基于QRA的某油庫區(qū)定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)應(yīng)用研究

(1.華北科技學(xué)院 北京 101601；2.中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院 北京 100012)

引言

定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)(簡稱QRA)也稱為概率風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)(PRA)，是對化工園區(qū)存在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評價(jià)的重要技術(shù)手段。該方法通過對化工園區(qū)系統(tǒng)或設(shè)備失效概率和失效后果進(jìn)行分析，將風(fēng)險(xiǎn)表征為事故發(fā)生頻率和事故后果的乘積，從而對園區(qū)內(nèi)的重大危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量描述。目前，歐盟國家在塞維索法令(The SevesoII Directive)的要求下，采用QRA方法進(jìn)行安全評估報(bào)告，用于當(dāng)局決策重大危險(xiǎn)源產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)增量以及重大危險(xiǎn)源附近的土地開發(fā)。現(xiàn)階段中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院開發(fā)的化工園區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評估及管理軟件CASST-QRA2.0，能夠基于風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)對設(shè)備設(shè)施失效概率、事故情景概率以及相應(yīng)的事故后果，進(jìn)行整體量化風(fēng)險(xiǎn)疊加評估計(jì)算。

因此本文將利用CASST-QRA2.0對某油庫存在的重大危險(xiǎn)源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)疊加評估計(jì)算，評價(jià)出某油庫區(qū)危險(xiǎn)源對周邊造成風(fēng)險(xiǎn)影響程度及所造成的事故后果，為企業(yè)采取安全管理措施，降低風(fēng)險(xiǎn)影響程度提供了一定的參考。

一、某油庫區(qū)概況

某油庫企業(yè)油庫區(qū)位于工業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)，涉及庫容100萬方，可儲運(yùn)商業(yè)原油。油庫區(qū)根據(jù)原油性質(zhì)采用常溫儲存。庫內(nèi)現(xiàn)有2個(gè)原油罐組，101罐組設(shè)6座10×104m3原油儲罐，201罐組設(shè)4座10×104m3原油儲罐，并預(yù)留2座儲罐，均為外浮頂罐設(shè)計(jì)。根據(jù)《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50074-2014)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，該儲運(yùn)庫為一級石油庫。根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》(GB18218)對該企業(yè)進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識和相應(yīng)的系數(shù)校正，判定該某油庫企業(yè)屬于一級重大危險(xiǎn)源企業(yè)，企業(yè)油庫區(qū)平面布置及效果如圖1所示。

圖1 企業(yè)油庫區(qū)平面布置效果圖

二、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)可容許標(biāo)準(zhǔn)

定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的核心量化指標(biāo)是個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會風(fēng)險(xiǎn)。個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)是指重大危險(xiǎn)源產(chǎn)生在某一固定位置的人員的個(gè)體死亡概率，圖2為風(fēng)險(xiǎn)等值線。社會風(fēng)險(xiǎn)為重大危險(xiǎn)源能夠引起大于等于N人死亡的所有事故的累積頻率(F)。社會風(fēng)險(xiǎn)與重大危險(xiǎn)源周圍的人員密度密切相關(guān)，用圖3社會風(fēng)險(xiǎn)曲線(F-N曲線)表示。

圖2 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線示意圖

圖3 社會風(fēng)險(xiǎn)曲線(F-N曲線)

個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)可容許標(biāo)準(zhǔn)表明危險(xiǎn)源附近的目標(biāo)人群是否可暴露于某一風(fēng)險(xiǎn)水平以上。通常給出可容許風(fēng)險(xiǎn)的上限可容許基準(zhǔn)和下限可忽略基準(zhǔn)值。若風(fēng)險(xiǎn)值高于可容許基準(zhǔn)，必須進(jìn)行整改；若風(fēng)險(xiǎn)值低于可忽略基準(zhǔn)，則可無須進(jìn)行任何改善，風(fēng)險(xiǎn)可接受；若風(fēng)險(xiǎn)值介于兩者之間，則可根據(jù)事件的優(yōu)先順序進(jìn)行改善。目前《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》第九條要求：構(gòu)成一級或者二級重大危險(xiǎn)源，且毒性氣體實(shí)際存在(在線)量與其在《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》中規(guī)定的臨界量比值之和大于或等于1的，或者構(gòu)成一級重大危險(xiǎn)源，且爆炸品或液化易燃?xì)怏w實(shí)際存在(在線)量與其在《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》中規(guī)定的臨界量比值之和大于或等于1的，要采用《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(2011年安監(jiān)總局令第40號)確定的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，故該油庫區(qū)應(yīng)采用的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)容許標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 可容許個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)

社會風(fēng)險(xiǎn)可容許標(biāo)準(zhǔn)正是采用ALARP(As Low As Reasonable Practice)原則作為可接受原則。ALARP原則通過兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)分界線將風(fēng)險(xiǎn)劃分為3個(gè)區(qū)域，即：不可容許區(qū)、盡可能降低區(qū)(ALARP)和可容許區(qū)，如圖4所示。

圖4 社會風(fēng)險(xiǎn)可容許標(biāo)準(zhǔn)(F-N)曲線

三、定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果

本文應(yīng)用中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院開發(fā)的化工園區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評估及管理軟件CASST-QRA2.0針對該油庫區(qū)進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，分析某油庫企業(yè)所面臨的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會風(fēng)險(xiǎn)以及事故后果。油庫去部分危險(xiǎn)源描述輸入如圖5，氣象條件描述輸入如圖6。

圖5 部分危險(xiǎn)源描述

圖6 氣象條件描述

個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果(圖7)顯示,在法律法規(guī)的要求下，該油庫區(qū)3×10-7風(fēng)險(xiǎn)等值線所覆蓋的區(qū)域內(nèi)不存在人員聚集的高敏感場所及重要目標(biāo)和特殊高密度場所。1×10-6風(fēng)險(xiǎn)等值線區(qū)域內(nèi)不存在居住類高密度場所及公眾聚集類高密度場所。計(jì)算結(jié)果表明，油庫區(qū)內(nèi)企業(yè)現(xiàn)狀的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)滿足《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(2011年安監(jiān)總局令第40號)確定的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求，個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)水平是可以接受的。

圖7 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線

社會風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果(圖8)表明,該油庫企業(yè)的社會風(fēng)險(xiǎn)曲線處在可容許區(qū)范圍內(nèi),未進(jìn)入不可容許區(qū)和ALARP區(qū)。說明有庫區(qū)對廠區(qū)周邊人員影響較小，人員主要分布在企業(yè)辦公區(qū)域。危險(xiǎn)源引起重特大事故的潛在可能性和危害程度，即引起N人以上死亡的事故的可能性是可以接受的，根據(jù)社會風(fēng)險(xiǎn)容許標(biāo)準(zhǔn)要求,該油庫區(qū)的社會風(fēng)險(xiǎn)水平是可接受的。

圖8 社會風(fēng)險(xiǎn)等值線

某油庫區(qū)面臨的事故情景模式主要是閥門的小孔泄漏、中孔泄漏、大孔泄漏和管道的小孔泄漏、中孔泄漏、大孔泄漏、完全破裂及容器的整體破裂。事故模式則是原油泄漏形成液池后遇到火源而被點(diǎn)燃的池火災(zāi)害。計(jì)算結(jié)果表明：在油庫區(qū)所面臨的事故情景及事故模式中，管道完全破裂和容器整體破裂情景下造成的池火災(zāi)害波及范圍較大，后果影響較為嚴(yán)重。其中油庫區(qū)101罐組發(fā)生管道完全破裂的事故情景時(shí)，產(chǎn)生的死亡半徑260m，重傷半徑285m，輕傷半徑357m，發(fā)生容器整體破裂的事故情景時(shí)，產(chǎn)生的死亡半徑212m，重傷半徑234m，輕傷半徑294m。油庫區(qū)201罐組發(fā)生管道完全破裂的事故情景時(shí)，產(chǎn)生的死亡半徑214m，重傷半徑237m，輕傷半徑297m，發(fā)生容器整體破裂的事故情景時(shí)，產(chǎn)生的死亡半徑212m，重傷半徑234m，輕傷半徑294m。具體的事故后果影響情況如表2所示。

表2 某油庫區(qū)事故后果影響范圍表

目前根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》(2011年安監(jiān)總局令第40號)對構(gòu)成重大危險(xiǎn)源的某油庫企業(yè)油庫區(qū)進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，得出結(jié)論：某油庫區(qū)的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會風(fēng)險(xiǎn)均滿足風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

四、總結(jié)

以某油庫區(qū)為例，應(yīng)用化工園區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評估及管理軟件CASST-QRA2.0進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，并參照《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》對某油庫區(qū)的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)及社會風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行判定，模擬出油庫區(qū)罐組可能發(fā)生的事故后果，量化給出了不同情景下事故類型的影響范圍。為企業(yè)科學(xué)制定防護(hù)措施，進(jìn)行脆弱性風(fēng)險(xiǎn)削減，提高危險(xiǎn)源的整體安全性，提供了參考依據(jù)。