惠州港荃湾港区某储库环境风险及应急措施可行性分析

张生光

(海油环境科技(北京)有限公司，北京 100125)

惠州港地处惠州市大亚湾经济技术开发区，共设荃湾、东马、惠东3个港区。荃湾港区位于大亚湾西侧海岸，是一个多功能综合性的港区，设立有危险化学品储存专用区，储存原油、成品油、甲醇、苯、甲苯等多种石油化工产品[1]，目前已经建成投产的码头、仓储企业近20家，总库容接近200万立方米，2020年吞吐量为2840万吨，预计到2030年吞吐量可达4085万吨。

1 储库基本情况

为满足大亚湾石化区某大型外资160万吨乙烯项目原材料及产品运输储存需求，在荃湾港区建设一座液体储库，接收码头运入的液体原料(石脑油)，储存乙烯项目所生产的大宗成品油、芳烃及化工品，在仓储区暂存后经码头外输。

该储库总库容约56万立方米，包括6个罐组、36台储罐，共储存、运输20多种物料，包括石脑油、燃料油、汽油等油品及苯、甲苯、甲醇、乙烯等化学品。其中石脑油储罐12座，均为30000 m3内浮顶罐，单个储罐高20.5 m，直径44.0 m，石脑油年周转量约为500万吨。

石油化工储库作为储存、转运的专业性仓库，涉及多种易燃易爆危险品、化学品，一旦发生环境风险事故将对周边环境、财产造成巨大的破坏，甚至对人员造成较大的伤亡[2]。通过调查识别储库储存运输过程中的环境风险事件及情景，对代表性环境风险事故开展预测评价，结合储库工程实际情况提出有针对性的环境风险防范措施，为储库的长期安全运行提供科学有效的建议。

2 储库风险调查及风险识别

2.1 物质危险性识别

该储库主要环境风险物质为油品及化学品，分别对其火灾危险级别、毒性类别等进行识别[3]。储运的物质不涉及剧毒化学品，汽油、石脑油、1-己烯、异辛烯、MTBE(甲基叔丁基醚)、甲苯、苯、乙烯、丙烯、丁二烯、1-丁烯等属于危险化学品，苯属于重点环境管理危险化学品，石脑油、汽油等油类、苯、甲苯属于突发环境事件高发类和特征污染物类化学品。

2.2 生产系统危险性识别

本储库储运设施主要由输送管线、罐区及传输动力设备组成，在仓储区收发物料作业期间，进出库管线和传输机泵过载收发介质，收发结束后，管线中的物质被吹扫至仓储区或船舶。机泵输送物料如存在着由于静电积聚、设备失修、管线接口/阀门/机泵等泄漏、误操作和明火引起火灾爆炸事故可能性，或由于设备故障、失效等造成物料泄漏的可能性，从而引发环境事故。

根据危险物质储运分布情况，本储库风险源主要为仓储区和输送管线，危险单元主要为仓储区储罐和输送管线。

2.3 环境风险类型及影响途径

结合历史环境风险事故统计资料，本储库的风险事故情景设定主要为油品罐区(燃料油、石脑油、汽油等)、化学品储罐(苯、甲苯、甲醇、己烯等)及配套输送管线的泄漏、火灾和爆炸。发生环境风险事故后的环境影响途径主要为大气、土壤和地下水，可能受影响的环境敏感目标为储库周边大气环境敏感目标、库区土壤、地下水潜水含水层等。

3 风险事故统计及情景分析

该储库作为乙烯项目的配套储运工程，兼具油品和化学品储运功能，储运设施包括仓储区和输送管线。根据历史类似行业有关的事故资料进行归纳统计，通过对2006-2014年期间发生的84起国内石油化工企业储罐事故案例类别、等级、发生时间、化学品种类、火灾爆炸事故等几方面统计分析，结果表明：按事故类别划分，储罐发生事故起数以火灾爆炸事故为主；按事故级别划分，发生事故起数最多的是一般事故；按事故发生的月份划分，6月、8月、10月为事故高发时段，每天10：00-12：00和14：00-16：00时间段发生事故几率较高；由明火引起的储罐火灾爆炸事故位居首位；按火灾爆炸事故模式划分，发生爆炸事故最多[4]。造成受伤人数、死亡人数偏高的事故类型是爆炸和中毒，火灾和泄漏次之[5]。储罐火灾事故中24%是由雷击引起，23%的储罐事故是由违规操作引起，其余原因还有过量充装、静电、设备失效等。发生事故最多的储罐类型为固定顶罐，达到30%，外浮顶罐达23%，内浮顶罐为17%；球罐和其他储罐事故占少量[6]。

本储库可能的环境风险事件类型主要为物料泄漏，物料泄漏后还有可能发生火灾、爆炸等，据此引发的伴生/次生污染物排放。环境风险评价的目标是考虑突发事故导致的危险物质环境急性损害防控，在对本储库储运物质典型事故影响分析中以急性毒性和易燃易爆为出发点进行筛选。本储库关注的突发性环境事件高发类和特征污染物类化学品为石油类、苯、甲苯；结合储运的物质类别、理化性质和毒性识别情况，储运过程中的环境风险事故情景假定情况如下：

(1)储运过程中苯、甲苯、甲醇、甲基叔丁基醚、1-己烯储罐发生泄漏情况下的环境影响：因本储库管线为架空管廊，两端分别与库区和码头衔接，操作接口在库区和码头，在管廊上部发生事故的可能性概率远低于库区和码头；且管线两侧200 m范围内无大气环境敏感目标，又因仓储区和管线在线量的差别，因此以仓储区的储罐泄漏作为最大可信事故源强进行分析。

(2)石油类以储存量大、闪点较低的石脑油为易燃易爆物质代表，考虑其储罐火灾及次生污染物CO的大气环境影响。

设定的风险事故情形发生可能性要处于合理的区间。风险导则认为概率小于10-6/年的事件是极小概率事件，基于同行业的风险事故统计资料分析，本储库最大可信事故筛选结果为仓储区储罐破裂，储罐全破裂的泄漏频率为5.00×10-6次/a，故可以认为本储库最大环境风险可信事故为储罐全泄漏或储罐火灾、爆炸，影响途径为大气扩散及土壤、地下水。

4 环境风险预测

本储库储存物料种类较多，选取储存量及周转量最大的石脑油为代表进行环境风险预测。

4.1 源强计算

石脑油遇明火燃烧或爆炸，将产生CO、SO2和烟尘，以及石脑油在高温下迅速挥发释放至大气的未完全燃烧的石油气，其中以CO、SO2和石油气的排放量和毒性较大，据此进行伴生污染物的计算、预测。

(1)石脑油燃烧速度

本储库储运的石脑油的沸点约为20～180 ℃，其燃烧速度计算公式为：

式中：mf为石脑油单位表面积燃烧速度，kg/(m2·s)；Hc为石脑油燃烧热，4.7×107J/kg；Cp为石脑油定压比热容，2103 J/(kg·K)；Tb为石脑油的沸点，取433 Ka；Ta为环境温度，取298.15 K；HV为石脑油在常压沸点下的蒸发热(气化热)，取335×103J/kg。计算可得石脑油的燃烧速度为0.07598 kg/(m2·s)。假定火灾燃烧持续6 h，油罐顶火灾燃烧面积按1520 m2，由此可以估算罐顶火灾的石脑油燃烧速度为22.4 kg/s。

(2)CO释放源强

CO释放源强计算公式：GCO=2330qCQ

式中：GCO为一氧化碳的产生量，kg/s；C为碳的质量百分比含量，取85%；q为化学不完全燃烧值，取1.5%。Q为参与燃烧的物质量，t/s。计算可知，罐顶火灾释放的次生CO排放速率为0.2602 kg/s。

(3)SO2释放源强

SO2释放源强计算公式：GSO2=2BS

式中：GSO2为二氧化硫排放速率，kg/s；B为物质燃烧量，kg/s；S为物质中硫的含量，石脑油含硫量按照0.041%。经过计算，罐顶火灾释放的次生SO2排放速率为0.0072 kg/s。

(4)火焰高度

罐顶火焰高度计算公式[7]：

式中：h为火焰高度，m；r为液池半径，m；ρ0为周围空气的密度，取1.1854 kg/m3；g为重力加速度；Vm为单位表面积的燃烧速度，kg/m2·s。经过计算，火焰高度为57.6 m，考虑罐体高度20.5 m，总释放高度为78.1 m。

4.2 预测模型参数选取

预测时，需分别选取最不利气象条件和常规气象条件进行，计算模式采用建设项目环境风险评价技术导则附录G中推荐的模型计算。

考虑到石脑油储罐罐顶火灾事故产生的次生污染物在热力抬升的情况下为轻气体，其扩散采用AFTOX模型进行预测，该模型适用于平坦地形下轻质气体排放的扩散模拟，可以模拟连续排放或瞬时排放气体地面源或高架源的指定位置浓度、下风向最大浓度及其位置等。

4.3 大气环境风险预测结果

该储库石脑油储罐火灾次生污染物扩散预测结果见下表，分别列出了不利和常见气象条件下CO、SO2的大气毒性终点浓度-1、大气毒性终点浓度-2最远影响距离出现情况以及网格点最大浓度出现情况。

本储库石脑油储罐发生火灾时，次生的CO和SO2下风向浓度未出现毒性终点浓度，因储罐火灾发生时热通量较高，火灾产生的次生污染物在热力抬升下迅速扩散，地面浓度很小，在最不利气象条件和常规条件下，均未出现毒性终点浓度-1和大气毒性终点浓度-2。

5 环境风险防范措施

针对可能发生的环境风险事故，储库建设单位采取了多种切实有效的风险防范措施，从根本上杜绝环境风险事故的发生。

(1)优化总图布置，严格执行《石油库设计规范》和《石油化工储运系统罐区设计规范》等对于各罐区及配套设施与厂区内相邻的其他装置或设施的防火间距相关要求，罐区设置防火堤及隔堤，在事故状态下，防火堤可以防止油品及化学品蔓延到其它地区。

(2)合理选择储罐、输送管道结构及材质，加强施工安装质量管理。加强防护和使用条件监控，防止设备设施因超温、超压等原因引起的泄漏，保障设备设施的本质安全；定期进行检测和维护保养，加强日常巡检，维护设备设施完好性。

(3)采用成熟可靠的储运工艺流程，储罐设置高低液位报警、高高及低低液位联锁设施；储罐进出油总线设置电液紧急切断阀，紧急状况下能实现紧急切断。根据《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》在易泄漏可燃气体处设置可燃气体检测报警仪，随时发现泄漏问题。

(4)为避免发生泄漏、火灾或爆炸产生的次生污染物，储库通过采取储罐液位监控、可燃气体监测报警、火灾自动报警系统、管线防腐、应急切断等措施措施，保证设备设施运行本质安全和规范作业，降低事故发生的概率。

(5)本储库构建了水环境风险三级防控体系，设置了雨排系统和事故水池；事故状态下受污染的雨水、消防水和泄漏物等通过雨排系统可自流进入事故水池；事故时，事故水利用围堰和事故水池进行防控。当防火堤不足以容纳泄漏物料和消防水时，泄漏的物料和消防水通过雨水系统引入事故水池，再由事故水泵进行提升，排至仓储区含油污水处理单元，依托主项目污水处理设施进行处理。仓储区设2.5m高的防火实体围墙，防止事故水排向外环境。

(6)为了避免工程事故造成地下水污染，仓储区内参照《石油化工防渗工程技术规范》生产单元划分为重点污染防治区、一般污染防治区和非污染防治区，落实各区域防渗层的防渗性能要求，可防止泄漏的物料、污水或废液通过地面渗透进入土壤/地下含水层，防范土壤环境/地下水环境造成风险事故。在发生风险事故过程中，如导致防渗层发生破坏，及时修复。

6 储库应急资源分析

本储库依托荃湾港区现有应急资源，设立了“单元-厂区-园区”的三级环境风险防控体系，切实有效的做好环境风险事故的预防和控制。

(1)“单元级”环境风险防控体系

储库“单元级”事故废水风险防控体系为各罐组的防火提和隔堤，仓储区共有6个罐组，各罐组的防火提和隔堤的设置符合《石油库设计规范》、《储罐区防火堤设计规范》的相关要求；各罐组防火堤内的有效容积均大于罐组内一个最大罐的公称容积，能够满足发生泄漏事故时物料的存储需求。

(2)“厂区级”环境风险防控体系

“厂区级”防控体系为储库事故水池、仓储区防火实体围墙。本储库建有1座1000m3事故水池，事故水池出口设有闸门，处于常闭状态。发生事故时，一部分事故水存在防火堤内，当防火堤不足以容纳泄漏物料和消防水时，泄漏的物料和消防水通过雨水系统通过自流引入事故水池，再由事故水泵进行提升，排至仓储区含油污水处理单元进行处理。事故水池进水口处设有具有远程及就地启闭功能的常闭电动闸门，事故时可及时打开进水口处闸门。

仓储区设置有防火实体围墙，高2.50 m，为非燃烧材料实体围墙，采用实心砖砖砌成，能够有效防止泄漏物料和事故水流出厂区，避免污染外环境。

(3)“区域级”环境风险防控体系

荃湾港区石化仓储区现有一座公共应急池(一期工程)，容量约9000 m3，位于惠印公司和大安石化公司之间的道路绿化带下方。目前大亚湾区正在建设荃湾港区石化仓储区公共应急池二期工程，位于荃湾疏港大道北侧，占地面积2万m2，建设容积为3.1万m3，并与一期公共应急池连通，服务于荃湾港区仓储类项目及码头。公共应急水池二期收水管道设计埋深4～7 m，收水管道通过重力流进入公共应急水池。应急池建成后，荃湾港区的公共应急池容量将可以达到4.0万m3，可满足荃湾港区石化仓储企业公共应急需求。

7 结 论

本储库运行过程涉及的主要危险工艺为仓储区储罐、输送管线，涉及的危险物质主要为石脑油、汽油、1-己烯、异辛烯、MTBE(甲基叔丁基醚)、甲苯、苯、乙烯、丙烯、丁二烯、1-丁烯。本储库储运的油类(石脑油、汽油等)、苯、甲苯属于突发环境事件高发类和特征污染物类化学品。项目的主要危险因素为危险物质的泄漏和火灾、爆炸等引发的伴生/次生污染物排放。

本储库200 m范围内无环境敏感目标，经过预测，发生石脑油储罐火灾、爆炸事故时，对周边大气环境风险敏感目标影响较小，本储库设有大气环境风险防范措施、水污染风险防范措施、地下水和土壤风险防范措施等，可对环境风险事故进行有效的预防、监控和响应。建设单位应编制突发环境污染事件应急预案，明确与荃湾港区相关企业的联动及荃湾港区应急预案相衔接，发生突发环境事件时可进行有效的应急联动，为控制本工程可能发生的各类、各级环境风险事故，降低并最终消除其环境影响，提供有效的技术和应急保障。