基于定量風險評價法 確定化工企業外部安全防護距離的應用

賈春榮(北京國石安康科技有限公司，北京 100101)

0 引言

化工企業涉及的主要原料、中間產品和產品大多具有易燃易爆或有毒的特性，工藝裝置集中、連續，生產中常在高溫、高壓或低溫、化學腐蝕等條件下進行，并且具有復雜的化學反應，一旦發生火災爆炸，因其具有燃燒快、爆炸威力強、火場面積大、生產裝置破壞嚴重以及事故的連鎖反應和可擴張性等特點，易造成人員傷亡和財產損失，甚至對周邊脆弱性目標構成巨大的威脅。例如：2009年7月15日，河南省洛陽市的河南洛染股份有限公司發生爆炸事故，108名居民因爆炸沖擊波導致玻璃震碎而被刮傷。2019年8月31日，印度馬哈拉施特拉邦Dhule市Shirpur區附近的Rumit Chemisynth Pvt化工廠發生爆炸，造成13人死亡，72人受傷。由于爆炸強度太大，還導致附近住宅墻體開裂，玻璃震碎。因此，化工企業應設置合理的外部安全防護距離。

國際上以英國[1]、荷蘭[2]等為代表的國家常通過確定可接受風險標準來控制危險源與防護目標之間的安全防護距離，確保防護目標增加的風險在可接受的范圍內。

我國市場監督管理總局、國家標準化管理委員會于2019年2月25日發布了GB/T 37243—2019《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》[3]，基于此標準確定的外部安全防護距離對預防和減緩危險化學品生產裝置和儲存設施潛在事故(火災、爆炸和中毒等)對廠外防護目標的影響具有重要意義。

1 外部安全防護距離確定的方法及風險基準簡介

1.1 外部安全防護距離確定方法

危險化學品生產裝置及儲存設施外部安全防護距離確定方法[3]主要采用事故后果法、定量風險評價法，或者執行相關標準規范有關距離的要求。

危險化學品生產裝置和儲存設施涉及爆炸物的采用事故后果模擬法。危險化學品生產裝置和儲存設施涉及有毒氣體或可燃氣體，且其設計最大量與GB 18218—2018中規定的臨界量相比，比值之和大于或等于1時采用定量風險評價法，通過定量分析和計算事故頻率及事故后果，采用可接受的風險基準來對外部安全防護距離加以確定。定量風險評價法的基本流程包括：收集相關資料數據、確定風險評估單元；識別危險和辨識泄漏場景；分析事故概率及事故后果；定量風險計算；外部安全防護距離確定。

1.2 風險基準

1.2.1 個人風險基準

假設人員長期處在某一場所并且無保護的情況下，因危險化學品事故發生而導致的死亡頻率定義為個人風險，其單位為次每年。對于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[4]，如表1所示。

表1 個人風險基準

1.2.2 社會風險基準

社會風險指的是在危險區域內，包括周邊企業員工和公眾在內的群體承受某種程度傷害的頻發程度，通常用累計頻率(F)和死亡人數(N)之間關系的F-N曲線來表示。通過兩條風險分界線將社會風險劃分為3個區域，即：不可接受區、盡可能降低區和可接受區，具體分界線位置如圖1所示[4]。

圖1 社會風險基準

2 應用實例

2.1 企業概況及風險計算前的準備工作

某在役石化企業廠區東側隔路有某安裝檢修公司等企業，南側大部分為空地，隔路250 m外主要是居民生活區，廠區西側主要是產業集聚區，隔路由北向南依次為某公司勞保服裝作業部(當班人數小于100人)、某公司清洗隊(當班人數小于100人)、某煉化公司、某化工公司，廠區西南角228 m外有一臺球會所(總建筑面積3 000 m2以下)、285 m外有一賓館(床位數100張以下)，西北距離廠區圍墻210 m外、東北距離廠區圍墻300 m外有部分村莊。

該企業主要包括常減壓蒸餾、催化裂化、氣體分餾、催化重整、加氫、硫磺回收、芳烴聯合等生產裝置以及液化烴球罐、原油儲罐、汽油儲罐、液氨球罐等19個罐區。

該企業生產、儲存過程中涉及一氧化碳、硫化氫、氨等有毒氣體及一氧化碳、氫氣、硫化氫、氨、甲烷、丙烯、液化石油氣等易燃氣體。依據GB 18218—2018《危險化學品重大危險源辨識》[5]進行辨識，該企業一氧化碳、丙烯、氨等的存在量超過GB 18218的臨界量，故采用定量風險評價法確定其外部安全防護距離。

將該企業生產、儲存裝置劃分為78個單元，采用危險度評價法進行評價，從中選取有代表性的危險度評價總分值≥11分以上的32個單元納入定量風險評價范圍。結合重大危險源辨識結果，進行危險識別，分析該企業可能發生的事故類型主要為火災、爆炸、中毒事故，選取最大可信事故模擬泄漏場景，分析事故概率，采用定量風險評價軟件進行風險計算。

2.2 風險計算

本文使用《重大危險源區域定量風險評價軟件V2.1》進行定量風險計算，該軟件是由中國安全生產科學研究院研究開發的。將企業地理位置圖、氣象參數、人口分布(企業周邊及內部的)、生產、儲存設備設施、管道的規格型號、危險介質、工藝參數等信息輸入到該軟件中，對事故后果進行模擬，對個人和社會風險計算，并追蹤和繪制影響范圍曲線。

2.2.1 個人風險計算結果

通過定量風險計算，追蹤和繪制的個人風險影響范圍曲線如圖2所示，其中外圈曲線范圍表示的是3×10-6次/年個人風險影響范圍，中間曲線范圍表示的是1×10-5次/年個人風險影響范圍，內圈曲線范圍表示的是3×10-5次/年個人風險影響范圍。

2.2.2 社會風險計算結果

社會風險計算結果如圖3所示，由社會風險曲線可知，部分社會風險曲線位于盡可能降低區域，說明企業仍需采取措施降低整體社會風險。

圖3 社會風險計算結果

2.3 外部安全防護距離確定

根據圖2個人風險等值曲線圖可知，表示個人風險≤3×10-5次/年的內圈曲線覆蓋的范圍沒有超出廠區圍墻，該范圍內不存在一般防護目標中的三類防護目標，故其外部安全防護距離符合風險基準的要求。表示個人風險≤1×10-5次/年的中間圈曲線覆蓋的范圍距廠區圍墻外的距離分別是東側0 m、西側44 m、南側0 m、西北側95 m，該范圍內不存在一般防護目標中的二類防護目標，該企業西側區域主要是一般防護目標中的三類防護目標及產業集聚區的其他企業，故其外部安全防護距離符合風險基準的要求。表示個人風險≤3×10-6次/年的外圈曲線覆蓋范圍距廠區圍墻外的距離分別是東側0 m、西側356 m、西北側341 m、南側73 m、西南側32 m、北側0 m。該范圍內不存在高敏感防護目標及重要防護目標，該企業西側區域主要是一般防護目標中的三類防護目標及產業集聚區其他企業，西南側區域主要為一般防護目標中的二類防護目標，西側、西南側外部安全防護距離符合風險基準的要求，廠區西北側的村莊屬于一類防護目標，不滿足風險基準的要求。

圖2 個人風險計算結果

2.4 對策措施

(1)為預防潛在事故對廠外防護目標的影響，建議西北側村莊進行搬遷。

(2)部分社會風險曲線位于盡可能降低區域，企業盡可能采取以下安全改進措施降低事故發生的概率和嚴重性，從而降低社會風險。

①控制生產系統中危險化學品的在線量。對于儲存設施，液化氣球罐云爆事故，液氨儲罐泄漏引起的中毒事故、原油儲罐、汽油儲罐泄漏引起的池火災等事故后果影響范圍較大，建議進一步核算周轉周期，在保證生產正常的情況下，盡可能減少危險化學品的存儲量。此外，原油、汽油、石腦油、液化石油氣、丙烯、液氨等重點監管的化學品的處置措施應符合國家相關要求。

②建立健全自動化控制系統、緊急停車系統、安全儀表系統、氣體泄漏檢測系統、視頻監控系統等安全監測監控體系。對于涉及的裂解(裂化)工藝、加氫工藝、氧化工藝等危險化工工藝，其安全控制措施應符合國家相關要求。危險化學品重大危險源的監控措施應符合國家相關規定。該企業應對涉及“兩重點一重大”的生產、儲存裝置定期開展HAZOP分析。

③安全設施應配置齊全并完好，特種設備及其安全附件要定期委托第三方檢驗。加強設備的檢維修管理，進一步提高各類設備設施的運轉可靠性，同時加大安全投入，提升系統的安全可靠性。

④建立健全安全生產責任制和安全生產規章制度，特別應建立健全風險管控、隱患治理雙重預防機制，狠抓事故隱患排查，認真落實隱患治理工作，減少事故發生的可能性。

⑤企業應加強職工的經常性安全教育培訓，使他們能夠熟悉所接觸的危險；加強企業應急管理工作，完善事故應急救援預案，定期組織預案演練，同時儲備必要的應急器材和物資，確保在突發事故時，做到及時有效、科學果斷處置，減少和消除事故的影響。

3 結語

目前我國危險化學品生產安全事故頻繁發生，為了保障化工企業周邊人員生命與財產安全，合理有效地利用土地資源，促進生產安全有序發展，化工企業必須科學確定其外部安全防護距離。采用定量風險評價法確定化工企業外部安全防護距離時，其外部安全防護距離要滿足風險基準的要求。對于外部安全防護距離不足的情況，一要考慮周邊防護目標搬遷，二要從降低事故發生概率和后果嚴重性兩方面采取措施，提高企業本質安全生產水平，降低風險，減少事故后果的影響范圍。