情況和安全設(shè)施的完好情況決定著事故發(fā)生的概率和事故應(yīng)急處理的速度。在進(jìn)行個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算時(shí)，對(duì)于泄露事故的處理時(shí)間對(duì)最終結(jié)論存在著影響。但如果相應(yīng)的安全設(shè)施在事故時(shí)處在故障狀態(tài)無法啟用或者其設(shè)計(jì)不合理無法起到應(yīng)有的作用就會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)論的偏差。例如液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)置的水封措施，當(dāng)儲(chǔ)罐底閥泄露時(shí)，底閥的水封措施可有效的阻止液化石油氣的泄露，為應(yīng)急救援和搶修創(chuàng)造條件；如注水的水泵在使用時(shí)無法啟用且無備用泵或者水泵可以啟動(dòng)但水壓不足，導(dǎo)致該應(yīng)急處置措施無法正常使用，導(dǎo)致事故無法及時(shí)遏制，最終導(dǎo)致事故的擴(kuò)大。

企業(yè)可以針對(duì)各類安全措施采取有針對(duì)性的應(yīng)急救援預(yù)案，尤其是事故發(fā)生后的事故應(yīng)急處置措施進(jìn)行有針對(duì)性的演練，評(píng)價(jià)單位在采集評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)時(shí)，依據(jù)企業(yè)應(yīng)急救援預(yù)案的演練情況，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，這樣的取值相對(duì)而言更具有公正性，也可以實(shí)際的反應(yīng)企業(yè)應(yīng)急救援工作的實(shí)際情況，確保評(píng)價(jià)相應(yīng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

圖1 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線

4 外部安全防護(hù)距離不足時(shí)的解決方法

在外部安全防護(hù)距離計(jì)算過程，依據(jù)外部安全防護(hù)距離的主要算法，可有根據(jù)的采取相應(yīng)的對(duì)策措施：

4.1 轉(zhuǎn)移危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存設(shè)施的生產(chǎn)、儲(chǔ)存地點(diǎn)

將危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置轉(zhuǎn)移至周邊或者專業(yè)的化學(xué)工業(yè)園區(qū)，遠(yuǎn)離各類防護(hù)目標(biāo)，或者將涉及危險(xiǎn)化學(xué)品工段或者儲(chǔ)存設(shè)施外包給下游生產(chǎn)企業(yè)，例如取消場內(nèi)的危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫，將危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存至外包倉庫或者由原料供應(yīng)商根據(jù)生產(chǎn)周期定期運(yùn)送至場內(nèi)，這樣可以在保留企業(yè)的同時(shí)，徹底的消除危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存設(shè)施對(duì)防護(hù)目標(biāo)的危險(xiǎn)。

4.2 降低系統(tǒng)在線儲(chǔ)存量

企業(yè)根據(jù)相應(yīng)生產(chǎn)、儲(chǔ)存設(shè)施再用的情況，會(huì)同生產(chǎn)、設(shè)備、工藝、安全和外部供應(yīng)商等多個(gè)部門對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行分析，對(duì)外部需求和現(xiàn)有的物料平衡進(jìn)行重新的計(jì)算，更換催化劑提高反應(yīng)收率；梳理設(shè)備減少不必要的中間罐、中間槽等方法，盡可能的減少危險(xiǎn)化學(xué)品的在線量。對(duì)于儲(chǔ)存設(shè)施，可根據(jù)生產(chǎn)使用情況與供貨商供給情況重新核算儲(chǔ)存周期，在不影響正常生產(chǎn)的情況下，減少危險(xiǎn)化學(xué)品的儲(chǔ)存量，采取定點(diǎn)存放的方法，進(jìn)一步減少危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存的不規(guī)范情況。

4.3 不斷加大安全設(shè)施投入力度，提升系統(tǒng)本質(zhì)安全度

企業(yè)在對(duì)現(xiàn)有危化品生產(chǎn)、儲(chǔ)存設(shè)施在滿足國家基本法律法規(guī)、規(guī)章和各類標(biāo)準(zhǔn)的要求下，通過采取預(yù)防性檢維修的手段，進(jìn)一步提高設(shè)備設(shè)施的各類設(shè)備設(shè)施的運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，同時(shí)加大安全投入，不斷增加、改善、提升泄露檢測裝置、安全儀表系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖裝置、安全泄放裝置和安全回收裝置，在事故出現(xiàn)征兆時(shí)即采取相應(yīng)的安全措施控制事故，以及在事故發(fā)生后不至于導(dǎo)致事件擴(kuò)大的措施，提升系統(tǒng)安全可靠性。在安全設(shè)備設(shè)施不斷的提升改善時(shí)，可通過定性安全評(píng)價(jià)的方式（事故樹、事件數(shù)）計(jì)算事故發(fā)生的概率，在外部安全防護(hù)距離計(jì)算過程中，在采取安全措施并進(jìn)行定量評(píng)價(jià)后，可通過降低事故發(fā)生的概率，進(jìn)而影響個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算。通過降低事故發(fā)生的概率，降低個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，城鎮(zhèn)中心版圖不斷擴(kuò)大，原先位于城鎮(zhèn)邊緣的危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存企業(yè)周邊建起了商業(yè)中心與居民居住區(qū)。在這個(gè)過程中，對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存設(shè)施進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，依據(jù)定量評(píng)價(jià)結(jié)果，確定外部防護(hù)安全距離，可量化企業(yè)在發(fā)生事故對(duì)周邊人員和人員密集場所的危害程度，為政府相應(yīng)部門在有關(guān)決策中提供技術(shù)支持，同時(shí)也可以幫助企業(yè)有針對(duì)性的降低自身風(fēng)險(xiǎn)，確保周邊區(qū)域個(gè)人與防護(hù)目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)處在可接受的范圍內(nèi)。