危險化學品生產、儲存設施外部安全防護距離確定方法與應用研究

楊石磊（上海賽源環境檢測技術有限公司，上海201799）

外部安全防護距離是指危險化學品生產、儲存裝置危險源在發生火災、爆炸、有毒氣體泄漏時，為避免事故造成防護目標處人員傷亡而設定的安全防護距離，用于危險化學品生產、儲存設施外部敏感場所的安全間距的判定。國家標準《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/T37243-2019已于2019年2月25日發布，2019年6月1日實施，危險化學品生產裝置和儲存設施外部安全防護距離有了國家標準，確定方法也更為科學、嚴謹。

1 “外部安全防護距離確定方法”概述

外部安全防護距離確定方法中包含定量風險評價法和事故后果法，屬于《危險化學品目錄》及《危險化學品分類信息表》中的爆炸品選擇事故后果法；涉及毒性氣體或者易燃氣體，且設計最大量與其在GB18218 中規定的臨界量比值之和大于等于1的，選用定量風險評價法。

1.1 事故后果法

事故后果法最嚴重事故情景依據是裝置和設施內能夠發生同時爆炸的最大爆炸物數量作為最嚴重事故情景，并依據防護目標的空氣沖擊波超壓閾值依據下列公式計算外部安全防護距離：

式中：

Δp-空氣沖擊波超壓值，單位為105帕斯卡（Pa）；

Q-一次爆炸的TNT當量，單位為千克（kg）；

R-爆炸點距防護目標的距離，單位為米（m）。

不同類型防護目標的空氣沖擊波超壓閾值高敏感防護目標／重要防護目標、一般防護目標的一類防護目標為2000Pa；一般防護目標的二類防護目標為5000Pa;一般防護目標的三類防護目標為9000Pa。

1.2 定量風險評價法

定量風險評價法適用于涉及有毒氣體或者易燃氣體，設計最大量以全廠范圍作為一個整體的設計最大量與其在GB18218中規定的臨界量比值之和大于等于1的的危險化學品生產、儲存裝置的外部安全防護距離的確定。這里計算單元的確定與《危險化學品重大危險源辨識標準》（gb18218-2018）中的構成危險化學品重大危險源有一定的區別。這里的危險化學品重大危險源與gb18218的區別在于gb18218的劃分單元是以單獨的建構筑物、儲存設施、生產裝置或者罐區等單獨進行計算，而這里計算外部安全防護距離則以全場生產、儲存設施作為一個整體進行定量風險評估。即一個企業雖然不涉及危險化學品重大危險源，但其各生產、儲存設施的臨界量之和大于等于1時，其仍應按照定量風險評估的方法計算外部安全防護距離。

定量風險評價法的基本流程包括：1）收集資料數據；2）確定評估單元；3）危險識別和泄漏場景辨識；4）分析事故概率與分析事故后果；5）定量風險計算；6）確定外部安全防護距離。

2 外部防護距離確定的應用

2.1 通過事故后果法確定外部安全防護距離的基本方法

以某倉庫存儲10噸硝酸銨中轉倉庫為例，1噸硝酸銨受熱分解發生爆炸的產生的爆炸熱為4000000kj，折算TNT 當量約為889kg的TNT當量；同時Δp分別取值為一類防護目標空氣沖擊波超壓閾值（2000Pa）、二類防護目標空氣沖擊波超壓閾值（5000Pa）、三類防護目標空氣沖擊波超壓閾值（9000Pa）。

代入公式進行計算可知10噸等硝酸銨受熱分解發生爆炸，高敏感防護目標等防護距離為84.96m，二類防護目標等防護距離為48.31m，三類防護目標法防護距離為35.34m。

2.2 通過定量風險評價法確定外部安全防護距離

某液化石油氣儲存單位儲存液化石油氣2200m3，屬危險化學品二級重大危險源儲存單位，液化石油氣的燃燒熱為46500kj/kg，相對密度（水=1）：0.56，儲存壓力1.6MPa。

按照液化石油氣儲罐爆炸危害波及范圍最大的沸騰液體擴展蒸汽爆炸（BLEVE）計算模型為例，其爆炸死亡半徑為769m，重傷半徑1035m，輕傷半徑1685m。計算方法如下

（1）火球直徑的計算火球直徑計算公式為：

式中：

P-火球直徑，單位為米（m）；

W-火球中消耗的可燃物質質量，單位為千克（kg）；對于單罐儲存，W 取罐容量的50%；對于雙罐儲存，W 取罐容量的70%；對于多罐儲存，W取罐容量的90%。

（2）火球持續時間的計算火球持續時間計算方法

式中：

t-火球持續時間，單位為秒（s）

W-火球消耗的可燃物質量，單位為千克（kg）

（3）目標接收到熱輻射通量的計算

式中：

q0-火球表面的輻射通量，單位為瓦特每平方米（W/m2）；對于柱形罐取270W/m2，對于球形罐取200W/m2；

r-目標到火球中心的平均距離，單位為米（m）。

通過計算軟件對該企業西北側的一類防護目標繪制個人風險等值線，依據《危險化學品生產裝置和儲存設施風險基準》，該一類防護目標（個人風險基準3×10-6次/年），以3×10-6為基準繪制個人風險等值線見下圖1所示。

通過繪制的個人風險等值線可知，該一類防護目標不在線內，故該液化石油氣儲罐的外部安全防護距離符合該標準的要求。

3 外部安全防護距離確定的局限性與解決方法

3.1 無法代替日常監管

在確定外部安全防護距離時，具有相應評價能力的單位在現場勘察時，可了解企業的基本情況，通過企業提供的數據進行外部安全防護距離的計算。即評價單位只能通過現場勘查的情況進行相關數據的計算，評價單位沒有能力了解企業全天24 小時實時的生產情況以及評價后的生產情況。這就給外部安全防護距離確定帶來了一定的局限性。例如企業非法儲存、超量儲存、非法生產以及相應設施更改或者生產工藝進行了更改，導致外部安全防護距離無法體現企業現有的事故影響情況，一旦發生事故，其事故后果可能要遠遠大于在評價時的計算的事故后果。例如瑞海物流公司爆炸事故、天嘉宜爆炸事故均存在著非法生產、儲存的情況，涉事企業雖均經過安全評價，但其發生事故的后果遠遠超出了企業和社會的可承受程度，造成了巨大的人員傷亡和財產損失。

加強危險化學品生產、儲存企業應當加強各部門之間的聯動，同時應推行危險化學品生產、儲存情況公示制度，利用電子化、數字化進行公示，接受相應部門和社會的監督，確保企業履行安全生產主體責任，避免非法生產非法儲存事件的發生。

3.2 處理泄漏氣體時間的局限性

各類設施的運行情況和安全設施的完好情況決定著事故發生的概率和事故應急處理的速度。在進行個人風險和社會風險計算時，對于泄露事故的處理時間對最終結論存在著影響。但如果相應的安全設施在事故時處在故障狀態無法啟用或者其設計不合理無法起到應有的作用就會導致最終結論的偏差。例如液化石油氣儲罐設置的水封措施，當儲罐底閥泄露時，底閥的水封措施可有效的阻止液化石油氣的泄露，為應急救援和搶修創造條件；如注水的水泵在使用時無法啟用且無備用泵或者水泵可以啟動但水壓不足，導致該應急處置措施無法正常使用，導致事故無法及時遏制，最終導致事故的擴大。

企業可以針對各類安全措施采取有針對性的應急救援預案，尤其是事故發生后的事故應急處置措施進行有針對性的演練，評價單位在采集評價數據時，依據企業應急救援預案的演練情況，對相關數據進行采集，這樣的取值相對而言更具有公正性，也可以實際的反應企業應急救援工作的實際情況，確保評價相應數據的準確。

圖1 個人風險等值線

4 外部安全防護距離不足時的解決方法

在外部安全防護距離計算過程，依據外部安全防護距離的主要算法，可有根據的采取相應的對策措施：

4.1 轉移危險化學品生產、儲存設施的生產、儲存地點

將危險化學品生產裝置轉移至周邊或者專業的化學工業園區，遠離各類防護目標，或者將涉及危險化學品工段或者儲存設施外包給下游生產企業，例如取消場內的危險化學品倉庫，將危險化學品儲存至外包倉庫或者由原料供應商根據生產周期定期運送至場內，這樣可以在保留企業的同時，徹底的消除危險化學品生產、儲存設施對防護目標的危險。

4.2 降低系統在線儲存量

企業根據相應生產、儲存設施再用的情況，會同生產、設備、工藝、安全和外部供應商等多個部門對現有裝置進行分析，對外部需求和現有的物料平衡進行重新的計算，更換催化劑提高反應收率；梳理設備減少不必要的中間罐、中間槽等方法，盡可能的減少危險化學品的在線量。對于儲存設施，可根據生產使用情況與供貨商供給情況重新核算儲存周期，在不影響正常生產的情況下，減少危險化學品的儲存量，采取定點存放的方法，進一步減少危險化學品儲存的不規范情況。

4.3 不斷加大安全設施投入力度，提升系統本質安全度

企業在對現有危化品生產、儲存設施在滿足國家基本法律法規、規章和各類標準的要求下，通過采取預防性檢維修的手段，進一步提高設備設施的各類設備設施的運轉的可靠性，同時加大安全投入，不斷增加、改善、提升泄露檢測裝置、安全儀表系統、安全聯鎖裝置、安全泄放裝置和安全回收裝置，在事故出現征兆時即采取相應的安全措施控制事故，以及在事故發生后不至于導致事件擴大的措施，提升系統安全可靠性。在安全設備設施不斷的提升改善時，可通過定性安全評價的方式（事故樹、事件數）計算事故發生的概率，在外部安全防護距離計算過程中，在采取安全措施并進行定量評價后，可通過降低事故發生的概率，進而影響個人風險和社會風險值的計算。通過降低事故發生的概率，降低個人風險和社會風險。

5 結語

隨著我國城鎮化進程的快速推進，城鎮中心版圖不斷擴大，原先位于城鎮邊緣的危險化學品生產、儲存企業周邊建起了商業中心與居民居住區。在這個過程中，對危險化學品生產、儲存設施進行定量評價，依據定量評價結果，確定外部防護安全距離，可量化企業在發生事故對周邊人員和人員密集場所的危害程度，為政府相應部門在有關決策中提供技術支持，同時也可以幫助企業有針對性的降低自身風險，確保周邊區域個人與防護目標的風險處在可接受的范圍內。