外部安全防護(hù)距離在項(xiàng)目選址中的應(yīng)用

施志榮 神華工程技術(shù)有限公司安徽分公司 合肥 230009

國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)在2019年實(shí)施了《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)》(GB 36894-2018)[1]和《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/T 372343-2019)[2]兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于企業(yè)或中介機(jī)構(gòu)確定項(xiàng)目的外部安全防護(hù)距離，具有重要的指導(dǎo)意義。

國(guó)務(wù)院安全生產(chǎn)委員會(huì)在2020年4月1日，發(fā)布了《全國(guó)安全生產(chǎn)專項(xiàng)整治三年行動(dòng)計(jì)劃》(安委〔2020〕3號(hào))，在該文件中指出，要全面管控危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)儲(chǔ)存企業(yè)外部安全防護(hù)距離，禁止在外部安全防護(hù)距離內(nèi)布局勞動(dòng)密集型企業(yè)、人員密集場(chǎng)所。三年行動(dòng)計(jì)劃發(fā)布后，各地市政府部門都及時(shí)組織專家進(jìn)行隱患排查，對(duì)涉及到“兩重點(diǎn)一重大”的建設(shè)項(xiàng)目，嚴(yán)格按照兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，確定外部安全防護(hù)距離。不符合外部安全防護(hù)距離的生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施，經(jīng)過評(píng)估提出整改或搬遷的建議[3]。

本文是在可接受風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，采用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，結(jié)合某企業(yè)的實(shí)際，計(jì)算外部安全防護(hù)距離，從而對(duì)新建項(xiàng)目的選址提出建設(shè)性的建議，保證企業(yè)安全生產(chǎn)。

1 基本概念

1.1 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)[4]

個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)，是指假設(shè)人員長(zhǎng)期處于某一個(gè)場(chǎng)所且無保護(hù)，由于發(fā)生危險(xiǎn)化學(xué)品事故而導(dǎo)致的死亡頻率，單位為次/年。危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施周邊防護(hù)目標(biāo)所承受的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)不超過表1中個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)的要求。

表1 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)

1.2 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)

社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，是指群體(包括周邊企業(yè)員工和公眾)在危險(xiǎn)區(qū)域承受某種程度傷害的頻發(fā)程度[4]，通常表示為大于或等于N人死亡的事故累積頻率(F)，以累積頻率(F)和死亡人數(shù)之間關(guān)系的曲線(F-N)來表示。社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)滿足圖1中可容許社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求[5,6]。

圖1 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)要求

(1) 若社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線落在不可容許區(qū)，除特殊情況外，該風(fēng)險(xiǎn)無論如何不能被接受。

(2) 若落在可容許區(qū)，風(fēng)險(xiǎn)處于很低的水平，該風(fēng)險(xiǎn)是可以被接受的，無需采取安全改進(jìn)措施。

(3) 若落在盡可能降低區(qū)，則需要在可能的情況下盡量減少風(fēng)險(xiǎn)，即對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)處理措施方案進(jìn)行成本效益分析等，以決定是否采取這些措施。

1.3 外部安全防護(hù)距離

外部安全防護(hù)距離，是為了預(yù)防和減緩危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施潛在事故(火災(zāi)、爆炸和中毒等)對(duì)廠外防護(hù)目標(biāo)的影響，在裝置和設(shè)施與防護(hù)目標(biāo)之間設(shè)置的距離或風(fēng)險(xiǎn)控制線[7,8]。

2 計(jì)算模型簡(jiǎn)介[4]

2.1 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型

個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算步驟如下：

(1) 選擇一個(gè)泄漏場(chǎng)景(LOC)，確定LOC的發(fā)生頻率fS。

(2) 選擇一種天氣等級(jí)M和該天氣等級(jí)下的一種風(fēng)向φ，給出天氣等級(jí)M和風(fēng)向φ同時(shí)出現(xiàn)的聯(lián)合概率PM×Pφ。

(3)如果是可燃物釋放，選擇一個(gè)點(diǎn)火事件i并確定點(diǎn)火概率Pi。如果考慮物質(zhì)毒性影響，則不考慮點(diǎn)火事件?？扇嘉镔|(zhì)釋放事件樹及點(diǎn)火概率的選取參照《化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(AQ/T 3046-2013)附錄G。

(4) 計(jì)算在特定的LOC、天氣等級(jí)M、風(fēng)向φ及點(diǎn)火事件i(可燃物)條件下網(wǎng)格單元上的死亡概率P個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算中參考高度取1m。

(5) 計(jì)算(LOC、M、φ、i)條件下對(duì)網(wǎng)格單元個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)。

ΔIRs,M,φ,i=fs×PM×Pφ×Pi×P個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)

(6) 對(duì)所有的點(diǎn)火事件，重復(fù)(3)～(5)步的計(jì)算；對(duì)所有的天氣等級(jí)和風(fēng)向，重復(fù)(2)～(6)步的計(jì)算；對(duì)所有的LOC，重復(fù)(1)～(6)步的計(jì)算，則網(wǎng)格點(diǎn)處的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)由下式計(jì)算。

2.2 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算

社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算步驟如下：

(1)首先確定以下條件：① 確定LOC及其發(fā)生頻率fs；② 選擇天氣等級(jí)M，概率為PM。③ 選擇天氣等級(jí)M下的一種風(fēng)向φ，概率為Pφ；④ 對(duì)于可燃物，選擇條件概率為Pi的點(diǎn)火事件i。

(2) 選擇一個(gè)網(wǎng)格單元，確定網(wǎng)格單元內(nèi)的人數(shù)Ncell。

(3) 計(jì)算在特定的LOC、M、Φ及i下，網(wǎng)格單元內(nèi)的人口死亡百分比P社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算中參考高度取1m。

(4) 計(jì)算在特定的LOC、M、φ及i下的網(wǎng)格單元的死亡人數(shù)ΔNS,M,φ,i。

ΔNS,M,φ,i=P社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)×Ncell

(5) 對(duì)所有網(wǎng)格單元，重復(fù)(2)～(4)步的計(jì)算，對(duì)LOC、M、φ及i，計(jì)算死亡總?cè)藬?shù)NS,M,φ,I。

(6) 計(jì)算LOC、M、φ及i的聯(lián)合頻率fS,M,φ,i。

fS,M,φ,i=fS×PM×Pφ×Pi

對(duì)所有的LOC(fS)、M、φ及i，重復(fù)(1)～(6)步的計(jì)算，用累積死亡總?cè)藬?shù)NS，M，ф，i≥N的所有事故發(fā)生的頻率fS，M，φ，i構(gòu)造F-N曲線。

3 項(xiàng)目背景

某公司擬新建一套生產(chǎn)裝置，經(jīng)辨識(shí)、調(diào)查，該項(xiàng)目涉及到危險(xiǎn)化工工藝，主要危險(xiǎn)源有：液氯儲(chǔ)罐、液氨儲(chǔ)罐、反應(yīng)釜、中間儲(chǔ)罐以及一些塔器等設(shè)備。由于液氨具有燃爆危險(xiǎn)性，且液氨、液氯為有毒氣體，經(jīng)計(jì)算，該罐區(qū)構(gòu)成危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源[9]，其反應(yīng)設(shè)備均具有高溫、高壓的特性。由于該企業(yè)周邊2km范圍內(nèi)涉及到環(huán)境敏感點(diǎn)，所以需要進(jìn)行外部安全防護(hù)距離的計(jì)算，為安全評(píng)價(jià)單位和設(shè)計(jì)單位項(xiàng)目選址提供參考依據(jù)。

4 主要參數(shù)的選擇

4.1 事故情景

本次定量風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算，選取對(duì)象為項(xiàng)目涉及到的主要的危險(xiǎn)源，如液氨儲(chǔ)罐、液氯儲(chǔ)罐、高溫高壓反應(yīng)設(shè)備和塔器，其可能發(fā)生的事故情景及事故后果見表2。

表2 危險(xiǎn)源事故情景一覽表

4.2 氣象參數(shù)

當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)選取見圖2。

4.3 初始泄漏概率

本項(xiàng)目事故初始泄漏概率按表3選取。

表3 危險(xiǎn)源計(jì)算參數(shù)一覽表

4.4 項(xiàng)目外部防護(hù)目標(biāo)調(diào)查

經(jīng)對(duì)廠區(qū)周邊環(huán)境2km范圍的環(huán)境敏感點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，廠區(qū)北側(cè)涉及到A村，廠區(qū)南側(cè)涉及到B公司。項(xiàng)目外部防護(hù)目標(biāo)具體情況見表4。

表4 周邊防護(hù)目標(biāo)一覽表

5 結(jié)果及分析

5.1 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)

采用《重大危險(xiǎn)源區(qū)域定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理》(中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院研制)軟件對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算，個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線圖見圖3，社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線見圖4。

圖3 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線圖

圖4 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線

5.2 外部安全防護(hù)距離分析

根據(jù)圖3個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線圖和圖4社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線，對(duì)結(jié)果說明如下：

(1) 圖3中最里層曲線為1×10-5個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線，等值線四個(gè)方位大部分落在廠區(qū)以內(nèi)，只有在南側(cè)超出廠區(qū)圍墻邊界，距圍墻邊界最遠(yuǎn)距離為191.8m，在1×10-5個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線內(nèi)涉及到一般防護(hù)目標(biāo)中的三類目標(biāo)(B公司)。

(2) 圖3中中間曲線為3×10-6個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線，等值線四個(gè)方位全部落在廠區(qū)以外，其中東側(cè)距圍墻邊界最遠(yuǎn)距離為403.6m，南側(cè)距圍墻邊界最遠(yuǎn)距離為521.3m，西側(cè)距圍墻邊界最遠(yuǎn)距離為465.4m，北側(cè)距圍墻邊界最遠(yuǎn)距離為768.1m，3×10-6個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線內(nèi)不涉及到一般防護(hù)目標(biāo)中的二類目標(biāo)。

(3) 圖3中最外層曲線為3×10-7個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線，等值線四個(gè)方位全部落在廠區(qū)以外，其中東側(cè)距圍墻邊界最遠(yuǎn)距離為820.1m，南側(cè)距圍墻邊界最遠(yuǎn)距離為940.8m，西側(cè)距圍墻邊界最遠(yuǎn)距離為901.1m，北側(cè)距圍墻邊界最遠(yuǎn)距離為1220m，3×10-7個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線內(nèi)不涉及到高敏感目標(biāo)、重要防護(hù)目標(biāo)；但涉及到一般防護(hù)目標(biāo)中的一類目標(biāo)(A村)。

(4) 綜上所述，本項(xiàng)目個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)不可接受。

(5) 從圖4中可以看出，社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線一部分落在可容許區(qū)，另外一部分落在盡可能降低區(qū)(ALARP)，說明其社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)可以接受，但企業(yè)仍應(yīng)采取措施盡可能降低其社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。

5.3 建議

根據(jù)5.2節(jié)分析結(jié)果，為確保本項(xiàng)目選址的順利實(shí)施，提出對(duì)A村實(shí)施搬遷、對(duì)B公司實(shí)施搬遷或收購(gòu)的建議。

6 結(jié)語

在采用可接受風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，采用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，以某企業(yè)生產(chǎn)裝置和罐區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)該企業(yè)的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了模擬計(jì)算，確定了外部安全防護(hù)距離，得到以下的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)，為項(xiàng)目選址設(shè)計(jì)提供參考。

(1)對(duì)涉及到“兩重點(diǎn)一重大”的建設(shè)項(xiàng)目，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)前期，要重點(diǎn)對(duì)項(xiàng)目主要危險(xiǎn)源和周邊防護(hù)目標(biāo)進(jìn)行充分的調(diào)查，并關(guān)注項(xiàng)目的外部安全防護(hù)距離是否能夠滿足國(guó)家安全生產(chǎn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。

(2)本次研究模擬了某企業(yè)生產(chǎn)裝置和罐區(qū)涉及到的主要危險(xiǎn)源反應(yīng)釜、液氨儲(chǔ)罐、液氯儲(chǔ)罐和各類塔器發(fā)生事故后的風(fēng)險(xiǎn)。模擬結(jié)果表明，3×10-6個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線內(nèi)不涉及到一般防護(hù)目標(biāo)中的二類目標(biāo)，但1×10-5個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線內(nèi)涉及到一般防護(hù)目標(biāo)中的三類目標(biāo)，3×10-7個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線內(nèi)涉及到一般防護(hù)目標(biāo)中的一類目標(biāo)，個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)不可接受。為確保項(xiàng)目選址的順利實(shí)施，本研究建議對(duì)A村實(shí)施搬遷，并對(duì)B公司實(shí)施搬遷或收購(gòu)。