化工項目環境風險評價難點探討及實例分析

劉曉玲

（漳州市環境科學研究所 福建漳州 363000）

1 引言

2004年，環保部發布了《建設項目環境風險評價技術導則》（HJ/T169-2004）（以下簡稱《導則》），2009年發布征求意見稿，對事故源強確定和風險預測方法有補充和完善。2012年環保部發布了《關于切實加強風險防范嚴格環境影響評價管理的通知》(環發[2012]98號)等文件，強調環評單位要加強環境風險評價工作，并對環境影響評價結論負責。化工項目由于易燃易爆、有毒有害化學品的多樣性和生產工藝、設備運行的復雜性，存在多種潛在環境事故風險[1]。因此，化工項目如何科學開展環境風險評價，是環評工作者要認真考慮的問題。

2 化工項目環境風險評價主要內容和分析難點

化工項目環境風險評價主要內容分以下幾個部分：風險識別、源項分析、后果計算、風險評價、風險管理和應急措施。風險識別主要是對生產設施風險識別和生產過程所涉及的主要化工原材料及輔助材料、燃料、中間產品、最終產品以及生產過程排放的“三廢”污染物等物質進行風險識別，并確定風險類型，風險類型分為泄漏、火災和爆炸三種。此部分可結合具體項目特點和安全評價進行分析。源項分析是對前面已確定的危險因素和風險類型，篩選確定最大可信事故，對最大可信事故給出源強和發生概率。后果計算則是確定最大可信事故危害程度和危害范圍。源項分析和后果計算是風險評價難點，《導則》列出的模型參考僅有有毒有害物質在大氣、水中的擴散預測模型和液體、氣體和兩相流泄漏量和泄漏液體蒸發量的計算模型，而實際風險類型還包括火災和爆炸，《導則》的預測模型難以滿足實際工作的需要。風險評價主要是針對預測計算的最大事信事故風險值進行分析。風險管理和應急措施可搜集同類項目的安全防范及措施、應急預案資料及文獻進行編寫。筆者以某化工項目為例，對環境風險評價中的難點源項分析和后果計算進行簡述。

3 化工項目環境風險評價主要內容和分析難點

3.1 項目概況

項目位于福建一工業開發區，項目涉及易燃、有毒物質的化學品有甲苯、甲醛、苯酚、丙酮，危險單元有儲罐區、化學品倉庫、反應車間，樹脂調和車間，含浸干燥車間。參考《危險化學品重大危險源辨識》（GB18218-2009），儲罐區為重大危險源。

3.2 源項分析

3.2.1 最大可信事故

經分析，項目最大可信事故為儲罐區甲苯、甲醛、苯酚、丙酮，單個儲罐整體破裂，在罐區圍堰內形成液池，大量蒸發進入環境，遇明火即發生火災、爆炸。

3.2.2 事故概率

根據《建設項目環境風險評價技術導則》（征求意見稿）附錄A中的統計資料，確定項目最大可信事故概率為1.0×10-6。

3.2.3 事故發生泄漏的環境狀況及時間

項目事故泄漏均在常壓狀態，儲罐區安裝了可燃氣體泄漏檢測報警儀，危險物質的泄漏可較快發現并堵截，事故泄漏時間按最不利情況考慮為20min。

3.2.4 泄出物質狀態及泄漏量

儲罐內的物質在常溫常壓下為液態，項目儲罐分成兩組布置在同一防火堤內，防火堤高度1.1m，有效容積623m3。

以最不利情況即儲罐接口處管道出現25mm直徑的小孔，則裂口面積0.00196m2，裂口上的液位高按儲罐儲存物質的最高液位計算泄漏量。泄出液體的泄漏速度可用流體力學的伯努利方程計算[2]，其泄漏速度為：

式中：Q0—液體泄漏速度，kg/s；Cd—液體泄漏系數；A—裂口面積，m2；ρ—泄漏液體密度，kg/m3；P—容器內介質壓力，Pa，項目物質為常壓貯存 P=P0；P0—環境壓力，Pa；g—重力加速度，m/s2；h—裂口之上液位高度。

物料泄漏量預測結果如下：甲苯泄漏量為12648kg，甲醛(37%)為 11832 kg，苯酚為 15168 kg，丙酮為 10200 kg。

3.2.5 泄漏液體蒸發量

項目有機溶劑的儲存大多為常溫常壓，沸點最低的丙酮也有56℃，遠高于存儲溫度和環境溫度，因此不考慮閃蒸蒸發和熱量蒸發，僅計算質量蒸發過程。質量蒸發速度Q3按下式計算[2]:

式中，Q3—質量蒸發速度，kg/s；a，n—大氣穩定度系數， 查表取值；p—液體表面蒸汽壓，Pa； R—氣體常數，J/mol·k；T0—環境溫度，k；u—風速，m/s；r—液池半徑。

液體蒸發量計算結果見表1。

表1 不同氣象條件下液體蒸發量計算結果

3.3 事故后果預測評價

3.3.1 池火災傷亡和財產損失范圍

根據儲罐為常壓液體的特點，采用池火災數學模型[3][4]進行分析，模式如下：

（1）罐區面積：600m2

（2）儲罐占地面積：π×（1.94）2×12＝142m2

（3）液池面積：600-142＝458m2

（4）液池半徑：R＝（458/3.14）0.5＝12.5m

（5）燃燒速度mf=0.001HC/[Cp(Tb-T0)+H]

式中：Hc—液體燃燒熱，J/kg；Cp—液體定壓比熱容，J/kg·K；Tb—液體沸點，K；T0—環境溫度；H—液體的汽化熱，J/kg。

式中：mf—液體燃燒速度，kg/m2·s；ρ0—空氣密度，kg/m3；g—重力加速度，m/s2。

（7）火焰表面熱輻射通量 Qf=(πr2+2πrh)mfη·Hc/(72×mf0.6+1)

式中：η—熱輻射系數，取0.3，其余符號同前。

（8）目標入射熱輻射強度I=Qftc/(4πX2)

其中：I—熱輻射強度，kW/m2；tc—熱傳導系數，取1；X—目標距離，m。

則以罐區液池為中心點，熱輻射強度影響半徑預測結果見表2。

表2 不同入射熱輻射通量影響半徑預測結果

由表3可知，距儲罐104.5m為池火災安全區，該項目儲罐區與最近的居民點均在400m之外。儲罐西側21m處為客車廠圍墻，處于重傷區內，因此公司在制定應急預案時應考慮客車廠的安全疏散。

3.3.2 蒸氣云爆炸沖擊波傷亡和財產損失范圍

按下式預測蒸氣云爆炸的沖擊波的損害半徑。

式中：R—損害半徑，m；E—爆炸能量 kJ，E=Qf×Wf；Qf—氣體的燃燒熱，kJ/kg；

Wf—氣體散發到大氣中的蒸氣量，取最不利氣象條件下泄漏液體質量蒸發30min后的最大累積值；N—效率因子，查表取值；CS—經驗常數，取決于損害等級，預測結果見表3。

表3 爆炸傷害半徑預測結果

由表3可知，最近居民區在400m之外，在爆炸沖擊波安全防護距離外，基本不受爆炸沖擊波影響。儲罐西側21m處為客車廠圍墻，處于輕傷區內。

3.3.3 物料泄漏對外環境大氣影響

以蒸發量作為無組織排放源強，預測各污染物對周圍環境的影響。預測模式采用《導則》中推薦的多煙團模式[2]，項目物質健康損害閾值見表4。

表4 有毒物質健康損害閾值

在F類穩定度、小風u=1.5m/s的不利氣象條件下，以泄漏持續時間20min計，可預測泄漏發生后不同時間的下風向濃度，以甲苯為例，見表5。

表5 有毒物質泄漏影響預測結果

按照上表預測結果，結合環境敏感點分布和各個方位的人口分布情況，可預測事故影響范圍及影響人數，經預測，超出傷害半徑IDLH的最大距離310m定為事故發生時的緊急隔離帶，非事故處理人員不得入內；超出短時間接觸允許濃度值最大范圍1505m定為下風向疏散帶，該范圍內的居民處于有害接觸的危險之中，可以采取撤離、密閉住所窗戶等有效措施，并保持通訊暢通以聽從指揮。項目可結合實際繪制風險影響范圍及疏散范圍圖。

4 結語

化工項目環境風險評價中的難點源項分析和后果計算要求要定量分析，但目前用于指導風險預測的資料并不完善，需要環評工作者在實際工作中摸索總結。環評工作者應加強相關研究，積極推動制度建設，創建開放、共享的信息平臺，為環境風險評價提供堅實有力的支持[5]。

[1]周志斌.石化項目環境風險評價初探 [J].廣州化工,2010,38(2):146.

[2]國家環保總局.HJ/T16-2004建設項目環境風險評價技術導則[S].北京國家環保總局,2004.

[3]石鍵韻,陳欣義.汽車加油站環境影響評價中環境風險分析思路的淺談[J].廣東化工,2012,39(6):278.

[4]胡二邦.環境風險評價實用技術、方法和案例[M].北京：中國環境科學出版社,2009:243.

[5]黃嘯,劉穎,李碩.環境風險工作的若干要點及改進建議[J].廣州化工,2012,40(13):147.