化工园区多米诺事故风险评价与防范风险研究

郁 红

化工园区产业聚集，多数企业生产、储存、运输着高温高压、易燃易爆、有毒有害的化学单品和混合物，园区内某一企业一旦发生火灾、爆炸、泄露等事故，会蔓延到临近工厂，引发化学事故的多米诺效应和灾难性后果。如2020年9月湖北天门市岳口镇谭湖化工工业园，楚天精细化工有限公司的化工厂因硝酸泄露发生爆炸，引燃隔壁工厂三个醇类储罐，事故造成人员伤亡，周边居民房屋均有震感。

风险分析是化工企业安全生产管理的重要工具，有效的风险分析方法可以识别危险因素、评价危险程度。目前国内企业注重自身风险分析，缺乏完整的化工园区事故多米诺效应的风险分析方法，因此本文重点研究适合化工园区事故多米诺效应风险评价与防范风险研究。

一、多米诺效应概述

多米诺效应指一个初始单元发生事故产生的物理效应，触发临近一个或多个单元相继发生二级或者二级以上事故，增加了事故严重程度。其中初始单元称为初始事故，初始事故导致临近设备出现事故称为二级事故，依次类推，二级事故引发的事故称为三级事故等。从图1可知，多米诺效应由火灾热辐射、爆炸冲击波超压、抛射碎片引起，触发多米诺效应的事故类型分为火灾和爆炸。

图1化学园区多米诺效应扩展模式

二、常用的化工园区多米诺事故预防的风险分析技术

区域内化工厂的相互合作可有效预防化工园区多米诺效应事故，找到经济有效的方法是跨工厂合作预防风险的重要任务，目前常用HAZOP(危险性与可操作性研究)、事故树分析方法、风险矩阵法可应用于化工园区多米诺事故风险分析。

(一)HAZOP(危险性与可操作性研究)

危险性与可操作性研究(HAZOP)是英国化学工业公司通过系统分析工厂生产工艺流程来评价设备、装置的个别部件和机械故障引起的潜在危险，评价对整个生产厂区的影响，是一种形式结构化的方法。重点分析带控制点的工艺流程图，选择管路的参数如流量、温度、管压，通过挑选的关键词“大于”“小于”等，评价每一个指标的偏离程度，制定出当前需要的安全保护装置和安全措施，评估结论分为非正常原因、产生的不利结果和安全措施等。

HAZOP分析适用于从设计阶段到现有的生产装置的全生命周期，可用于连续的化工过程，也适用于间歇的化工生产过程，可用来编制完善安全规程，制作可操作性的安全教育材料。

(二)事故树分析方法

事故树分析法由贝尔实验室20世纪研发成功和应用，在1984年博帕尔事件和1988年阿尔法钻井平台爆炸事故中，美国劳工部职业安全与健康管理局将故障树分析法列为流程危害的有效分析方法。事故树是从分析事故和故障开始，层层向下分析原因，找出事故发生的基本问题，找出整个系统的薄弱环节，计算出现问题的概率，可对化工厂的安全进行全面的定性和定性分析，缺点是耗时和依赖于使用者的经验，且使用不便。

(三)风险矩阵法

风险矩阵法是罗列发生风险的可能性和风险发生后果的严重程度，将所有风险搜集画在一张风险矩阵图中，显示风险和重要性的等级，为企业确定各项风险的等级提供可视化的分析。风险矩阵法使用时，项目组需列举出项目的所有潜在问题，按照数字0～10估计这些潜在问题的可能性，按照低中高估计这些潜在问题的发生对整个项目的影响，画出风险矩阵图。风险矩阵图的红色区域，说明项目组必须不惜一切代价阻止其发生；潜在问题处于橘红色区域，说明项目组应安排合理的人力物力阻止其发生；潜在的问题处于黄色区域，说明项目组应采取合适的步骤阻止其发生或降低其发生带来的不利影响。风险矩阵法使用方便，可进行半定量分析，并对整个过程的危害展开系统性分析。

三、多米诺效应定量风险分析

以江苏某地区化工园区为例，该园区由生产运输液氯、液氨、液化天然气、乙酸乙酯等化学品的62家化工企业组成，危险化学品有87种，储存总量约41987吨，有9家企业涉及到13个重点监管的危险化工工艺，放热反应的有8个，吸热反应的有5个，均存在较大的火灾爆炸危险。园区现有企业存在14处重大危险源，其中一级重大危险源3个，三级重大危险源7个，四级重大危险源4个。

(一)多米诺效应研究

选择化工园区某公司乙炔气柜、氯乙烯气柜和氯乙烯储柜为研究对象，以超压因数进行整个园区的多米诺效应分析：

类型泄漏情况风况大气稳定度乙炔气柜破裂完全破裂压力Mpa：0.04MPa，hx泄露2m 不稳定

(二)二级事故发生率

乙炔气柜破裂后，氯乙烯气柜和氯乙烯储柜发生损害的几率由以下公式得出：

对于压力容器，阈值为32MPa，k1为14.40，k2为1.85，△p为21680Pa，得出燃爆事故后，氯乙烯气柜和氯乙烯储槽出现爆炸的概率Y为8.12%。

(三)二次事故影响后果

类型氯乙烯气柜氯乙烯储柜单体泄露泄漏场景全部破裂中孔泄露基本情况压力Mpa:0.04MPa，hx泄露1.5m，温度T：常温压力Mpa:0.6MPa，hx泄露1.5m，温度T：常温风况风速3m/S风速3m/S大气稳定度周围不稳定周围不稳定

通过上图可知，化工园区初级事故乙炔气柜破裂会导致氯乙烯气柜和氯乙烯储柜的泄露，影响整个化工园区的安全稳定生产。

四、化工园区多米诺事故防范风险

化工园区多米诺事故防范要从园区整体思路出发，化工园区安全保障体系结构正是基于这一思想，解决园区化工企业共同的安全问题，构造化工园区安全保障体系结构，如图2所示。

图2化工园区多米诺效应事故风险分布分析流程图

为了降低化工园区多米诺效应事故风险，化工园区应建立孤岛模型的概念，如图3所示。

图3化工园区孤岛模型图

化工园区通过HAZOP(危险性与可操作性研究)、事故树分析方法、风险矩阵法综合分析整个生产过程存在的风险，对化工园区安全生产的现状和未来的情况进行定性定量分析，逻辑上包括明确风险、寻找风险源、分析风险源存在的装置或部件、预报可能存在的风险。

安全生产应急救援是化公园区安全管理的重要组成，安全救援包括非事故状态救援系统的运转和发生事故应急救援系统的反应速度，通过对园区应援救援因素的维持和危险因素进行管理，提高整个园区的救援能力。

通过安全策略、风险控制策略、制度与文化策略三个层次，构建了化工园区安全保障体系，综合了近年来在化工园区安全管理与技术方面的研究与实践成果，可以为实际的化工园区安全保障工作提供系统指导，明确化工园区安全保障关键技术在化工园区安全管理工作中的地位和意义。

五、结论

化工园区生产企业的布置可能会导致多米诺效应，发生多米诺效应会提高个人风险和社会风险，因此化工企业应从HAZOP(危险性与可操作性研究)、事故树分析方法、风险矩阵法综合分析存在的风险。化工园区规划部门以加强园区生产系统监测能力和各个化工企业之间生产装置的隔离能力为抓手，按照不同的生产工艺合理布置不同企业的位置和企业的生产装置，降低化工园区发生事故的的多米诺效应，降低化工园区的安全生产风险。