外部安全防護距離在項目選址中的應用

施志榮 神華工程技術有限公司安徽分公司 合肥 230009

國家市場監(jiān)督管理總局和國家標準化管理委員會在2019年實施了《危險化學品生產裝置和儲存設施風險基準》(GB 36894-2018)[1]和《危險化學品生產裝置和儲存設施外部安全防護距離確定方法》(GB/T 372343-2019)[2]兩項國家標準，這對于企業(yè)或中介機構確定項目的外部安全防護距離，具有重要的指導意義。

國務院安全生產委員會在2020年4月1日，發(fā)布了《全國安全生產專項整治三年行動計劃》(安委〔2020〕3號)，在該文件中指出，要全面管控危險化學品生產儲存企業(yè)外部安全防護距離，禁止在外部安全防護距離內布局勞動密集型企業(yè)、人員密集場所。三年行動計劃發(fā)布后，各地市政府部門都及時組織專家進行隱患排查，對涉及到“兩重點一重大”的建設項目，嚴格按照兩項標準的要求，確定外部安全防護距離。不符合外部安全防護距離的生產裝置和儲存設施，經過評估提出整改或搬遷的建議[3]。

本文是在可接受風險基準的基礎上，采用定量風險評估方法，結合某企業(yè)的實際，計算外部安全防護距離，從而對新建項目的選址提出建設性的建議，保證企業(yè)安全生產。

1 基本概念

1.1 個人風險[4]

個人風險，是指假設人員長期處于某一個場所且無保護，由于發(fā)生危險化學品事故而導致的死亡頻率，單位為次/年。危險化學品生產裝置和儲存設施周邊防護目標所承受的個人風險應不超過表1中個人風險基準的要求。

表1 個人風險基準

1.2 社會風險

社會風險，是指群體(包括周邊企業(yè)員工和公眾)在危險區(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)和死亡人數之間關系的曲線(F-N)來表示。社會風險應滿足圖1中可容許社會風險標準要求[5,6]。

圖1 社會風險基準要求

(1) 若社會風險曲線落在不可容許區(qū)，除特殊情況外，該風險無論如何不能被接受。

(2) 若落在可容許區(qū)，風險處于很低的水平，該風險是可以被接受的，無需采取安全改進措施。

(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險，即對各種風險處理措施方案進行成本效益分析等，以決定是否采取這些措施。

1.3 外部安全防護距離

外部安全防護距離，是為了預防和減緩危險化學品生產裝置和儲存設施潛在事故(火災、爆炸和中毒等)對廠外防護目標的影響，在裝置和設施與防護目標之間設置的距離或風險控制線[7,8]。

2 計算模型簡介[4]

2.1 個人風險計算模型

個人風險計算步驟如下：

(1) 選擇一個泄漏場景(LOC)，確定LOC的發(fā)生頻率fS。

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

(3)如果是可燃物釋放，選擇一個點火事件i并確定點火概率Pi。如果考慮物質毒性影響，則不考慮點火事件。可燃物質釋放事件樹及點火概率的選取參照《化工企業(yè)定量風險評價導則》(AQ/T 3046-2013)附錄G。

(4) 計算在特定的LOC、天氣等級M、風向φ及點火事件i(可燃物)條件下網格單元上的死亡概率P個體風險，計算中參考高度取1m。

(5) 計算(LOC、M、φ、i)條件下對網格單元個體風險的貢獻。

ΔIRs,M,φ,i=fs×PM×Pφ×Pi×P個人風險

(6) 對所有的點火事件，重復(3)～(5)步的計算；對所有的天氣等級和風向，重復(2)～(6)步的計算；對所有的LOC，重復(1)～(6)步的計算，則網格點處的個人風險由下式計算。

2.2 社會風險的計算

社會風險計算步驟如下：

(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M，概率為PM。③ 選擇天氣等級M下的一種風向φ，概率為Pφ；④ 對于可燃物，選擇條件概率為Pi的點火事件i。

(2) 選擇一個網格單元，確定網格單元內的人數Ncell。

(3) 計算在特定的LOC、M、Φ及i下，網格單元內的人口死亡百分比P社會風險，計算中參考高度取1m。

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

ΔNS,M,φ,i=P社會風險×Ncell

(5) 對所有網格單元，重復(2)～(4)步的計算，對LOC、M、φ及i，計算死亡總人數NS,M,φ,I。

(6) 計算LOC、M、φ及i的聯(lián)合頻率fS,M,φ,i。

fS,M,φ,i=fS×PM×Pφ×Pi

對所有的LOC(fS)、M、φ及i，重復(1)～(6)步的計算，用累積死亡總人數NS，M，ф，i≥N的所有事故發(fā)生的頻率fS，M，φ，i構造F-N曲線。

3 項目背景

某公司擬新建一套生產裝置，經辨識、調查，該項目涉及到危險化工工藝，主要危險源有：液氯儲罐、液氨儲罐、反應釜、中間儲罐以及一些塔器等設備。由于液氨具有燃爆危險性，且液氨、液氯為有毒氣體，經計算，該罐區(qū)構成危險化學品重大危險源[9]，其反應設備均具有高溫、高壓的特性。由于該企業(yè)周邊2km范圍內涉及到環(huán)境敏感點，所以需要進行外部安全防護距離的計算，為安全評價單位和設計單位項目選址提供參考依據。

4 主要參數的選擇

4.1 事故情景

本次定量風險計算，選取對象為項目涉及到的主要的危險源，如液氨儲罐、液氯儲罐、高溫高壓反應設備和塔器，其可能發(fā)生的事故情景及事故后果見表2。

表2 危險源事故情景一覽表

4.2 氣象參數

當地氣象參數選取見圖2。

4.3 初始泄漏概率

本項目事故初始泄漏概率按表3選取。

表3 危險源計算參數一覽表

4.4 項目外部防護目標調查

經對廠區(qū)周邊環(huán)境2km范圍的環(huán)境敏感點進行調查，廠區(qū)北側涉及到A村，廠區(qū)南側涉及到B公司。項目外部防護目標具體情況見表4。

表4 周邊防護目標一覽表

5 結果及分析

5.1 個人風險和社會風險

采用《重大危險源區(qū)域定量風險評價與管理》(中國安全生產科學研究院研制)軟件對本項目進行個人風險和社會風險的計算，個人風險等值線圖見圖3，社會風險曲線見圖4。

圖3 個人風險等值線圖

圖4 社會風險曲線

5.2 外部安全防護距離分析

根據圖3個人風險等值線圖和圖4社會風險曲線，對結果說明如下：

(1) 圖3中最里層曲線為1×10-5個人風險等值線，等值線四個方位大部分落在廠區(qū)以內，只有在南側超出廠區(qū)圍墻邊界，距圍墻邊界最遠距離為191.8m，在1×10-5個人風險等值線內涉及到一般防護目標中的三類目標(B公司)。

(2) 圖3中中間曲線為3×10-6個人風險等值線，等值線四個方位全部落在廠區(qū)以外，其中東側距圍墻邊界最遠距離為403.6m，南側距圍墻邊界最遠距離為521.3m，西側距圍墻邊界最遠距離為465.4m，北側距圍墻邊界最遠距離為768.1m，3×10-6個人風險等值線內不涉及到一般防護目標中的二類目標。

(3) 圖3中最外層曲線為3×10-7個人風險等值線，等值線四個方位全部落在廠區(qū)以外，其中東側距圍墻邊界最遠距離為820.1m，南側距圍墻邊界最遠距離為940.8m，西側距圍墻邊界最遠距離為901.1m，北側距圍墻邊界最遠距離為1220m，3×10-7個人風險等值線內不涉及到高敏感目標、重要防護目標；但涉及到一般防護目標中的一類目標(A村)。

(4) 綜上所述，本項目個人風險不可接受。

(5) 從圖4中可以看出，社會風險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)，說明其社會風險可以接受，但企業(yè)仍應采取措施盡可能降低其社會風險。

5.3 建議

根據5.2節(jié)分析結果，為確保本項目選址的順利實施，提出對A村實施搬遷、對B公司實施搬遷或收購的建議。

6 結語

在采用可接受風險基準的基礎上，采用定量風險評估方法，以某企業(yè)生產裝置和罐區(qū)為研究對象，對該企業(yè)的個人風險和社會風險進行了模擬計算，確定了外部安全防護距離，得到以下的幾點認識，為項目選址設計提供參考。

(1)對涉及到“兩重點一重大”的建設項目，在項目設計前期，要重點對項目主要危險源和周邊防護目標進行充分的調查，并關注項目的外部安全防護距離是否能夠滿足國家安全生產相關標準規(guī)范的要求。

(2)本次研究模擬了某企業(yè)生產裝置和罐區(qū)涉及到的主要危險源反應釜、液氨儲罐、液氯儲罐和各類塔器發(fā)生事故后的風險。模擬結果表明，3×10-6個人風險等值線內不涉及到一般防護目標中的二類目標，但1×10-5個人風險等值線內涉及到一般防護目標中的三類目標，3×10-7個人風險等值線內涉及到一般防護目標中的一類目標，個人風險不可接受。為確保項目選址的順利實施，本研究建議對A村實施搬遷，并對B公司實施搬遷或收購。