火電廠氨站重大突發事件情景構建的研究與應用

梁天杰　陳國軍　王剛　賈明松　安廣海　趙明

摘要：采用先進的“情景構建”理論與方法，針對火電廠氨站可能存在的重大危害事件，通過科學地推演突發事件演化過程，梳理有效的處置措施和應急任務，開展必要的應急準備戰略性研究，為提高火電廠的應急管理水平提供科學依據。

Abstract： In view of the possible major hazard events in the ammonia station of thermal power plants， this paper adopts advanced "scenario construction" theory and method to scientifically deduct the evolution process of emergency events， sorts out effective disposal measures and emergency tasks， and carries out necessary emergency preparedness strategic research to provide scientific basis for improving the emergency management level of thermal power plants.

關鍵詞：火電廠;氨站;重大突發事件;情景構建;應急能力

Key words： thermal power plant;ammonia station;major emergencies;scenario construction;emergency response capability

中圖分類號：X922? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）29-0005-05

0? 引言

突發事件情景構建是基于風險評估與脆弱性分析，對未來一定時期內可能發生的事件進行科學假定，分析與模擬情景的演化過程與災難后果，梳理應對情景需要面對的任務列表，對照評估既有的能力現狀，提出提升應急準備能力建議措施的一個研究過程。

近年來情景構建理論已被廣泛應用于國家應對重大突發社會事件的應急準備研究，北京、上海、廣州等城市開展了突發事件情景構建多項課題的研究，為提高和完善政府應對重大突發事件起到重要的推動作用。

將情景構建的基本理論，開發應用于中海油LNG接收站重大生產安全事故的研究，為企業應急能力的建設貢獻了新的戰略性的建議，使企業對本單位可能發生的各類重大突發事件有了更直觀的認知，研究成果得到普遍認同和高度評價。

火力發電企業較石油化工企業風險程度相對較低，發生重大影響的災難性事故的可能性極小，同樣火電廠對于應對突發重大事件的主觀意識和應對能力建設亦存在差距。通過對火電廠典型生產安全事故的重大突發事件情景構建研究，結合企業安全生產管理現狀，分析并評估企業的應急能力建設狀況，為企業完善和提高安全生產體系建設提供支持。

火電廠煙氣脫硝采用純度為99.6%的氨氣做為反應劑，使用的氨氣是通過液氨槽車運送到廠內氨區的液氨儲罐內，使用時液氨經蒸發器蒸發為氨氣，通過氨氣管道輸送至脫硝反應器。液氨屬于危險化學品，儲存單元構成重大危險源，是火電廠風險最大的危險源。液氨沸點（一個大氣壓）是-33.5℃，在常溫下（20℃）其飽和蒸氣壓達0.857MPa，液氨泄漏會迅速氣化擴散，氨氣屬于有毒氣體，在突發大量氨泄漏且不能有效控制時，氨氣的大量擴散，不僅會影響企業生產、員工造成傷害，還會對周邊社區人民群眾的人身安全和身體健康造成重大的威脅，產生嚴重的社會影響。為能夠有效應對該類突發事件，承擔應有的社會責任，有必要充分了解其危害產生規律。我們通過模擬液氨泄漏演化過程，模擬事件發展方式，構建液氨泄漏可能產生的典型情景，梳理情景階段的應急任務，分析應急準備存在的缺失與差距。

1? 研究與應用過程

通過收集事故案例，分析整理，了解液氨泄漏原因及后果，特別是嚴重突發事件發生的演化過程。進行實地調研，了解液氨存儲使用狀態及作業過程，分析事件的發生并演化的因素與邏輯，并邀請相關領域的專家對事故的演化規程進行探討。

1.1 案例分析

多年來該類生產安全事故偶有發生。通過對歷年來液氨泄漏典型生產安全事故分析，可以得知：

①液氨為液化氣體，泄漏后會迅速氣化形成氨氣，氨氣為有毒物質，人吸入會造成傷害;氨與空氣混合后的體積濃度達到16～25%時容易發生爆炸，爆炸沖擊波能夠對周邊建構筑物及人員造成破壞和傷害;若氨氣被引燃形成火災，會造成周邊設備設施損壞，或造成人員傷害。

②氨氣較空氣輕，氨在空氣中形成氨霧，并隨空氣流動，就像風一樣能很快改變方向。在一些大氣條件下，氨霧幾乎是不可見的，但當空氣潮濕時，氨霧變得就像云一樣白。

③當氨濃度較低時，操作人員聞到氨的臭味一般會遠離現場;當氨濃度比較高時，操作人員還沒來得及逃離現場前就已經吸入了危險劑量的氨。由于整個呼吸系統很潮濕，氨很容易被吸進身體。當一定濃度的氨被吸入，其燒傷呼吸系統的速度很快，致呼吸困難，甚至窒息死亡。

④若液氨從儲罐中泄漏到大氣中，溫度為-33℃以下，此時接觸到人體皮膚將會造成皮膚嚴重凍傷。氨發生泄漏后，隨即氣化并大量吸熱，氨氣將很快從泄漏點向四周擴散，如容器或管道發生破裂，噴出的液氨將射出3至6m。當液氨噴濺到潮濕的皮膚和衣服上時，衣服將被凍結在身體上，此時必須先解凍，切記不能試著脫下任何被凍結在皮膚上的衣服，否則連同皮膚也會被扯下來。

⑤液氨對水有非常強的親和力。發生噴濺后，如果及時用大量的水進行沖洗稀釋，能最大程度地減輕對身體潮濕部位的傷害，這些部位包括眼睛、呼吸系統（口、喉嚨、肺）和特別潮濕的皮膚。一旦有人不小心接觸了液氨，必須立即進行現場急救。現場急救指在現場用大量的水長時間對身體受害部位進行沖洗，在傷者被送到醫院前一直保持連續不斷的水沖洗。沖洗時盡可能多用水，水不要重復使用。

⑥一旦出現嚴重的氨中毒，第一時間達到現場的救援人員也無法救助傷者，由于出現呼吸困難，帶來的呼吸器也派不上用場了。因此，如果現場發生氨泄漏事故，保護呼吸非常重要，但由于受條件限制不能及時得到有效的呼吸設備，使傷者人生安全受到嚴重威脅。

1.2 情景篩選

將情景構建應用于火電廠，對情景的篩選應結合企業特點和環境現狀，危險源的設置情況，分析事件的演化規律，篩選具有典型意義的現實情景。

篩選依據：

①代表性和典型性。所篩選的情景應能代表所在火電廠的高風險特點。

②后果嚴重性。所篩選出的情景應是導致人員傷亡、財產損失和環境影響，造成公眾恐慌或者引發不良社會影響的重特大生產安全事故。

③影響范圍和處置難度。所篩選的情景應是超出本廠的處置能力，需要屬地政府支援并協調外部的應急響應資源，組織外部相關方配合或更高層面組織的統一協調和處置的重特大生產安全事故。

④任務覆蓋面廣。所篩選的情景應覆蓋更多的應急響應任務。

⑤發生可能性。所篩選的情景應是合理的、可信的。可以參考以下因素判斷：

歷史事件：在組織風險范疇內雖然發生概率較低，但后果嚴重，在國內外的事故案例中確實出現過。

災害趨勢：由于火電生產需求與周邊環境的變化，某些生產安全事故的發生頻率或后果呈現加大的趨勢。

專家推論：相關領域專家普遍認為，某些生產安全事故發生的風險正在不斷提升，需要重點關注。

生產安全事故或未遂事故的歷史案例數據，是判斷是否可能發生該類事故，以及事故嚴重程度的支撐資料。著重從本地區、本行業的安全生產歷史數據統計方面研究相關生產安全事故發生的可能性。

預測生產安全事故發生的可能性時，還應考慮其發展趨勢的變化，可使用基于歷史數據統計規律的外延預測方法，并參考國內外相關研究結論。

1.3 事件樹分析

通過事件樹分析“火電廠液氨泄漏”邏輯過程。

情景1：液氨泄漏，液氨快速氣化并逐漸擴散。氨氣是強烈刺激性氣味、有毒，氨氣密度較空氣小，容易擴散，若有風，擴散會更加迅速。若不能有效控制氨氣擴散，微量隨著其擴散范圍的擴大和濃度的提高，會對周邊區域人員造成中毒傷害。

情景2：氨氣泄漏后，因出現外來明火、電氣火花、靜電、摩擦火花等明火，會引燃氨氣。由于蒸發氣體發生爆燃，短時間發生閃火引燃蒸發氣體，泄漏口形成噴射火，隨著液氨流動擴散，在圍堰內形成池火。池火危害性與管內液體存量與壓力、持續時間有關。池火熱輻射可能影響區域人員受到傷害，設備設施被引燃致使火災蔓延，造成財產損失。

情景3：隨著液氨蒸發氨氣擴散，氨氣蒸汽云團隨風擴散，部分氣體濃度會形成燃爆范圍內的氣體區域，遇到明火、火星、靜電火花等，在該區域發生閃火爆燃，燃爆閃火可能引燃圍堰內蒸發氣體形成池火;亦可能引燃區域內的可燃物質，造成火災;燃爆沖擊波會導致區域內人員傷亡，設備、設施損壞。

火電廠氨區設置在電廠的邊緣位置，為嚴格設防的獨立封閉且嚴禁煙火的嚴管區域，液氨儲存裝置按規范配置安全設施和監控裝置。以上三種情景的演化風險程度分析如下：

氨氣在區內被引燃的可能性較小。液氨快速蒸發形成周邊溫度的急劇下降，氨區內出現明火的可能性較小，氨的引燃溫度是651℃，泄漏的氨氣被引燃的可能性較小。

擴散到外界的氨氣形成蒸汽云爆炸的可能性小。氨氣的爆炸極限%（V/V）：16～25%，爆炸極限范圍較窄，且氨氣較空氣輕（0.6），擴散較快，區域擴散至外界的氨氣形成燃爆空間的可能性小。

如意外出現明火出現燃燒爆炸，其危害范圍可控制在廠內。

如擴散持續沒能有效遏制，氨氣擴散至外界會造成嚴重的社會影響。

出現液氨泄漏情景1的演化趨勢可能性較大，其影響范圍超出廠界，可能造成周邊社區人員上到傷害，情景2、3危害均可控制在廠界內。情景1存在社會危害的可能，需要地方聯動，具有社會影響，亦是目前政府和社會關注的問題。選擇情景1作為情景構建研究，會產生包括與社會聯動等更多和復雜的應急任務，且企業較為缺失，具有典型意義。

1.4 模擬計算

依據所在地氣象狀況，事件發生預設條件，選取事件基本參數，模擬運算典型場景。

①現場泄漏可分為小孔、中孔、大孔三種情況，泄漏口徑相當于5、25、100mm。

②泄漏時間：根據企業實際取探測系統等級為A，隔離系統等級為B。小孔泄漏最大泄漏持續時間：30min;中孔泄漏最大泄漏持續時間：20min;大孔泄漏最大泄漏持續時間：10min。

③根據挪威標準，氨氣濃度為55000ppm時，人5分鐘會死亡。*這里輸入值為55000ppm。

④建模1：易燃氣體模型，不考慮爆炸模型（露天環境）;建模2：有毒氣體擴散。

1.4.1 參數設定

按照企業實際情況，收集區域氣象數據，選擇典型模擬參數，見表1。

1.4.2 計算結果

①泄漏擴散結果（表2）

②大孔泄漏后的擴散曲線（圖2、圖3）

③大孔泄漏后的擴散情景圖（圖4、圖5）

2? 應急分析與評估

2.1 應急任務分析

根據情景演化過程的場景展現狀況，分析應對任務，見表3。

2.2 應急任務梳理

按照應急管理劃分為預防與應急準備、監測與預警、應急處置與救援、事后恢復與重建四個階段，對每一階段任務、承擔該任務的主責部門、協同部門及其主要職責及資源清單進行了分析，共形成36個任務清單，其中預防與應急準備6個、監測與預警4個、應急處置與救援23個、事后恢復與重建3個。

依據情景演化過程，對照火電廠相關《應急預案》，梳理應急任務，查找應急準備、任務、處置等缺失，指出存在問題。

①基于情景對照，分析得出了“預防”、“應急準備”、“監測與預警”、“應急響應”、“事后恢復與重建”等五個階段的任務，明確了應對該類突發事件的任務框架，形成了情景事件任務分析。

②基于應急任務分析，從多個方面分析了目前應急能力分布狀況，梳理了需要完善加強的應急能力和可能導致應急響應失效的脆弱性環節。并通過多次探討、現場考察，從多個方面對應急工作提出了若干具體的建議，形成了應急能力評估及對策措施建議。

③依據情景演化過程，對照熱電廠相關《應急預案》，梳理應急任務，查找應急準備、任務、處置等缺失，發現涉及危險源辨識機制、安全監控裝置、避難場所規劃、應急物資管理等問題30余項。

2.3 應急能力評估

根據《安全生產應急準備評估指南（征求意見稿）》，對企業應急管理進行量化分析，評估企業應急管理狀況。針對重視先期處置、明確應急任務、完善應急準備等方面提出意見與建議，為企業提升應急準備能力提供專業支持。

經綜合評估得分比例約為81%，顯示企業應急管理水平已達到一定的程度，但仍有較大的上升空間。針對存在的問題研究改善提高措施。

3? 結論

火電廠液氨泄漏事件情景展現，以及對其應急準備能力的評估結果，為企業完善應急救援體系提供了針對性的支持。通過對應急組織機構完整，明確各應急組織的相關職責，建立了相應的專業應急隊伍，配備必要的的專業應急設施裝備，完善綜合應急預案和專項應急預案。確保火電廠能夠具備了應對相當規模重大事故的應急處置能力。

本項目的開發是在火電廠首次應用情景構建的理論和方法開展應急準備與應急管理工作，目的是通過“情景分析-任務梳理-能力評估”技術，提高應急準備與應急響應的能力，對突發事件有效的預防、準備、響應和恢復。使所有參與應急管理的單位和人員目標一致、思想統一、行動協調、使整體的應急準備工作做到“有的放矢”，其對于發生概率小、災難嚴重，很難預測又缺乏經驗但危害嚴重的重大事件時做到從容，有準備的應對。從而提升火電廠整體應急準備能力。

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