危险化学品生产、储存设施外部安全防护距离确定方法与应用研究

杨石磊（上海赛源环境检测技术有限公司，上海201799）

外部安全防护距离是指危险化学品生产、储存装置危险源在发生火灾、爆炸、有毒气体泄漏时，为避免事故造成防护目标处人员伤亡而设定的安全防护距离，用于危险化学品生产、储存设施外部敏感场所的安全间距的判定。国家标准《危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法》GB/T37243-2019已于2019年2月25日发布，2019年6月1日实施，危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离有了国家标准，确定方法也更为科学、严谨。

1 “外部安全防护距离确定方法”概述

外部安全防护距离确定方法中包含定量风险评价法和事故后果法，属于《危险化学品目录》及《危险化学品分类信息表》中的爆炸品选择事故后果法；涉及毒性气体或者易燃气体，且设计最大量与其在GB18218 中规定的临界量比值之和大于等于1的，选用定量风险评价法。

1.1 事故后果法

事故后果法最严重事故情景依据是装置和设施内能够发生同时爆炸的最大爆炸物数量作为最严重事故情景，并依据防护目标的空气冲击波超压阈值依据下列公式计算外部安全防护距离：

式中：

Δp-空气冲击波超压值，单位为105帕斯卡（Pa）；

Q-一次爆炸的TNT当量，单位为千克（kg）；

R-爆炸点距防护目标的距离，单位为米（m）。

不同类型防护目标的空气冲击波超压阈值高敏感防护目标／重要防护目标、一般防护目标的一类防护目标为2000Pa；一般防护目标的二类防护目标为5000Pa;一般防护目标的三类防护目标为9000Pa。

1.2 定量风险评价法

定量风险评价法适用于涉及有毒气体或者易燃气体，设计最大量以全厂范围作为一个整体的设计最大量与其在GB18218中规定的临界量比值之和大于等于1的的危险化学品生产、储存装置的外部安全防护距离的确定。这里计算单元的确定与《危险化学品重大危险源辨识标准》（gb18218-2018）中的构成危险化学品重大危险源有一定的区别。这里的危险化学品重大危险源与gb18218的区别在于gb18218的划分单元是以单独的建构筑物、储存设施、生产装置或者罐区等单独进行计算，而这里计算外部安全防护距离则以全场生产、储存设施作为一个整体进行定量风险评估。即一个企业虽然不涉及危险化学品重大危险源，但其各生产、储存设施的临界量之和大于等于1时，其仍应按照定量风险评估的方法计算外部安全防护距离。

定量风险评价法的基本流程包括：1）收集资料数据；2）确定评估单元；3）危险识别和泄漏场景辨识；4）分析事故概率与分析事故后果；5）定量风险计算；6）确定外部安全防护距离。

2 外部防护距离确定的应用

2.1 通过事故后果法确定外部安全防护距离的基本方法

以某仓库存储10吨硝酸铵中转仓库为例，1吨硝酸铵受热分解发生爆炸的产生的爆炸热为4000000kj，折算TNT 当量约为889kg的TNT当量；同时Δp分别取值为一类防护目标空气冲击波超压阈值（2000Pa）、二类防护目标空气冲击波超压阈值（5000Pa）、三类防护目标空气冲击波超压阈值（9000Pa）。

代入公式进行计算可知10吨等硝酸铵受热分解发生爆炸，高敏感防护目标等防护距离为84.96m，二类防护目标等防护距离为48.31m，三类防护目标法防护距离为35.34m。

2.2 通过定量风险评价法确定外部安全防护距离

某液化石油气储存单位储存液化石油气2200m3，属危险化学品二级重大危险源储存单位，液化石油气的燃烧热为46500kj/kg，相对密度（水=1）：0.56，储存压力1.6MPa。

按照液化石油气储罐爆炸危害波及范围最大的沸腾液体扩展蒸汽爆炸（BLEVE）计算模型为例，其爆炸死亡半径为769m，重伤半径1035m，轻伤半径1685m。计算方法如下

（1）火球直径的计算火球直径计算公式为：

式中：

P-火球直径，单位为米（m）；

W-火球中消耗的可燃物质质量，单位为千克（kg）；对于单罐储存，W 取罐容量的50%；对于双罐储存，W 取罐容量的70%；对于多罐储存，W取罐容量的90%。

（2）火球持续时间的计算火球持续时间计算方法

式中：

t-火球持续时间，单位为秒（s）

W-火球消耗的可燃物质量，单位为千克（kg）

（3）目标接收到热辐射通量的计算

式中：

q0-火球表面的辐射通量，单位为瓦特每平方米（W/m2）；对于柱形罐取270W/m2，对于球形罐取200W/m2；

r-目标到火球中心的平均距离，单位为米（m）。

通过计算软件对该企业西北侧的一类防护目标绘制个人风险等值线，依据《危险化学品生产装置和储存设施风险基准》，该一类防护目标（个人风险基准3×10-6次/年），以3×10-6为基准绘制个人风险等值线见下图1所示。

通过绘制的个人风险等值线可知，该一类防护目标不在线内，故该液化石油气储罐的外部安全防护距离符合该标准的要求。

3 外部安全防护距离确定的局限性与解决方法

3.1 无法代替日常监管

在确定外部安全防护距离时，具有相应评价能力的单位在现场勘察时，可了解企业的基本情况，通过企业提供的数据进行外部安全防护距离的计算。即评价单位只能通过现场勘查的情况进行相关数据的计算，评价单位没有能力了解企业全天24 小时实时的生产情况以及评价后的生产情况。这就给外部安全防护距离确定带来了一定的局限性。例如企业非法储存、超量储存、非法生产以及相应设施更改或者生产工艺进行了更改，导致外部安全防护距离无法体现企业现有的事故影响情况，一旦发生事故，其事故后果可能要远远大于在评价时的计算的事故后果。例如瑞海物流公司爆炸事故、天嘉宜爆炸事故均存在着非法生产、储存的情况，涉事企业虽均经过安全评价，但其发生事故的后果远远超出了企业和社会的可承受程度，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。

加强危险化学品生产、储存企业应当加强各部门之间的联动，同时应推行危险化学品生产、储存情况公示制度，利用电子化、数字化进行公示，接受相应部门和社会的监督，确保企业履行安全生产主体责任，避免非法生产非法储存事件的发生。

3.2 处理泄漏气体时间的局限性

各类设施的运行情况和安全设施的完好情况决定着事故发生的概率和事故应急处理的速度。在进行个人风险和社会风险计算时，对于泄露事故的处理时间对最终结论存在着影响。但如果相应的安全设施在事故时处在故障状态无法启用或者其设计不合理无法起到应有的作用就会导致最终结论的偏差。例如液化石油气储罐设置的水封措施，当储罐底阀泄露时，底阀的水封措施可有效的阻止液化石油气的泄露，为应急救援和抢修创造条件；如注水的水泵在使用时无法启用且无备用泵或者水泵可以启动但水压不足，导致该应急处置措施无法正常使用，导致事故无法及时遏制，最终导致事故的扩大。

企业可以针对各类安全措施采取有针对性的应急救援预案，尤其是事故发生后的事故应急处置措施进行有针对性的演练，评价单位在采集评价数据时，依据企业应急救援预案的演练情况，对相关数据进行采集，这样的取值相对而言更具有公正性，也可以实际的反应企业应急救援工作的实际情况，确保评价相应数据的准确。

图1 个人风险等值线

4 外部安全防护距离不足时的解决方法

在外部安全防护距离计算过程，依据外部安全防护距离的主要算法，可有根据的采取相应的对策措施：

4.1 转移危险化学品生产、储存设施的生产、储存地点

将危险化学品生产装置转移至周边或者专业的化学工业园区，远离各类防护目标，或者将涉及危险化学品工段或者储存设施外包给下游生产企业，例如取消场内的危险化学品仓库，将危险化学品储存至外包仓库或者由原料供应商根据生产周期定期运送至场内，这样可以在保留企业的同时，彻底的消除危险化学品生产、储存设施对防护目标的危险。

4.2 降低系统在线储存量

企业根据相应生产、储存设施再用的情况，会同生产、设备、工艺、安全和外部供应商等多个部门对现有装置进行分析，对外部需求和现有的物料平衡进行重新的计算，更换催化剂提高反应收率；梳理设备减少不必要的中间罐、中间槽等方法，尽可能的减少危险化学品的在线量。对于储存设施，可根据生产使用情况与供货商供给情况重新核算储存周期，在不影响正常生产的情况下，减少危险化学品的储存量，采取定点存放的方法，进一步减少危险化学品储存的不规范情况。

4.3 不断加大安全设施投入力度，提升系统本质安全度

企业在对现有危化品生产、储存设施在满足国家基本法律法规、规章和各类标准的要求下，通过采取预防性检维修的手段，进一步提高设备设施的各类设备设施的运转的可靠性，同时加大安全投入，不断增加、改善、提升泄露检测装置、安全仪表系统、安全联锁装置、安全泄放装置和安全回收装置，在事故出现征兆时即采取相应的安全措施控制事故，以及在事故发生后不至于导致事件扩大的措施，提升系统安全可靠性。在安全设备设施不断的提升改善时，可通过定性安全评价的方式（事故树、事件数）计算事故发生的概率，在外部安全防护距离计算过程中，在采取安全措施并进行定量评价后，可通过降低事故发生的概率，进而影响个人风险和社会风险值的计算。通过降低事故发生的概率，降低个人风险和社会风险。

5 结语

随着我国城镇化进程的快速推进，城镇中心版图不断扩大，原先位于城镇边缘的危险化学品生产、储存企业周边建起了商业中心与居民居住区。在这个过程中，对危险化学品生产、储存设施进行定量评价，依据定量评价结果，确定外部防护安全距离，可量化企业在发生事故对周边人员和人员密集场所的危害程度，为政府相应部门在有关决策中提供技术支持，同时也可以帮助企业有针对性的降低自身风险，确保周边区域个人与防护目标的风险处在可接受的范围内。