某化工園區安全容量的研究

馬強

（臨渙焦化股份有限公司，安徽淮北235141）

隨著經濟的快速發展，我國的安全生產形勢總體穩定與階段性反彈并存，粗放的經濟發展方式給安全生產工作帶來的挑戰沒有改變，新一輪化工園區整體規劃和安全評價越來越受到各地政府決策部門和安全監管部門及園區管委會的高度重視。化工園區安全容量的計算和確定，為項目立項引進和安全監管部門搞好監管提供了依據和支撐。李傳貴等[1]選擇了適當的基礎安全容量計算模型及事故統計指標，建立了安全容量影響因素體系，運用改進GI 法和模糊綜合評價法確定各因素的權重和隸屬度，提出化工園區安全容量的計算模型。陳曉董等[2]探討了化工園區安全風險容量的內涵，從量化風險的角度論述了區域安全風險容量，以個人風險、社會風險和潛在生命損失值作為化工園區風險容量分析的指標。師立晨[3]對化工園區安全容量進行了辨析，提出化工園區安全容量的實質內涵，并對影響化工園區風險的三大因素進行了討論。王懋祥等[4]從化工園區安全容量的概念入手，利用DNV 軟件對園區安全容量的因素進行分析。上述研究計算過程較為復雜，且安全容量是一個較為復雜的系統工程，不同類型的化工園區其能負荷的危險化學品數量顯然與化工企業類別有關，單一以模型計算可能導致結果失真。本文試圖從事故后果考慮，利用國內外常用的定量事故風險軟件PHAST 和采用類比法，對某化工園區的安全容量進行計算分析，計算過程較為簡便，可計算出某一毒性氣體以及園區爆炸性危險化學品最大安全容量；采用類比法確定危險化學品承載密度，具有更加可靠的真實性。事故后果和類比法綜合運用，為園區安全監管提供了一種可借鑒的管理思路。

1 PHAST 軟件簡介

在二十世紀中葉，針對危險氣體泄漏擴散可能造成的事故傷害，很多學者都進行了大量的實驗和理論計算，提出了很多簡化計算模型，如常見的FEM3、高斯和UDM模型等，這些模型的提出，在一定程度上簡化了危險氣體泄漏擴散計算過程，方便非專業人士進行泄漏事故后果計算。PHAST 軟件是一種定量的針對火災、爆炸、毒性氣體擴散等事故后果計算的商用軟件，由挪威船級社公司開發。PHAST 軟件通過輸入事故發生時的真實場景，包括設備類型、泄漏方式、物質種類、儲存參數和大氣環境等設置，能夠實現通過計算在某一時刻物質泄漏擴散的濃度分布、連續等濃度點描繪成等濃度線，依據相關判斷標準，自動生成求出事故發生后不同區域的危險等級。PHAST 軟件運用較為成熟的是UDM計算模型，通過設定泄漏量、泄漏孔徑、氣象條件等，能得出有毒氣體擴散影響范圍和爆炸性物質的沖擊波影響范圍，描述氣體泄漏擴散的過程以及造成的影響，模擬結果與現實結果較為接近，因此具有重要的參考意義。譚清磊等[5]利用PHAST 軟件，對高含硫氣田集氣站設備進行了定量風險評價。

2 安全容量預測及結果

某化工園區含新城片區和產業片區。新城片區是某化工園區的城市功能區，不涉及危險化學品生產企業，因此不進行安全容量的計算和分析。規劃的危險化學品生產企業均位于產業片區，因此對某化工園區產業片區安全容量進行計算和分析。對于化工企業，爆炸和中毒事故造成群死群傷的可能性較大。因此對于某化工園區產業片區的安全容量，也是主要基于有毒氣體泄漏以及具有爆炸性危險化學品可能造成的事故后果來預測其安全容量。

2.1 毒害氣體安全容量

某化工園區產業片區規劃涉及到的有毒危險化學品主要有氯氣、焦爐煤氣、粗苯、甲醇、純苯、萘、焦油瀝青、粗蒽、咔唑、環氧丙烷等，除氯氣、焦爐煤氣外，其他有毒危險化學品大多以液態或固態存在，液態危險化學品的蒸發、揮發以及固態危險化學品的誤食、誤接觸等可能導致中毒事故。由于化工園區企業員工均進行安全教育后上崗，自己誤食、誤接觸可能性很小，導致的事故后果相對較小。水務公司使用的液氯鋼瓶在密閉空間儲存，存放區域設置了2 臺氯氣泄漏報警儀、事故抽風裝置和堿液吸收池，配備了空氣呼吸器等應急救援器材。發生泄漏事故時，可迅速報警并聯動事故抽風裝置進行無害化處理，其泄漏導致的事故后果在可控范圍內，因此不進行氯氣安全容量的計算，選擇焦爐煤氣作為某化工園區產業片區毒害氣體的安全容量。

在進行區域毒害氣體安全容量預測及分析時，焦爐煤氣毒害程度的濃度取值依據為ERPG。模擬計算某化工園區產業片區對風險的最大承載能力。計算標準取產業片區邊界處EPRG-3 濃度，即人員暴露于有毒氣體環境中約1 h，不會對生命造成威脅的最大容許濃度，核定某化工園區焦爐煤氣最大量值，并將其作為某化工園區焦爐煤氣安全容量的合理參考值。焦爐煤氣主要成分為H2、CO 和CH4，其中CO 可能導致中毒事故發生。CO 的EPRG-3 濃度為500 mL/m3，該濃度值為PHAST 軟件自帶的危險化學品毒害事故后果濃度。模擬靜風條件下，設定的焦爐煤氣量發生整體破裂擴散，通過改變設置的泄漏量，使焦爐煤氣EPRG-3 濃度影響范圍在產業片區邊界處。

通過模擬計算，某化工園區產業片區焦爐煤氣的可容許容量為352 112 kg。

2.2 具有爆炸性危險化學品的安全容量

在進行具有爆炸性危險化學品區域安全容量預測及分析時，采用TNT 當量法，模擬計算某化工園區產業片區對風險的最大承載能力。計算標準取邊界處的沖擊波超壓峰值44 kPa，即將重傷半徑控制在基地邊界范圍內。核定某化工園區產業片區總TNT 當量值，并將其作為某化工園區產業片區安全容量的合理參考值。園區危險化學品生產企業主要布置在園區西部，園區東部主要為發電企業以及污水處理站等配套設施。某化工園區產業片區規劃建設面積為10 km2，長約5 km，寬約2 km，現有建成化工企業面積0.78 km2。模擬靜風條件下，設定TNT 爆炸事故當量值，使其發生爆炸事故后果設定的沖擊波超壓峰值在園區邊界范圍內。

通過模擬計算，某化工園區產業片區的計算標準取邊界處沖擊波超壓峰值44 kPa 共有9 處，每處計算折合的TNT 模擬當量為2 928.56 t,因此某化工園區產業片區爆炸性危險化學品可容許的TNT 當量為26 357 t。

2.3 危險物質承載類比分析

某化工園區產業片區占地面積約為10 km2，規劃承載的危害化學品主要涉及有毒氣體、可燃氣體、液化氣體、易燃液體、毒害品、腐蝕品等。對照其他危險化學品化工園區的危險化學品承載量、承載密度，見表1。

從其他化工園區的承載量和承載密度可以看出，不同園區之間的差異較大，從1×103～4.17×105t/km2。某化工園區產業片區已建成危險化學品生產企業危險化學品承載密度1.08×105t/km2，某化工園區產業片區以煤化工及其下游產品為主，其危險化學品承載密度不應大于寧波化工區、青島經濟技術開發區重石化工業區等以石化為主導產業的化工園區。參考寧波化工區、青島經濟技術開發區重石化工業區承載密度約在4.0×105t/km2左右，因此建議某化工園區產業片區危險化學品承載密度應不大于4.0×105t/km2。

表1 化工園區的危險化學品承載量、承載密度一覽表

3 結論

應用PHAST 計算模擬軟件和類比分析法，對某化工園區安全容量進行了計算，主要得到以下結論：

通過模擬計算，某化工園區產業片區毒性氣體焦爐煤氣的可容許容量為352 112 kg，爆炸性危險化學品可容許的TNT 當量為26 357t。通過類比分析，建議某化工園區產業片區危險化學品承載密度應不大于4.0×105t/km2。

與該園區原有計算危險化學品承載密度6.0×105t/km2相比，模擬計算和類比法分析更為符合該化工園區產業片區的實際情況。建議某化工園區主管部門和安全監管部門，應重視PHAST 模擬計算和類比分析確定的安全容量分析結果，在引進企業時，不能突破安全容量和承載密度的可容許值，以免造成安全容量超標，不滿足安全條件導致事故發生。