化工项目环境风险评价难点探讨及实例分析

刘晓玲

（漳州市环境科学研究所 福建漳州 363000）

1 引言

2004年，环保部发布了《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T169-2004）（以下简称《导则》），2009年发布征求意见稿，对事故源强确定和风险预测方法有补充和完善。2012年环保部发布了《关于切实加强风险防范严格环境影响评价管理的通知》(环发[2012]98号)等文件，强调环评单位要加强环境风险评价工作，并对环境影响评价结论负责。化工项目由于易燃易爆、有毒有害化学品的多样性和生产工艺、设备运行的复杂性，存在多种潜在环境事故风险[1]。因此，化工项目如何科学开展环境风险评价，是环评工作者要认真考虑的问题。

2 化工项目环境风险评价主要内容和分析难点

化工项目环境风险评价主要内容分以下几个部分：风险识别、源项分析、后果计算、风险评价、风险管理和应急措施。风险识别主要是对生产设施风险识别和生产过程所涉及的主要化工原材料及辅助材料、燃料、中间产品、最终产品以及生产过程排放的“三废”污染物等物质进行风险识别，并确定风险类型，风险类型分为泄漏、火灾和爆炸三种。此部分可结合具体项目特点和安全评价进行分析。源项分析是对前面已确定的危险因素和风险类型，筛选确定最大可信事故，对最大可信事故给出源强和发生概率。后果计算则是确定最大可信事故危害程度和危害范围。源项分析和后果计算是风险评价难点，《导则》列出的模型参考仅有有毒有害物质在大气、水中的扩散预测模型和液体、气体和两相流泄漏量和泄漏液体蒸发量的计算模型，而实际风险类型还包括火灾和爆炸，《导则》的预测模型难以满足实际工作的需要。风险评价主要是针对预测计算的最大事信事故风险值进行分析。风险管理和应急措施可搜集同类项目的安全防范及措施、应急预案资料及文献进行编写。笔者以某化工项目为例，对环境风险评价中的难点源项分析和后果计算进行简述。

3 化工项目环境风险评价主要内容和分析难点

3.1 项目概况

项目位于福建一工业开发区，项目涉及易燃、有毒物质的化学品有甲苯、甲醛、苯酚、丙酮，危险单元有储罐区、化学品仓库、反应车间，树脂调和车间，含浸干燥车间。参考《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2009），储罐区为重大危险源。

3.2 源项分析

3.2.1 最大可信事故

经分析，项目最大可信事故为储罐区甲苯、甲醛、苯酚、丙酮，单个储罐整体破裂，在罐区围堰内形成液池，大量蒸发进入环境，遇明火即发生火灾、爆炸。

3.2.2 事故概率

根据《建设项目环境风险评价技术导则》（征求意见稿）附录A中的统计资料，确定项目最大可信事故概率为1.0×10-6。

3.2.3 事故发生泄漏的环境状况及时间

项目事故泄漏均在常压状态，储罐区安装了可燃气体泄漏检测报警仪，危险物质的泄漏可较快发现并堵截，事故泄漏时间按最不利情况考虑为20min。

3.2.4 泄出物质状态及泄漏量

储罐内的物质在常温常压下为液态，项目储罐分成两组布置在同一防火堤内，防火堤高度1.1m，有效容积623m3。

以最不利情况即储罐接口处管道出现25mm直径的小孔，则裂口面积0.00196m2，裂口上的液位高按储罐储存物质的最高液位计算泄漏量。泄出液体的泄漏速度可用流体力学的伯努利方程计算[2]，其泄漏速度为：

式中：Q0—液体泄漏速度，kg/s；Cd—液体泄漏系数；A—裂口面积，m2；ρ—泄漏液体密度，kg/m3；P—容器内介质压力，Pa，项目物质为常压贮存 P=P0；P0—环境压力，Pa；g—重力加速度，m/s2；h—裂口之上液位高度。

物料泄漏量预测结果如下：甲苯泄漏量为12648kg，甲醛(37%)为 11832 kg，苯酚为 15168 kg，丙酮为 10200 kg。

3.2.5 泄漏液体蒸发量

项目有机溶剂的储存大多为常温常压，沸点最低的丙酮也有56℃，远高于存储温度和环境温度，因此不考虑闪蒸蒸发和热量蒸发，仅计算质量蒸发过程。质量蒸发速度Q3按下式计算[2]:

式中，Q3—质量蒸发速度，kg/s；a，n—大气稳定度系数， 查表取值；p—液体表面蒸汽压，Pa； R—气体常数，J/mol·k；T0—环境温度，k；u—风速，m/s；r—液池半径。

液体蒸发量计算结果见表1。

表1 不同气象条件下液体蒸发量计算结果

3.3 事故后果预测评价

3.3.1 池火灾伤亡和财产损失范围

根据储罐为常压液体的特点，采用池火灾数学模型[3][4]进行分析，模式如下：

（1）罐区面积：600m2

（2）储罐占地面积：π×（1.94）2×12＝142m2

（3）液池面积：600-142＝458m2

（4）液池半径：R＝（458/3.14）0.5＝12.5m

（5）燃烧速度mf=0.001HC/[Cp(Tb-T0)+H]

式中：Hc—液体燃烧热，J/kg；Cp—液体定压比热容，J/kg·K；Tb—液体沸点，K；T0—环境温度；H—液体的汽化热，J/kg。

式中：mf—液体燃烧速度，kg/m2·s；ρ0—空气密度，kg/m3；g—重力加速度，m/s2。

（7）火焰表面热辐射通量 Qf=(πr2+2πrh)mfη·Hc/(72×mf0.6+1)

式中：η—热辐射系数，取0.3，其余符号同前。

（8）目标入射热辐射强度I=Qftc/(4πX2)

其中：I—热辐射强度，kW/m2；tc—热传导系数，取1；X—目标距离，m。

则以罐区液池为中心点，热辐射强度影响半径预测结果见表2。

表2 不同入射热辐射通量影响半径预测结果

由表3可知，距储罐104.5m为池火灾安全区，该项目储罐区与最近的居民点均在400m之外。储罐西侧21m处为客车厂围墙，处于重伤区内，因此公司在制定应急预案时应考虑客车厂的安全疏散。

3.3.2 蒸气云爆炸冲击波伤亡和财产损失范围

按下式预测蒸气云爆炸的冲击波的损害半径。

式中：R—损害半径，m；E—爆炸能量 kJ，E=Qf×Wf；Qf—气体的燃烧热，kJ/kg；

Wf—气体散发到大气中的蒸气量，取最不利气象条件下泄漏液体质量蒸发30min后的最大累积值；N—效率因子，查表取值；CS—经验常数，取决于损害等级，预测结果见表3。

表3 爆炸伤害半径预测结果

由表3可知，最近居民区在400m之外，在爆炸冲击波安全防护距离外，基本不受爆炸冲击波影响。储罐西侧21m处为客车厂围墙，处于轻伤区内。

3.3.3 物料泄漏对外环境大气影响

以蒸发量作为无组织排放源强，预测各污染物对周围环境的影响。预测模式采用《导则》中推荐的多烟团模式[2]，项目物质健康损害阈值见表4。

表4 有毒物质健康损害阈值

在F类稳定度、小风u=1.5m/s的不利气象条件下，以泄漏持续时间20min计，可预测泄漏发生后不同时间的下风向浓度，以甲苯为例，见表5。

表5 有毒物质泄漏影响预测结果

按照上表预测结果，结合环境敏感点分布和各个方位的人口分布情况，可预测事故影响范围及影响人数，经预测，超出伤害半径IDLH的最大距离310m定为事故发生时的紧急隔离带，非事故处理人员不得入内；超出短时间接触允许浓度值最大范围1505m定为下风向疏散带，该范围内的居民处于有害接触的危险之中，可以采取撤离、密闭住所窗户等有效措施，并保持通讯畅通以听从指挥。项目可结合实际绘制风险影响范围及疏散范围图。

4 结语

化工项目环境风险评价中的难点源项分析和后果计算要求要定量分析，但目前用于指导风险预测的资料并不完善，需要环评工作者在实际工作中摸索总结。环评工作者应加强相关研究，积极推动制度建设，创建开放、共享的信息平台，为环境风险评价提供坚实有力的支持[5]。

[1]周志斌.石化项目环境风险评价初探 [J].广州化工,2010,38(2):146.

[2]国家环保总局.HJ/T16-2004建设项目环境风险评价技术导则[S].北京国家环保总局,2004.

[3]石键韵,陈欣义.汽车加油站环境影响评价中环境风险分析思路的浅谈[J].广东化工,2012,39(6):278.

[4]胡二邦.环境风险评价实用技术、方法和案例[M].北京：中国环境科学出版社,2009:243.

[5]黄啸,刘颖,李硕.环境风险工作的若干要点及改进建议[J].广州化工,2012,40(13):147.