危險品儲罐泄漏的事故分析及環境風險防治策略研究

劉清徽

（廣州藍碧環境科學工程顧問有限公司，廣東 廣州 510507）

引言

為減少危險品儲罐運營給環境帶來的影響，將儲罐泄漏事故當作切入點，分析泄漏量和事故可能帶來的后果，在明確事故影響的前提下，制定環境風險防治策略，為指導企業和相關部門加強安全環保生產管理提供依據，從而推動化工行業健康發展。

1 案例概況

某油品企業的主要業務是經營和儲存柴油、汽油等油品以及液體化工原料（主要為甲醇），庫容總計67萬立方米，包含11個罐區和91個儲罐，占地35萬平方米。一期工程的庫容為36.3萬立方米，占地面積約196 900平方米，二期工程的庫容為30.65萬立方米，占地面積約13 211平方米。現場儲罐劃分為11組，除6、7組儲罐采用碳鋼拱頂罐以外，其余均采用碳鋼內浮盤。

2 危險品儲罐泄漏事故分析

2.1 泄漏量

該企業需要儲存17個品種的油品和化工品，原料儲罐泄漏的情況偶有發生，為避免儲罐泄漏給現場人員、周圍環境造成難以挽回的影響，需要了解可能引發火災爆炸事故的泄漏量。本項目重點對汽油、甲醇、柴油等在常溫常壓環境下，遇明火或高溫容易引發火災爆炸事故進行分析。在設定泄漏口達到接管口徑（Φ100 mm）20%時，庫區設有安全巡視員，從最不利狀況考量，將事故泄漏時間設定為60 min，相關計算公式如下：

式中，QL為泄漏速率，單位為kg/s，P和P0分別為容器內介質壓力和環境壓力，均取值101 325 Pa；ρ為泄漏液體密度，其中汽油密度為720 kg/m3，柴油密度為833 kg/m3，甲醇密度為791.8 kg/m3；g為重力加速度，取值9.81 m/s2；A為裂口面積，取3.14×10-4m2；Cd為液體泄漏系數，取0.50；h為裂口之上液位高度，其中汽油儲罐取值15.9 m，柴油儲罐取值15.1 m，甲醇儲罐取值15 m，分析得到結果如表1所示。

表1 儲罐事故泄漏量分析結果

2.2 事故后果預測

結合儲罐所儲存油品的理化性質可知，各類物質的沸點均高于儲存時的溫度，故泄出物不存在閃蒸和熱量蒸發[1]。通過對事故后果展開預測，按照最大燃料油估算泄漏量，可知儲罐最大容積為1萬立方米，泄漏后液態物料部分蒸發進入大氣環境將向四周擴散，遇到明火可能發生爆炸。按照最不利氣象條件slab模型和aftox模型進行事故后果預測，能夠發現汽油影響距離最遠，如表2所示，而甲醇的預測濃度達到了不同毒性終點濃度最大影響范圍。距離最近的敏感點在項目南側800 m位置，最遠敏感點在項目南側1.5 km位置，可以滿足毒性終點濃度要求。

表2 儲罐泄漏后液體蒸發擴散最大毒性濃度預測結果表

基于slab模型、aftox模型預測事故后果時，要準確了解不同模型可能存在的影響因素。slab模型的影響因素包括：一是溫度梯度。溫度梯度的增加可能導致不穩定的大氣層結，從而影響slab模型的效果。特別是在溫度急劇下降的區域，邊界層的穩定性會受到影響，可能引起不穩定的湍流活動和強烈的氣流湍動，從而使slab模型預測的結果變得不準確。二是強風。高風速可能導致湍流擴散性增加，使熱量傳遞更加復雜，此外，風向的變化也會影響熱量的傳輸路徑和分布，進而影響slab模型的結果。三是濕度變化。濕度的增加會增加大氣的水汽含量，從而改變熱量的傳輸方式，潮濕的條件下，水蒸氣的存在可能導致熱量傳遞中的相變和冷凝，使得slab模型無法準確預測熱量的傳輸和分布。對aftox模型而言，可能影響其預測結果的影響因素有：（1）大氣不穩定。當大氣層結不穩定時，熱量傳輸會更加復雜，從而使slab模型的預測結果變得不可靠。（2）強風和風向變化。強風可以擾動熱量傳輸過程，增加湍流強度，使得模型難以準確預測熱量的分布和傳輸，風向的變化則會改變熱量傳輸路徑，影響模型的準確性。（3）高濕度和降水。水蒸氣的存在會引起相變和冷凝，影響熱量的傳輸和分布。特別是在降水過程中，熱量的分配會因水滴的存在而發生改變，使得slab模型難以準確預測熱量的傳遞。（4）邊界條件變化。slab模型通常依賴于一組初始和邊界條件來進行模擬，當這些條件發生劇烈變化時，模型的準確性可能會受到影響。

以汽油泄漏（污染物以非甲烷總烴表征）為例分析儲罐事故，可知在距離泄漏源600 m位置即可達到廣東省《大氣污染物排放限值》（DB44/27-2001）監控濃度限值（非甲烷總烴≤4.0 mg/m3）。一旦發生火災，產生有害氣體一氧化碳，在小風狀態下風向400 m范圍超出短時間接觸容許濃度，常風下風向1 000 m范圍超出容許濃度，但均未達到中毒危害閾值。

2.3 環境風險評價

與國內外已發生的石油類儲罐事故發生概率相比，案例儲罐泄漏引起的火災爆炸概率為49.2%，發生重大事故的概率為8.7×10-5次/（罐·年），在可以接受的范圍內。對儲罐泄漏重大事故后果進行模擬分析，可知在儲罐發生火災事故的情況下，死亡半徑達到68.1 m，重傷半徑為82.4 m，輕傷半徑為119.5 m，均在廠區界限內，將給其他儲罐、控制室等建筑帶來影響，引發更嚴重次生危險。目前，罐區東面化驗室、配電間等處于輕傷半徑內，長時間受熱輻射可能導致設備損壞和人員燒傷。而一期和二期儲罐之間擁有較大安全間距，僅一期少數儲罐在影響半徑內，產生的影響較小。二期油庫相鄰儲罐在輕傷半徑內，但由于項目間存在實體圍墻阻隔了熱輻射，因此罐區受到影響較小。二期油庫西面為空地、南面為道路，周邊建筑物在火災無影響半徑范圍。從總體情況來看，通過制定應急預案，在事故發生后及時采取措施縮短泄漏和擴散時間，加強周邊敏感點保護，可認為儲罐泄漏對大氣環境影響是可接受的。

火災事故發生將導致大量二氧化硫、一氧化碳產生，同時向大氣釋放煙氣等污染物，將給大氣環境帶來嚴重污染。按泄漏量最大的汽油進行估算，汽油儲罐最大容積為1萬立方米，1萬立方米油品儲罐一旦整體破裂，遇明火發生火災爆炸事故，在未采取任何防范措施的情況下，持續燃燒6 h將產生24.19 t二氧化硫、342.25 t一氧化碳、12.5 t硫化氫和1.25 t氨氣。

事故發生將引發危化品泄漏，并產生消防廢水，含有油類物質和甲醇等，進入周圍水體將引發水污染。以汽油罐為例，起火后產生消防廢水量能達到4 077.05 m3。儲罐泄漏后，一旦油品或化工品進入地表河流將引發水環境污染，導致地表河流景觀被破壞，同時由于有機烴類物質難溶于水，將浮在水層表面將空氣與水隔離，引發水中溶解氧濃度下降，造成水生物死亡[2]。而烴類物質可生化性較長，水體污染后完全恢復甚至需數十年。油庫區建設2座1 000 m3壓艙水罐（目前為空置）和400 m3事故應急池，并建設容積200 m3和324 m3的化工污水池，作為事故廢水暫存區使用，可以防止事故廢水直接排放，給周圍水環境帶來污染。

3 危險品儲罐泄漏環境風險防治策略

3.1 水污染防治

3.1.1 地下水污染

考慮到罐區污水處理設備水池防滲層破損或地面防滲層破損都將導致泄漏物進入地下，引發地下水環境污染，需嚴格按照《危險廢物貯存污染控制標準》（GB 18597-2023）對地下水采取防護措施。罐區地面和地下水排水管溝應加強防腐蝕和防滲處理，確保其完整性和穩定性，阻止有害物質滲漏。定期檢查和維護防滲層，對發現的破損或損壞部位及時修復，確保防護措施始終有效。在發生事故后，應立即對罐體和管線進行修復，確保其密封性和安全性。在事故處理過程中，可以采用吸油氈等吸附材料對泄漏物進行控制，防止泄漏物進一步擴散到地下水體中。

3.1.2 地表水污染

針對水環境污染風險，應提前針對罐區配備油回收和攔截裝置，發生故障后第一時間將泄漏物料攔截在庫區范圍內。采用泡沫混合液滅火期間，產生的消防廢水中含有石油類物質，同樣需要通過專用設備攔截，避免通過雨水管網進入周邊地表水。根據《化工建設項目環境保護工程設計標準》（GB/T 50483-2019）計算事故廢水量為14 876.13 m3，企業利用各罐區的防火堤作為事故廢水暫存區域，其中11#罐區防火堤圍堰容積為324 72 m3，大于企業油庫事故廢水產生量14 876.13 m3，能用于暫時存儲消防污水和收集含油污水，并通過回收裝置和吸油材料實現燃油回收。在事故發生后，應立即關閉雨水閥門和污水閥門，使事故廢水暫存在防火堤內，避免廢水溢出庫區。經過初步吸油處理后，消防污水需進入污水處理系統實現隔油預處理，同時在廢水排放口安裝在線監測裝置，對水中懸浮物、五日生化需氧量等指標進行監測，保證廢水排放指標達到要求[3]。

3.2 大氣污染防治

儲罐汽油、甲醇等物質泄漏后將蒸發至空氣中引發環境污染，為杜絕污染發生，應選用優質閥門、管件和密封件等，定期完成儲罐檢修、維護，保養儲罐外壁油漆加強熱效應反射，減少儲罐有機物揮發。定期檢查儲罐外部連接設備、設施，發現連接位置出現磨損等情況及時處理。定期保養阻火器、呼吸閥等附屬設備，并確認油泵、管道等部位連接牢固，杜絕跑冒滴漏現象發生[4]。將鋁制浮盤改造成不銹鋼高效密封浮盤，采用模塊化無梁結構，滿足全接液要求，邊緣采用雙密封，有效降低儲罐泄漏事件發生概率，并減少揮發性有機物的無組織排放。在存儲甲醇等物質的儲罐上方，可安裝噴淋裝置吸收散發的氣體，減小有毒有害氣體擴散影響，并確保受傷害人員能夠及時沖洗。

儲罐泄漏物燃燒后產生的二氧化硫、一氧化碳等物質進入大氣，將引發大氣環境污染。在風險防治方面，需安裝可燃氣體探測器和報警器，在事故發生后實時監控廢氣排放情況，及時啟動油氣回收系統實現污染物排放控制，防止出現廢氣超標問題。在罐區設置VOCs在線監測系統和油氣回收系統，并實行嚴格巡查制度，能夠及時發現泄漏事故，并將情況及時上報給上級和應急辦公室，由指揮部根據泄漏程度判斷是否組織人員緊急疏散。一旦發生火災，將根據二氧化硫、一氧化碳、硫化氫、氨氣等有毒氣體影響計算結果將下風向及影響區域1 000 m范圍內居民集中疏散，防止人員發生中毒事故。

3.3 土壤污染防治

為避免儲罐泄漏引發土壤污染，對罐區及周圍道路進行硬化處理，確保泄漏至地面的原料可通過收集溝集中排入污水處理調節池，降低環境污染發生的可能性。一旦發生大面積泄漏，立即安排專人采用圍油欄、吸油氈等實現泄漏油品吸附控制，并使用堵漏器完成泄漏管線和罐體修復，使用接油盆、收油桶完成泄漏物收集[5]。此外，必要時使用化工污水池、含油污水事故緩沖池、應急池完成泄漏物收集，并事后利用除油粉、油污消散劑、鋸末完成污染物降解處理，從而有效防治土壤環境污染風險。

4 結語

在危險品儲罐泄漏事故分析方面，需要將事故給周圍環境帶來的影響當成是環境風險評價重點，對事故引發的火災爆炸次級危害及環境污染展開分析，確定最不利氣象條件下事故影響范圍和程度，確認事故是否在可接受范圍內。在汽油、柴油、甲醇等儲罐發生泄漏后，通過及時處置加強泄漏量和時間控制，能夠將事故風險控制在可接受范圍內，并通過積極采取污染監測、泄漏物處理等措施，實現大氣污染、水污染等各種污染防治，有效減少事故帶來的環境影響。