定量風險評價方法在化工園區項目安全準入制度中的應用

梁珊(北京國石安康科技有限公司，北京 100101)

0 引言

現階段化工園區的建設和發展已成為推動地方產業布局調整、吸引投資、帶動區域經濟發展的重要動力。一方面在實現資源優化配置的同時，可以從總體上對于各類危險化學品及危險化學工藝實現有效監控和統一管理，加強應急資源儲備及應急救援能力聯合，為產業發展創造優越的環境和條件。另一方面，隨著近年來化工園區的建設規模和生產儲存裝置不斷擴大，化工企業內生產、儲存、使用易燃易爆、有毒、有害化學品，涉及數量較大，同時企業之間關聯度越來越高，企業布局及隱患問題不斷加深，使得化工園區重大危險源集中，風險管控難度加大，事故時有發生，對安全生產和管理帶來了極大壓力。

全球發達國家自上世紀70 年代開始研究土地使用的安全規劃問題，并取得了明顯的應用效果。目前，美國、加拿大、澳大利亞、歐盟等國家，主要采用“基于后果”和“基于風險”的兩種評價方法，支持土地使用的安全規劃決策。“基于后果”的方法是基于研究對象可能發生的事故場景后果影響范圍的評估，以火災、爆炸、中毒等事故后果的物理閾值(如擴散距離、面積、熱輻射、超壓強度影響范圍)作為規劃依據，但此方法沒有考慮事故可能性。“基于風險”的方法是綜合評估研究對象事故后果“嚴重度”和“可能性”，以“個人風險”和“社會風險”兩個指標作為規劃依據，更加全面地分析安全風險各方面因素。自1974 年起，定量風險評價(QRA)方法由拉姆遜教授(Rasmussen)應用于美國民用核電站安全性評估后得以廣泛應用。目前，定量風險評價在土地使用安全規劃、項目風險管理、應急救援以及保險行業中都具有重要的實用價值[1]。

我國各級政府及相關部門高度重視化工園區的安全生產工作，國務院安委會辦公室于2012 年8 月7 日發布《關于進一步加強化工園區安全管理的指導意見》(安委辦(2012)37 號)，要求“化工園區要樹立安全風險意識，科學評估園區安全風險，提出消除、降低或控制安全風險的對策措施，已建成投用的園區每5 年要開展一次園區整體性安全風險評估”[2]。“十三五”期間，推進化工園區和涉及危險化學品的重大風險功能區區域定量風險評估是安全生產工作的一項重要工作。在化工區整體性安全風險評估和安全規劃中，定量風險評價(QRA)可應用于土地利用規劃、事故后果預測、項目安全準入門檻等多方面，為決策者提供參考依據。在充分考慮化工園區相關企業產業鏈的科學性和安全性的情況下，把符合園區總體規劃和產業規劃，構成上下游產業鏈需求、符合區域安全生產標準和園區安全風險容量要求作為危險化學品企業準予入駐的前置條件，建立安全準入門檻，通過篩選入駐危險化學品企業，大力支持產業相匹配、工藝設備先進的企業建設，嚴格禁止限制或淘汰類工藝、設備設施和自控水平落后、本質安全水平低的項目入駐建設。這對有效預防區域性重大事故發生具有重要的理論價值和指導意義。

1 定量風險評價方法簡介

1.1 區域性定量風險評價的指標及模型

區域性定量風險評價的核心指標為“整體個人風險”和“整體社會風險”。

“整體個人風險”是指區域內不同危險源在某一固定位置累計造成人員個體死亡的概率，可由式FK,oFEFMPwPiVK(x,y) 計算而得。

“整體社會風險”是指能夠引起大于或等于N 人死亡的所有不同危險源的事故累積頻率(F)[2,3]，可由式FK,oFEFMPwPi，n≥N 計算而得。

上述公式中，R(x，y)表示區域地理位置(x，y)處產生的個人風險；FN為造成N 人以上死亡的累計頻率；FK，o為第K 個設備失效概率；FE為設備修正系數；FM為安全管理、人員修正系數；Pw為氣象條件概率；Pi為點火源的點火概率；VK(x,y)為第K個危險源在位置(x,y)處引起個體死亡的概率，K 為設備泄漏事件的個數；W 為氣象條件的個數；i 為點火源的個數；n 為死亡人數。

“整體個人風險”體現為區域地理圖上的風險等值線[2,3](如圖l 所示)；“整體社會風險”和區域內人口密度和人口分布情況密切相關，體現為累計頻率FN與死亡人數N 之間作曲線(如圖2 所示)[3,4]。

另外，社會風險還有一個重要指標—潛在生命損失值[5]，是特定區域內每年人員死亡數。

圖1 個人風險等值線示意圖Figure 1 Schematic diagram of personal risk contour

圖2 社會風險曲線示意圖Figure 2 Schematic diagram of social risk curve

1.2 區域性定量風險評價準則

目前，國內外常采用ALARP(AsLowAsReasonablePractice)原則作為風險可接受原則。“ALARP”原則是指通過兩個風險分界線將整體風險劃分為3 個區，包括可容許區、合理可行的最低限度區(ALARP)和不可容許區(圖3)。“ALARP”原則的兩個風險分界線分別是可接受風險水平線和可忽略風險水平線。合理可行的最低限度區(ALARP)通常也稱為盡可能降低區，表示相關危險源在合理可行的情況下應盡可能采取安全措施降低風險，只有當減少風險的措施不可行或資金投入過大但風險減少不明顯時，風險才是可容忍的。

圖3 ALARP原則Figure 3Principle of ALARP

我國已制定個人風險和社會風險標準，《危險化學品重大危險源監督管理暫行規定》(國家安全生產監督總局令〔2011〕第40 號，國家安全生產監督總局令〔2015〕第79 號修訂)和《危險化學品生產裝置和儲存設施風險基準》(GB 36894—2018)對我國危險化學品企業個人風險和社會風險進行相關要求。

1.2.1 個人風險容許標準

依據《危險化學品生產裝置和儲存設施風險基準》(GB 36894—2018)，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。

1.2.2 社會風險容許標準

Current–voltage characteristics were described by the thermionic emission theory[20]

通過定量風險評價，危險化學品企業產生的社會風險應滿足圖4 中所示的可容許社會風險標準要求。

表1 中國制定的個人風險基準Table 1 Personal risk benchmark established in China

2 應用實例

某市精細化工園區新建甲類廠房，為小微企業提供設施完善、成本低廉的生產環境，提供裝置檢維修、搶修服務，公用設施包括倉庫、辦公樓、泵房、變配電室以及門衛等，助力小微企業的發展。擬入駐企業涉及較多易燃、易爆物品儲罐，易發生火災、爆炸等事故，而且相鄰企業之間廠房安全距離已設定，為了避免事故發生多米諾效應加大事故后果的嚴重性，降低多米諾事故發生的概率，在通過充分了解擬入駐企業生產工藝危險、有害因素的基礎上，對擬入駐企業進行危險化學品“兩重點一重大”辨識、分析可能發生的事故類型、計算事故后果和影響范圍分析，采用定量風險評價(QRA)方法，對擬入駐企業進行篩選。在正確處理招商引資與企業安全準入關系的基礎上，制定廠房企業安全準入制度，規范企業安全準入程序，嚴格項目準入條件。

在該風險評價對象研究過程中，根據各擬入駐企業提供的工藝操作條件及設備設施參數，采用定量風險評價軟件，選取最大可信事故場景進行事故預測、模擬和分析。

(1)經事故模擬結果分析，凡是多米諾事故半徑超出甲類廠房設計防火間距的企業，均不可入園，為入駐廠房企業安全準入門檻的限定提供參考依據。

(2)從入駐項目個人風險計算結果可見：依據《危險化學品生產裝置和儲存設施風險基準》(GB 36894—2018)，擬入駐項目1×10-5、3×10-6風險等值線內無高敏感防護目標、重要防護目標、一般防護目標中的一類防護目標、二類防護目標，風險可接受。但3×10-7個人風險等值線覆蓋范圍較廣，擬入駐項目周圍企業按照一般防護目標中的三類防護目標進行防護，則表明該風險不可接受，進而說明各企業之間存在相互影響。

圖4 中國制定的社會風險標準Figure 4 Social risk standards formulated by China

圖5 整體個人風險計算結果Figure 5 personal risk calculation results

圖6 整體社會風險計算結果Figure 6 Social risk calculation results

(4)評估過程還對各企業的事故后果影響范圍，PLL 累積結果以及各企業自身的社會風險結果進行對比分析，通過篩選，18 家擬入駐企業中有3 家具有涉及到重點監管工藝、涉及危險化學品種類和危險性大、潛在生命損失(PLL)累計值超過1×10-5、社會風險值高等特點的企業，事故后果影響范圍遠大于甲類廠房間防火間距，且個人風險較大，社會風險值趨于不可接受或在盡可能降低區，對整體個人風險和社會風險影響最大。

因此，該項目建設單位撤銷3 家企業的入園意向簽約，隨后建立了入園企業準入和退出機制，設立了園區安全準入門檻，入駐項目安全準入至少包括以下內容：

①入駐企業要遵守國家和地方法律法規，并持續改進；

②入駐企業要嚴格履行安全許可手續，按程序辦事；凡入駐企業，應依法實施建設項目安全條件審查，嚴格進行安全設計管理，嚴格控制涉及劇毒化學品生產企業的建設項目，從嚴審批涉及“兩重點一重大”生產儲存裝置的建設項目。

③入駐企業要開展精細化工反應安全風險評估；

④入駐企業要開展安全標準化達標活動；

⑤入駐企業要對采用危險化工工藝的裝置進行HAZOP分析和SIL 分析；

⑥入駐企業類型要符合精細化工產業發展方向，在園區產業鏈確定的項目之內；

⑦項目引入時進行定量風險評估，確定項目個人風險和社會風險；

⑧入駐企業到周邊廠房的安全防護距離滿足甲類廠房防火間距要求；

⑨入駐企業到周邊企業的個人風險值控制在1×10-5以下；

⑩入駐企業到居民區等高密度場所的個人風險值控制在3×10-6以下；

?入駐企業到高敏感場所的個人風險值控制在3×10-7以下；

?危險品道路運輸產生的個人風險必須小于1×10-4。

3 結語

化工園區要科學健康、可持續發展，引進企業則要有能力跨越合理的準入門檻。在充分考慮化工園區相關企業產業鏈的科學性和安全性的情況下，把符合園區總體規劃和產業規劃，構成上下游產業鏈需求、符合區域安全生產標準和園區安全風險容量要求作為危險化學品企業準予入駐的前置條件，建立安全準入門檻，通過篩選入駐危險化學品企業，大力支持產業相匹配、工藝設備先進的企業建設，嚴格禁止限制或淘汰類工藝、設備設施和自控水平落后、本質安全水平低的項目入駐建設。定量風險評價(QRA)方法為化工園區優化引入項目提供了理論基礎和技術方法，對制定項目安全準入制度工作具有一定的技術支撐作用。