某液氨制冷企业风险评估

庄英伟

中国医药集团有限公司 安全环保与质量管理部

1 液氨制冷企业风险辨识

液氨制冷企业是指在企业生产、经营过程中有液氨储存的企业。液氨成本低，具有良好的热力学性能，被广泛应用于制冷系统[1]，特别是在为保证易腐食品品质而建设，大中型冷库中应用最为普遍。

某食品公司冷冻厂为该区域范围内唯一的涉氨企业，冷库容量3.72万吨。制冷机房有5m3高压储氨器3台，2m3排液桶1台，厂内液氨储量45t。该液氨储罐是该区域范围内唯一的重大危险源，评级为三级重大危险源。

液氨制冷企业的主要危险物质为液氨。液氨，又称为无水氨，是一种无色透明且具有刺激性气味的气体，因其价廉的特点在制冰和冷藏行业得到广泛使用。氨极易溶于水，在20℃水中的溶解度为34%[2]。液氨的沸点在0℃以下，是加压而成的液化气体，贮存于压力容器内。气氨加压到0.7～0.8MPa时就变成液氨，同时放出大量的热，液态氨蒸发时要吸收大量的热，所以氨可作致冷剂。接触液氨可引起严重冻伤，且具有腐蚀性，容易挥发，所以其化学事故发生率相当高。

2 区域定量风险评估

针对该食品冷冻厂的液氨泄漏爆炸风险，采用QRA（定量风险评估方法）。该方法是对某一装置或作业活动中发生事故频率和后果进行定量分析，并与可接受风险标准比较的系统方法[3]。

模拟使用的标准依据《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险标准和社会可接受风险标准（试行）》中高敏感场所、重要目标、特殊高密度场所（人数≥100人）的要求。个人风险标准详细配置的风险值（单位：次/年）分别为：一级风险为3×10-6、二级风险为3×10-7，三级风险到六级风险均为0。对于风险值为0的三级至六级风险，本文不做讨论。

社会可接受风险标准是在危险源周边区域的实际人口分布的基础上[4]，为避免群死群伤事故的发生概率超过社会和公众的可接受范围而制定的。通常用累积频率和死亡人数之间的关系曲线（F-N曲线）表示。社会风险曲线中横坐标对应的是死亡人数，纵坐标对应的是所有超过该死亡人数事故的累积概率。

气象条件参数选取如下：地面类型为密集的高矮建筑物（大城市）、辐射强度为中等(白天日照)、大气稳定度为C、环境压力为101325Pa、环境平均风速3m/s、环境大气密度1.29kg/m3、环境温度285K、建筑物占地百分比0.03。

区域平均人口密度以年鉴统计数据为参考计算得出该区人口密度。风向选取以该区域常见风向为参考。

液氨储罐装置基本参数为：装置类型为固定的带压容器和储罐、装置体积为5m3、泄漏模式为Φ10mm孔洞中连续泄漏、物料类型为毒性物质、事故类型为压力容器物理爆炸（PVE）和有毒有害物质泄漏扩散（LEAK）。压力容器物理爆炸参数（PVE）中，介质相态为液态、液体绝对压力1150000Pa、液体压缩系数为0.9（1/Pa）。有毒有害物质泄漏扩散参数（LEAK）中，物质相态为液体泄漏、泄漏类型为连续泄漏、裂口面积0.002m²、泄漏源高度0.01m、泄漏物质温度303K、泄漏系数为1、泄漏物质密度617kg/m³、毒性物质性质常数A为-15.6、毒性物质性质常数B为1、毒性物质性质常数N为2、容器压力为115kPa、中毒浓度1390mg/m³、液压高度为0.6m、定压比热为4.71kJ/(kg·K)、常压沸点239.6K、液体汽化热291.1kJ/kg。

确定风险标准、气象条件、人口区域和装置信息后，进行定量模拟分析。

（1）区域总体风险模拟。区域总体风险结果，如图1、2。

该食品冷冻厂液氨储罐属于三级重大危险源，由图1可看出，个人一级风险范围已经涉及到周边居民区，液氨储罐区与周边居民区相邻区域的个人风险过高，且不符合距离要求。由区域总体社会风险可看出，发生100人以上群死群伤事故的社会风险是不可接受的，在目前的情况下，企业可通过整体搬迁或更换冷媒等方式降低社会风险，或是通过在不影响制冷效果的情况下，适当降低液氨储量将风险降为可接受水平。

（2）单个储罐风险模拟。单个储罐风险模拟结果，如图3、4。

由图4可以看出，个人一级风险范围主要在液氨储罐区，针对个人一级风险范围，模拟得出一级风险对应的外部安全防护距离为17.24m。单个储罐社会风险处于尽可能降低区，应采取相应措施，尽可能降低单个储罐的社会风险。

图1 区域总体个人风险

图2 区域总体社会风险

2.1 液氨储罐爆炸模拟

液氨储罐爆炸模拟结果如下：对单个储罐进行压力容器物理爆炸事故后果模拟，可知液氨储罐爆炸的死亡半径为5m，重伤半径6.5m，轻伤半径为8m，其伤亡半径只限于厂区内，但液氨储罐发生物理爆炸后造成液氨泄漏扩散，可引发中毒等二次伤害，威胁周边人身财产安全。液氨储罐的外部距离为10.6m。

2.2 液氨储罐泄漏模拟

对单个储罐进行有毒有害物质泄漏扩散事故后果模拟，可知液氨泄漏扩散的中毒危害范围为：下风向中毒危害距离502m；横风向中毒危害距离73.04m；下风向中毒危害面积53615.08m2。在不同风向情况下，液氨泄漏扩散的中毒危害半径为500m，厂区周边的居民区、企业、酒店、医院、学校、菜市场、幼儿园等都将受到影响。

图3 单个储罐个人风险

图4 单个储罐社会风险

3 液氨企业风险评估

该食品冷冻厂液氨储罐被评为三级重大危险源，同时根据该区域风险评估工作指导意见，考虑个人风险和社会风险的接受程度、液氨储罐爆炸模拟、液氨储罐泄漏模拟结果，综合评定该液氨制冷企业为重大风险。

4 涉氨企业风险管控

（1）企业搬迁或更换冷媒。该食品冷冻厂建造时间较早，周边新建大量居民区及学校，人口密集。从风险转移的角度出发，为消除对周边居民安全的影响，建议企业进行整体搬迁远离居民区或更换新的冷媒取代液氨。

（2）工程管理措施。完善重大危险源建立监控预警系统，合理设置气体报警器、视频监控摄像头等监测报警、监控设施，并定期检查以保证设施性能正常。同时，逐步更新现有正在运行的淘汰设备。

（3）日常管理措施。建立健全安全生产责任制。各项安全管理制度要有针对性，落实到岗、落实到人。切实加强对工艺操作的安全管理，确保工艺操作规程和安全操作规程的贯彻执行。

安全生产监督与检查。经常性的检查、监督，是完善和加强安全管理的重要手段。通过安全检查，发现生产过程中的危险因素，及时消除事故隐患。

企业主要负责人、安全生产管理人员应参加安监局认定的培训机构组织的培训。取得相关的安全生产管理资格证书，危险化学品从业人员参加专项培训，考试合格，持证上岗。加强对职工的安全教育，专业培训和考核。

在重大危险源所在场所设置明显的安全警示和疏散标志，写明紧急情况下的应急处置办法。

（4）应急准备措施。定期进行重大危险源应急预案的评审、备案、修订和演练。应定期组织安全培训和演习，使岗位操作人员、应急救援队伍、生产系统指挥人员熟练掌握各种事故状态下的应急处置方案和程序，提高员工的安全防范和应急处理能力。建立应急救援组织或配备应急救援人员，配备必要的防护装备及应急救援器材、设备、物资，并保障其完好和方便使用。

（5）监管措施。属地监管，分级管理。政府建立健全危险化学品重大危险源管理制度，明确责任人员，加强资料归档。

监督检查。督促危险化学品单位做好重大危险源的辨识、安全评估及分级、登记建档、备案、监测监控、事故应急预案编制、核销和安全管理工作。