某化工园区安全容量的研究

马强

（临涣焦化股份有限公司，安徽淮北235141）

随着经济的快速发展，我国的安全生产形势总体稳定与阶段性反弹并存，粗放的经济发展方式给安全生产工作带来的挑战没有改变，新一轮化工园区整体规划和安全评价越来越受到各地政府决策部门和安全监管部门及园区管委会的高度重视。化工园区安全容量的计算和确定，为项目立项引进和安全监管部门搞好监管提供了依据和支撑。李传贵等[1]选择了适当的基础安全容量计算模型及事故统计指标，建立了安全容量影响因素体系，运用改进GI 法和模糊综合评价法确定各因素的权重和隶属度，提出化工园区安全容量的计算模型。陈晓董等[2]探讨了化工园区安全风险容量的内涵，从量化风险的角度论述了区域安全风险容量，以个人风险、社会风险和潜在生命损失值作为化工园区风险容量分析的指标。师立晨[3]对化工园区安全容量进行了辨析，提出化工园区安全容量的实质内涵，并对影响化工园区风险的三大因素进行了讨论。王懋祥等[4]从化工园区安全容量的概念入手，利用DNV 软件对园区安全容量的因素进行分析。上述研究计算过程较为复杂，且安全容量是一个较为复杂的系统工程，不同类型的化工园区其能负荷的危险化学品数量显然与化工企业类别有关，单一以模型计算可能导致结果失真。本文试图从事故后果考虑，利用国内外常用的定量事故风险软件PHAST 和采用类比法，对某化工园区的安全容量进行计算分析，计算过程较为简便，可计算出某一毒性气体以及园区爆炸性危险化学品最大安全容量；采用类比法确定危险化学品承载密度，具有更加可靠的真实性。事故后果和类比法综合运用，为园区安全监管提供了一种可借鉴的管理思路。

1 PHAST 软件简介

在二十世纪中叶，针对危险气体泄漏扩散可能造成的事故伤害，很多学者都进行了大量的实验和理论计算，提出了很多简化计算模型，如常见的FEM3、高斯和UDM模型等，这些模型的提出，在一定程度上简化了危险气体泄漏扩散计算过程，方便非专业人士进行泄漏事故后果计算。PHAST 软件是一种定量的针对火灾、爆炸、毒性气体扩散等事故后果计算的商用软件，由挪威船级社公司开发。PHAST 软件通过输入事故发生时的真实场景，包括设备类型、泄漏方式、物质种类、储存参数和大气环境等设置，能够实现通过计算在某一时刻物质泄漏扩散的浓度分布、连续等浓度点描绘成等浓度线，依据相关判断标准，自动生成求出事故发生后不同区域的危险等级。PHAST 软件运用较为成熟的是UDM计算模型，通过设定泄漏量、泄漏孔径、气象条件等，能得出有毒气体扩散影响范围和爆炸性物质的冲击波影响范围，描述气体泄漏扩散的过程以及造成的影响，模拟结果与现实结果较为接近，因此具有重要的参考意义。谭清磊等[5]利用PHAST 软件，对高含硫气田集气站设备进行了定量风险评价。

2 安全容量预测及结果

某化工园区含新城片区和产业片区。新城片区是某化工园区的城市功能区，不涉及危险化学品生产企业，因此不进行安全容量的计算和分析。规划的危险化学品生产企业均位于产业片区，因此对某化工园区产业片区安全容量进行计算和分析。对于化工企业，爆炸和中毒事故造成群死群伤的可能性较大。因此对于某化工园区产业片区的安全容量，也是主要基于有毒气体泄漏以及具有爆炸性危险化学品可能造成的事故后果来预测其安全容量。

2.1 毒害气体安全容量

某化工园区产业片区规划涉及到的有毒危险化学品主要有氯气、焦炉煤气、粗苯、甲醇、纯苯、萘、焦油沥青、粗蒽、咔唑、环氧丙烷等，除氯气、焦炉煤气外，其他有毒危险化学品大多以液态或固态存在，液态危险化学品的蒸发、挥发以及固态危险化学品的误食、误接触等可能导致中毒事故。由于化工园区企业员工均进行安全教育后上岗，自己误食、误接触可能性很小，导致的事故后果相对较小。水务公司使用的液氯钢瓶在密闭空间储存，存放区域设置了2 台氯气泄漏报警仪、事故抽风装置和碱液吸收池，配备了空气呼吸器等应急救援器材。发生泄漏事故时，可迅速报警并联动事故抽风装置进行无害化处理，其泄漏导致的事故后果在可控范围内，因此不进行氯气安全容量的计算，选择焦炉煤气作为某化工园区产业片区毒害气体的安全容量。

在进行区域毒害气体安全容量预测及分析时，焦炉煤气毒害程度的浓度取值依据为ERPG。模拟计算某化工园区产业片区对风险的最大承载能力。计算标准取产业片区边界处EPRG-3 浓度，即人员暴露于有毒气体环境中约1 h，不会对生命造成威胁的最大容许浓度，核定某化工园区焦炉煤气最大量值，并将其作为某化工园区焦炉煤气安全容量的合理参考值。焦炉煤气主要成分为H2、CO 和CH4，其中CO 可能导致中毒事故发生。CO 的EPRG-3 浓度为500 mL/m3，该浓度值为PHAST 软件自带的危险化学品毒害事故后果浓度。模拟静风条件下，设定的焦炉煤气量发生整体破裂扩散，通过改变设置的泄漏量，使焦炉煤气EPRG-3 浓度影响范围在产业片区边界处。

通过模拟计算，某化工园区产业片区焦炉煤气的可容许容量为352 112 kg。

2.2 具有爆炸性危险化学品的安全容量

在进行具有爆炸性危险化学品区域安全容量预测及分析时，采用TNT 当量法，模拟计算某化工园区产业片区对风险的最大承载能力。计算标准取边界处的冲击波超压峰值44 kPa，即将重伤半径控制在基地边界范围内。核定某化工园区产业片区总TNT 当量值，并将其作为某化工园区产业片区安全容量的合理参考值。园区危险化学品生产企业主要布置在园区西部，园区东部主要为发电企业以及污水处理站等配套设施。某化工园区产业片区规划建设面积为10 km2，长约5 km，宽约2 km，现有建成化工企业面积0.78 km2。模拟静风条件下，设定TNT 爆炸事故当量值，使其发生爆炸事故后果设定的冲击波超压峰值在园区边界范围内。

通过模拟计算，某化工园区产业片区的计算标准取边界处冲击波超压峰值44 kPa 共有9 处，每处计算折合的TNT 模拟当量为2 928.56 t,因此某化工园区产业片区爆炸性危险化学品可容许的TNT 当量为26 357 t。

2.3 危险物质承载类比分析

某化工园区产业片区占地面积约为10 km2，规划承载的危害化学品主要涉及有毒气体、可燃气体、液化气体、易燃液体、毒害品、腐蚀品等。对照其他危险化学品化工园区的危险化学品承载量、承载密度，见表1。

从其他化工园区的承载量和承载密度可以看出，不同园区之间的差异较大，从1×103～4.17×105t/km2。某化工园区产业片区已建成危险化学品生产企业危险化学品承载密度1.08×105t/km2，某化工园区产业片区以煤化工及其下游产品为主，其危险化学品承载密度不应大于宁波化工区、青岛经济技术开发区重石化工业区等以石化为主导产业的化工园区。参考宁波化工区、青岛经济技术开发区重石化工业区承载密度约在4.0×105t/km2左右，因此建议某化工园区产业片区危险化学品承载密度应不大于4.0×105t/km2。

表1 化工园区的危险化学品承载量、承载密度一览表

3 结论

应用PHAST 计算模拟软件和类比分析法，对某化工园区安全容量进行了计算，主要得到以下结论：

通过模拟计算，某化工园区产业片区毒性气体焦炉煤气的可容许容量为352 112 kg，爆炸性危险化学品可容许的TNT 当量为26 357t。通过类比分析，建议某化工园区产业片区危险化学品承载密度应不大于4.0×105t/km2。

与该园区原有计算危险化学品承载密度6.0×105t/km2相比，模拟计算和类比法分析更为符合该化工园区产业片区的实际情况。建议某化工园区主管部门和安全监管部门，应重视PHAST 模拟计算和类比分析确定的安全容量分析结果，在引进企业时，不能突破安全容量和承载密度的可容许值，以免造成安全容量超标，不满足安全条件导致事故发生。