特大型企业危险化学品突发环境事件风险评估及应急预案研究

王昊

上海投资咨询公司

关键字：危险化学品;突发事件;环境风险;应急预案

危险化学品突发环境事件是由于污染物排放、自然灾害和生产安全事故等因素导致危险化学品有毒有害物质进入大气、水体、土壤等环境介质，突然造成或可能造成环境质量的下降，危及公众身体健康和财产安全，造成生态环境破坏，或造成重大社会影响，需要采取紧急措施予以应对的事件。主要包括大气污染、水体污染和土壤污染等突发性环境污染事件。

危险化学品突发环境事件风险评估是指在风险事件发生之前或之后，对该事件给人们的生活、生命、财产等各个方面造成的影响和损失的可能性进行量化评估。

为有效预防环境风险事故的发生，完善配置应急资源，组建专业应急救援队伍，提高应急决策的科学性和时效性，全面提升企业在防范环境风险和应对环境事件上的能力，最大限度降低环境污染、人员伤害和财产损失，企业所制订的应急预案，以规范应对突发环境事件的应急机制，提出突发环境事件的预防预警和应急处置程序及应对措施。

2014年12月19 日，国务院印发了《国家突发环境事件应急预案》（国办函〔2014〕119号）；2015年4月16日，环境保护部公布了《突发环境事件应急管理办法》（环境保护部令第34号），标志着国家对突发环境风险事件的重视，开展工业企业危险化学品突发环境风险评估和应急预案编制工作势在必行。本文以宝钢特钢有限公司为例，对特大型企业危险化学品突发环境风险评估和应急预案编制工作进行探索和研究。

1 企业概况

宝钢特钢有限公司（以下简称宝钢特钢）位于上海市宝山区吴淞工业区内，占地面积2.48km2，创建于1958年，是我国最早的特殊钢生产基地之一，2012年由宝钢集团回购后组成为全资子公司。几十年来，宝钢特钢一直致力于关键特种材料的研制和生产，是我国航空航天材料研制生产的最核心单位之一，现有员工3 600余人。宝钢特钢拥有特种冶金、不锈钢及结构钢、高合金钢长材、银亮钢、合金板带及钢管等多条现代化的生产线，形成了以特冶、不锈钢、结构钢三大系列为核心的产品体系，并聚焦于航空航天、能源、汽车（交通）三个关键行业以及模具钢、轴承钢、冷轧辊/芯棒及不锈钢线材等四大类专业化产品。主要生产工艺见图1。

宝钢特钢现有炼钢厂、特材事业部、宝特长材公司（包括条钢厂和银亮钢厂）、钢管厂、板带厂（包括热轧厂和冷轧厂）等生产厂，2015年钢产量216 400t，材产量657 400t，产值64亿元。由于生产需要，宝钢特钢储存有大量的硫酸、氢氟酸、硝酸、氢氧化钠、液氨等危险化学品。

2 危险化学品突发环境事件风险评估

2.1 环境风险物质及风险单元

图1 宝钢特钢生产工艺流程图

图2 -1环境风险单元划分示意图

通过对宝钢特钢危险化学品储存和使用情况分析，筛选出硫酸、氢氟酸、硝酸、氢氧化钠、液氨、废酸、废碱、表面处理废物等主要环境风险物质，并根据厂区平面布置，以宝钢特钢的二级生产厂为单元，将企业划分为钢管厂、条钢厂、板带厂冷轧、板带厂热轧、银亮钢厂等五个环境风险单元（见图2-1）。上述五个环境风险单元均设置有酸洗储罐区、危险废物暂存点、酸洗区域，其中钢管厂、条钢厂、板带厂冷轧各设置一处液氨站，板带厂冷轧厂区西北侧设置一处酸洗污泥暂存间。

2.2 危险化学品突发环境事件情景分析

通过对国内外同类型企业或使用相似危险化学品企业发生的突发环境事件进行调查分析，确定了宝钢特钢突发环境事件情景设定的基本原则，见表2-1。

同时，根据宝钢特钢环境风险物质的使用和储存情况，基于现有风险物质、风险单元环境、风险防范措施现状和工艺危险性特征等，设定了宝钢特钢可能发生的事故情景，见表2-2。

表2 -1企业突发环境事件情景原则设定

2.3 危险化学品突发环境事件情景源及后果分析

根据突发环境事件情景分析，确定了宝钢特钢发生概率最大的突发环境事件为危险化学品泄漏事故以及危险化学品燃烧爆炸事故。

2.3.1危险化学品泄漏事故

（1）事故原因分析

根据危险化学品的储存量、挥发性及危险程度，确定以液氨作为分析对象。

①泄漏量源强

液氨泄漏量源强按单个液氨罐全部泄漏的量计，为200kg。

②泄漏速率

假定液氨的特性是理想液体，泄漏速率QL按下列伯努利方程计算：

式中：

QL——液体泄漏速度，kg/s；

Cd——液体泄漏系数，此值常用0.6～0.64，本次分析取0.64；

A——裂口面积，m2；

ρ——液体密度，kg/m3，液氨取617kg/m3；

P——容器内介质压力，1 033 900Pa；

P0——环境压力，Pa；

g——重力加速度，9.81m/s2；

h——裂口之上液位高度，m；

通过上述公式计算得出液氨的泄漏速率QL=0.78kg/s。按照液氨最大存量计算，考虑最不利情况（全部泄漏完毕），则存放的液氨将在4.3分钟即泄漏完毕。通常发生液氨钢瓶泄漏事故后通过报警、喷淋等措施，对泄漏事故进行控制。液氨的闪蒸率F=0.183。根据经验，当F≥0.2时，一般不会形成液池。当F＜0.2时，F与带走液体之比存在线性关系。通过计算可知液氨泄漏时形成液池的量非常小，可视为全部被蒸发。因此液氨的蒸发速率近似等于泄漏速率为0.78kg/s。

表2 -2突发环境事件情景分析

（2）事故风险预测

预测最大可信事故发生后，液氨泄漏后挥发为氨气在不同的气象条件下，下风向轴线各点、最大落地浓度及出现的时间。根据不同气象条件下预测结果的规律，选择大气稳定度为不稳定B、中性条件D和稳定条件E，以及风速分别为0.5m/s、1.5m/s、3.0m/s的气象组合条件进行预测。

①预测模式

根据泄露物料的特征，选用多烟团预测模式，预测危化品仓库内单桶化学原料发生泄露后，对下风向环境空气的影响。

预测模式如下：

式中：

C(x，y，o)——下风向地面(x，y)坐标处的空气中污染物浓度(mg/m3)；

X0，Y0，Z0——烟团中心坐标；

Q——事故期间烟团的排放量；

σx、σy、σz——为 X、Y、Z 方向的扩散参数（m），常取σx=σy

对于瞬时或短时间事故，可采用下述变天条件下多烟团模式：

y坐标，由下述式计算：

各个烟团对某个关心点t小时的浓度贡献，按下式计算：

式中n为需要跟踪的烟团数，可由下式确定：式中，f为小于1的系数，可根据计算要求确定。②预测结果

液氨发生泄漏时最不利情况发生在风速1.5m/s、D稳定度的大气条件下，其中最大落地浓度为198 285.529 mg/m3，最大落地浓度出现的距离为8.1m；达到立即威胁生命和健康的浓度范围的最大距离为85m，达到LC50（半致死浓度）的最大距离为140.9m，影响距离均在厂区范围内；达到短时间接触允许浓度范围的最大距离为890.1m。以氨的立即威胁生命和健康的浓度以及LC50（半致死浓度）作为危险阈值的计算标准，可能出现危险阈值的距离范围不超过140.9m。由于本工程液氨罐容量较小，泄漏事故持续时间很短（约4.3min），即使出现危险阈值的距离范围内也不会对人体产生致命影响。

2.3.2 危险化学品燃烧爆炸事故

氨气在局部空间中，与空气混合至16～25%浓度区间时，遇明火会产生爆炸。氨气的最易引燃浓度为17%。根据资料调查，液氨使用场所爆炸的主要原因绝大多数是局部区域内氨气的浓度达到燃爆的浓度区间。

在所有气象爆炸中，蒸汽云爆炸影响范围和程度较大，因此选取储罐区蒸汽云爆炸作为燃爆可信事故源。即储罐液氨泄漏，或在储罐检修换气中，氨气在储罐上方聚集，与空气混合并达到燃爆浓度，延迟点火，产生蒸汽云爆炸。

按照最大量假设，储罐中100%液氨量泄漏蒸发，氨气在储罐上方聚集，与空气混合并达到燃爆浓度，延迟点火，产生蒸汽云爆炸。参与爆炸的氨气总质量按照液氨储量最大的条钢厂液氨站计为3 600kg。

利用RiskSystem风险评价系统计算，进行爆炸事故预测：

WTNT=αWfQf/QTNT

式中：WTNT——蒸气云的TNT当量，kg；

α——蒸汽云爆炸的效率因子，表明参与爆炸的可燃气体的分数，取α=18%；

Wf——蒸汽云中燃料的总质量，kg；

Qf——蒸汽的燃料热，J/kg；

QTNT——TNT的爆炸热，一般取4.52×106J/kg。

预测结果见图2-2。

图2 -2危险化学品燃烧爆炸事故后果预测图

可见，若液氨发生爆炸，取最不利工况条件，假定爆炸时物质全部发生蒸汽云爆炸，则死亡半径为14.4m，重伤半径为41.6m，财产损失半径为34m，最大波及范围可达液氨罐外74.6m。

2.4 危险化学品突发环境事件风险等级

通过定量分析企业生产、加工、使用、存储的所有环境风险物质数量与其临界量的比值（Q），评估工艺过程与环境风险控制水平（M）以及环境风险受体敏感性（E），按照矩阵法对企业突发环境事件风险（以下简称环境风险）等级进行划分。环境风险等级划分为一般环境风险、较大环境风险和重大环境风险三级，分别用蓝色、黄色和红色标识。

（1）Q值

对宝钢特钢五个环境风险单元的Q值分别进行计算，得出：钢管厂、板带厂热轧、银亮钢厂属于Q1等级，条钢厂、板带厂冷轧均属Q2等级，其中板带厂冷轧的Q值最大，为17.14，全厂Q值为49.95，属于Q2等级。

（2）M值

通过对宝钢特钢生产工艺过程、安全生产控制措施、水环境风险防控措施、大气环境风险防控措施、环境风险日常管理措施、环评及批复的其他环境风险防控措施落实情况、生产废水排放去向等方面进行评价，得出宝钢特钢属于M2类水平。

（3）E值

通过对宝钢特钢周边环境进行调查，得出企业周边500 m范围内人口总数大于2 000人，属于E1类型。企业周边环境风险受体分布情况见图2-3。

图2 -3企业周边环境风险受体分布情况

（4）环境风险等级确定

根据Q值、M值、E值判断，宝钢特钢属于重大环境风险，见表2-3。

表2 -3 企业环境风险等级判定表

3 危险化学品突发环境事件应急预案

根据风险评估结果，制订了应急预案，以规范应对突发环境事件的应急机制，提出突发环境事件的预防预警和应急处置程序及应对措施，完善与各级政府相关部门的衔接和联动体系。

应急预案主要包括预防与预警、应急处置、后期处置、应急保障等内容。

3.1 预防与预警

3.1.1 预防

（1）建立健全各项规章制度，落实安全生产责任制。

（2）定期检查电器及防雷设施的完好，定期检测气体报警仪，及安全附件的可靠性。

（3）配备足够的灭火器等消防器材，并指定人员定期检查，年度做消防联动测试，定期检查消防设施的有效备用状态。

（4）在危险要害部位，设置明显的安全警示标志，便于公众识别。

（5）对相关人员进行安全专项培训，特种作业人员参加政府部门组织的资质培训，考核合格后持证上岗。

（6）加强对员工安全生产教育培训，提高安全生产意识，掌握安全技能，提高对事故的应急处理能力。

3.1.2 预警

（1）红色预警

发现事件的第一时间上报总经理，由总经理指挥。应急指挥部组织启动预案，并在0.5 h之内上报外部政府有关部门请求外部援助。若上级主管部门已赶到现场，指挥权应移交主管部门。

（2）橙色预警

发现事件的第一时间上报能源环保部部长，由能源环保部部长指挥。并在0.5 h内报总经理，由总经理宣布启动预案。

（3）黄色预警

现场人员报告班长，由值班的班长指挥，并在0.5 h内报车间主任。由车间主任视现场情况组织现场处置，落实巡查，消除隐患；如隐患未消除，则通知相关值班调度、应急指挥部做好应急准备。

3.2 应急处置

.当公司发生危险目标物料轻微泄漏或火灾初期等较小事故，达到III级环境事故时，生产部应立即启动III级预警，现场紧急处置并密切注意泄漏或火灾等事故发展态势。

当物料泄漏或火灾态势较为严重达到Ⅱ、Ⅰ级环境事故时，生产部应立即宣布事故处理应急指挥组的组成，明确现场指挥人员，并启动事故应急预案。

指挥组安排各应急响应小组及相关部门各就各位，实施应急救援行动。当判断公司抢险、抢救、抢修力量不足时，或事故可能危及周边企业等环境时，应急指挥组必须立即通知周围居民、相邻单位采取相应的防护、安全措施；立即报告当地政府，向专业的抢险救援部门（消防队、医院等）请求支援，以利于政府相关部门组织政府、社会力量投入救援工作或启动更高级别的应急救援预案，全面展开救援工作。应急处置流程见图3-1。

图3 -1应急处置流程图

3.3 后期处置

突发环境事件结束后，应急指挥部组织物资供应组和通讯联络组的组长和成员，应按照《突发环境事件调查处理办法》（国家环保部令2014年第32号）对环境事件的处理情况进行调查和评估，主要内容包括事件概况、突发原由、现场处理情况、受害人群救治情况、经济损失、应急处理过程存在的问题和取得的经验，调查评估报告经指挥部审定后报相关部门。

突发环境事件结束后，应急指挥部组织报警警戒组、医疗急救组的组长和成员，负责处置现场清理、人员安置和赔偿、污染物收集、清理与处置等善后工作。各部门对所负责的善后工作制定严格的处置程序，尽快恢复事故发生区的正常工作。

事故善后处置工作结束后，应急指挥部应针对本预案进行总结，总结内容包括：预案对突发环境事件的评估是否准确、应急救援决策是否准确有效、应急救援资源调配是否合理、应急救援行动是否协调、通信是否畅通，评估本预案不适之处，及时提出修订意见并更新应急预案。

3.4 应急保障

应急保障主要包括应急队伍保障、经费保障、应急物资装备保障、应急通信与信息保障、其他保障（交通运输保障、治安保障、技术保障、医疗卫生保障）等。

4 结语

本文通过对宝钢特钢有限公司危险化学品突发环境风险评估及应急预案的探索和研究，帮助宝钢特钢有限公司构建了由1个综合应急预案、2个专项应急预案和2个现场处置预案组成的应急预案体系。该研究成果顺利通过了上海市环境保护局的备案，为企业应对危险化学品突发环境事件保驾护航。同时，通过本次探索和研究，建立了环境风险物质及风险单元识别、突发环境事件情景分析、起源及后果分析的典型危险化学品突发环境事件风险评估技术方案，成功应用了Q值、M值、E值风险等级判定法，并根据企业风险等级制订了包括预防与预警、应急处置、后期处置、应急保障等主要内容的应急预案，为同类型企业或使用类似危险化学品的企业提供了重要参考。

此外，通过本次探索和研究，笔者深深感到危险化学品突发环境风险管理的重要性，要控制其环境风险，必须从源头抓起，充分分析其风险类型、评估其后果，并制定有针对性的应急预案，一旦发生突发环境事件，应立即响应，在短时间内使环境事件得到有效控制，防止事件扩大或恶化，最大限度地降低事故造成的损失或危害。