化工園區多米諾事故風險評價與防范風險研究

郁 紅

化工園區產業聚集，多數企業生產、儲存、運輸著高溫高壓、易燃易爆、有毒有害的化學單品和混合物，園區內某一企業一旦發生火災、爆炸、泄露等事故，會蔓延到臨近工廠，引發化學事故的多米諾效應和災難性后果。如2020年9月湖北天門市岳口鎮譚湖化工工業園，楚天精細化工有限公司的化工廠因硝酸泄露發生爆炸，引燃隔壁工廠三個醇類儲罐，事故造成人員傷亡，周邊居民房屋均有震感。

風險分析是化工企業安全生產管理的重要工具，有效的風險分析方法可以識別危險因素、評價危險程度。目前國內企業注重自身風險分析，缺乏完整的化工園區事故多米諾效應的風險分析方法，因此本文重點研究適合化工園區事故多米諾效應風險評價與防范風險研究。

一、多米諾效應概述

多米諾效應指一個初始單元發生事故產生的物理效應，觸發臨近一個或多個單元相繼發生二級或者二級以上事故，增加了事故嚴重程度。其中初始單元稱為初始事故，初始事故導致臨近設備出現事故稱為二級事故，依次類推，二級事故引發的事故稱為三級事故等。從圖1可知，多米諾效應由火災熱輻射、爆炸沖擊波超壓、拋射碎片引起，觸發多米諾效應的事故類型分為火災和爆炸。

圖1化學園區多米諾效應擴展模式

二、常用的化工園區多米諾事故預防的風險分析技術

區域內化工廠的相互合作可有效預防化工園區多米諾效應事故，找到經濟有效的方法是跨工廠合作預防風險的重要任務，目前常用HAZOP(危險性與可操作性研究)、事故樹分析方法、風險矩陣法可應用于化工園區多米諾事故風險分析。

(一)HAZOP(危險性與可操作性研究)

危險性與可操作性研究(HAZOP)是英國化學工業公司通過系統分析工廠生產工藝流程來評價設備、裝置的個別部件和機械故障引起的潛在危險，評價對整個生產廠區的影響，是一種形式結構化的方法。重點分析帶控制點的工藝流程圖，選擇管路的參數如流量、溫度、管壓，通過挑選的關鍵詞“大于”“小于”等，評價每一個指標的偏離程度，制定出當前需要的安全保護裝置和安全措施，評估結論分為非正常原因、產生的不利結果和安全措施等。

HAZOP分析適用于從設計階段到現有的生產裝置的全生命周期，可用于連續的化工過程，也適用于間歇的化工生產過程，可用來編制完善安全規程，制作可操作性的安全教育材料。

(二)事故樹分析方法

事故樹分析法由貝爾實驗室20世紀研發成功和應用，在1984年博帕爾事件和1988年阿爾法鉆井平臺爆炸事故中，美國勞工部職業安全與健康管理局將故障樹分析法列為流程危害的有效分析方法。事故樹是從分析事故和故障開始，層層向下分析原因，找出事故發生的基本問題，找出整個系統的薄弱環節，計算出現問題的概率，可對化工廠的安全進行全面的定性和定性分析，缺點是耗時和依賴于使用者的經驗，且使用不便。

(三)風險矩陣法

風險矩陣法是羅列發生風險的可能性和風險發生后果的嚴重程度，將所有風險搜集畫在一張風險矩陣圖中，顯示風險和重要性的等級，為企業確定各項風險的等級提供可視化的分析。風險矩陣法使用時，項目組需列舉出項目的所有潛在問題，按照數字0～10估計這些潛在問題的可能性，按照低中高估計這些潛在問題的發生對整個項目的影響，畫出風險矩陣圖。風險矩陣圖的紅色區域，說明項目組必須不惜一切代價阻止其發生；潛在問題處于橘紅色區域，說明項目組應安排合理的人力物力阻止其發生；潛在的問題處于黃色區域，說明項目組應采取合適的步驟阻止其發生或降低其發生帶來的不利影響。風險矩陣法使用方便，可進行半定量分析，并對整個過程的危害展開系統性分析。

三、多米諾效應定量風險分析

以江蘇某地區化工園區為例，該園區由生產運輸液氯、液氨、液化天然氣、乙酸乙酯等化學品的62家化工企業組成，危險化學品有87種，儲存總量約41987噸，有9家企業涉及到13個重點監管的危險化工工藝，放熱反應的有8個，吸熱反應的有5個，均存在較大的火災爆炸危險。園區現有企業存在14處重大危險源，其中一級重大危險源3個，三級重大危險源7個，四級重大危險源4個。

(一)多米諾效應研究

選擇化工園區某公司乙炔氣柜、氯乙烯氣柜和氯乙烯儲柜為研究對象，以超壓因數進行整個園區的多米諾效應分析：

類型泄漏情況風況大氣穩定度乙炔氣柜破裂完全破裂壓力Mpa：0.04MPa，hx泄露2m 不穩定

(二)二級事故發生率

乙炔氣柜破裂后，氯乙烯氣柜和氯乙烯儲柜發生損害的幾率由以下公式得出：

對于壓力容器，閾值為32MPa，k1為14.40，k2為1.85，△p為21680Pa，得出燃爆事故后，氯乙烯氣柜和氯乙烯儲槽出現爆炸的概率Y為8.12%。

(三)二次事故影響后果

類型氯乙烯氣柜氯乙烯儲柜單體泄露泄漏場景全部破裂中孔泄露基本情況壓力Mpa:0.04MPa，hx泄露1.5m，溫度T：常溫壓力Mpa:0.6MPa，hx泄露1.5m，溫度T：常溫風況風速3m/S風速3m/S大氣穩定度周圍不穩定周圍不穩定

通過上圖可知，化工園區初級事故乙炔氣柜破裂會導致氯乙烯氣柜和氯乙烯儲柜的泄露，影響整個化工園區的安全穩定生產。

四、化工園區多米諾事故防范風險

化工園區多米諾事故防范要從園區整體思路出發，化工園區安全保障體系結構正是基于這一思想，解決園區化工企業共同的安全問題，構造化工園區安全保障體系結構，如圖2所示。

圖2化工園區多米諾效應事故風險分布分析流程圖

為了降低化工園區多米諾效應事故風險，化工園區應建立孤島模型的概念，如圖3所示。

圖3化工園區孤島模型圖

化工園區通過HAZOP(危險性與可操作性研究)、事故樹分析方法、風險矩陣法綜合分析整個生產過程存在的風險，對化工園區安全生產的現狀和未來的情況進行定性定量分析，邏輯上包括明確風險、尋找風險源、分析風險源存在的裝置或部件、預報可能存在的風險。

安全生產應急救援是化公園區安全管理的重要組成，安全救援包括非事故狀態救援系統的運轉和發生事故應急救援系統的反應速度，通過對園區應援救援因素的維持和危險因素進行管理，提高整個園區的救援能力。

通過安全策略、風險控制策略、制度與文化策略三個層次，構建了化工園區安全保障體系，綜合了近年來在化工園區安全管理與技術方面的研究與實踐成果，可以為實際的化工園區安全保障工作提供系統指導，明確化工園區安全保障關鍵技術在化工園區安全管理工作中的地位和意義。

五、結論

化工園區生產企業的布置可能會導致多米諾效應，發生多米諾效應會提高個人風險和社會風險，因此化工企業應從HAZOP(危險性與可操作性研究)、事故樹分析方法、風險矩陣法綜合分析存在的風險。化工園區規劃部門以加強園區生產系統監測能力和各個化工企業之間生產裝置的隔離能力為抓手，按照不同的生產工藝合理布置不同企業的位置和企業的生產裝置，降低化工園區發生事故的的多米諾效應，降低化工園區的安全生產風險。