CASST-QRA软件在液氨制冷企业中的应用

2020-07-25冯秀龙

化工设计通讯 2020年7期

冯秀龙

（上海赛源环境检测技术有限公司，上海 201799）

近年来随着社会发展，物流企业供应链中危险化学品企业一旦发生事故给企业和社会带来的危害十分严重。本文运用CASST-QRA软件计算分析属于供应链中的制冷企业在使用液氨的制冷机房构成的危险化学品重大危险源一旦发生事故后的影响范围，并以此判断带来的社会风险和个人风险是否满足国家规范。

1 企业基本情况

某企业为一家大型供应链冷库企业，主要担任着国家交给的中央储备肉任务，其拥有2栋大型冷库（冷库1和冷库2）和一栋制冷机房，冷库采用液氨制冷方式提供冷源。

2 危险化学品重大危险源辨识

2.1 单元划分

依据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218—2018）第3.5条，第3.6条，第4.1.1条中对于危险化学品重大危险源、生产单元、储存单元的定义对该企业涉及氨的构建筑物进行单元划分[1]。

该企业制冷机房、冷库1、冷库2使用了氨作为制冷剂，制冷机房通过氨管道向冷库1、冷库2输送制冷剂（氨气），并在通向冷库1、冷库2的氨管道入口处各设置了一个切断阀，根据《危险化学品重大危险源辨识》第3.5条：“生产单元为危险化学品的生产、加工及使用等的装置及设施，当装置及设施之间有切断阀时，以切断阀作为分隔界限划分为独立的单元”。因此将冷库1、冷库2、制冷机房分为独立的3个生产单元进行危险化学品重大危险源辨识。

表1 危险化学品重大危险源单元划分

2.2 重大危险源辨识及分级

2.2.1 重大危险源控制物质的确定

依据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218—2018）中表1、表2，最终确定危险化学品重大危险源控制物质：氨。

2.2.2 危险化学品重大危险源辨识

（1）冷库1

冷库1氨管道中存在的氨以气相形式存在，氨管道长度约为1 300m，其管径为325mm，工作压力为1.0MPa到0.1MPa，本文以冷库中氨气可能存在的最大量进行计算，故以工作压力1.0MPa下氨气的存在量进行重大危险源判断，经查氨气在工作压力1.0MPa，其密度为7.07kg/m3，因此冷库1氨管道中氨的存在量为：

3.14 ×0.325/2×0.325/2×1.3×7.07=0.76t

冷库1重大危险源物质的最大存在量详见表2。

表2 冷库1重大危险源物质（氨）的最大存在量一览表

经过辨识，冷库1未构成危险化学品重大危险源。

（2）冷库2

冷库2氨管道中存在的氨以气相形式存在，氨管道长度约为1 385m，其管径为325mm，工作压力为1.0MPa到0.1MPa，本文以冷库中氨气可能存在的最大量进行计算，故以氨管道长度1 385m，管径325mm，工作压力1.0MPa下氨气的存在量进行重大危险源判断，经查氨气在工作压力1.0MPa，其密度为7.07kg/m3，因此冷库1氨管道中氨的存在量为：

3.14 ×0.325/2×0.325/2×1.385×7.07=0.812t

冷库2重大危险源物质的最大存在量详见表3。

表3 冷库2重大危险源物质（氨）的最大存在量一览表

经过辨识，冷库2未构成危险化学品重大危险源。

（3）制冷机房

制冷机房中氨以液氨的方式存在，共储存于4个储氨器中，每个储氨器的容积为4.98m3，低压循环桶（4m3共3台，8m3共2台），制冷机房重大危险源物质的设计最大量详见表4。

表4 制冷机房重大危险源物质（液氨）的设计最大量一览表

经过辨识，制冷机房构成危险化学品重大危险源。

因此：该企业属于危险化学品重大危险的场所为制冷机房。

2.2.3 危险化学品重大危险源分级

根据《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》安监总局[2011]第40号令[2015修订]的要求，对构成危险化学品重大危险源的制冷机房进行重大危险源分级。重大危险源分级采用校正系数校正后的比值之和R作为分级指标。

该企业危险化学品重大危险源（制冷机房）分级结果见表5。

表5 危险化学品重大危险源分级表

通过对制冷机房重大危险源进行分级可知，其重大危险源等级为三级。

3 个人风险和社会风险估算

对该公司的个人风险和社会风险的估算是依据《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》附件2中“可容许风险标准”的规定。摘录其部分内容如下：

3.1 可容许个人风险标准[2]

个人风险是指单位时间内的个体死亡率，即因危险化学品重大危险源各种潜在的火灾、爆炸、有毒气体泄漏事故造成区域内某一固定位置人员的个体死亡概率。一般使用个人风险等值线表示。

通过定量风险评价，危险化学品单位周边重要目标和敏感场所承受的个人风险应满足表6中可容许风险标准要求。

表6 可容许个人风险标准

3.2 可容许社会风险标准

社会风险一般用社会风险曲线（F-N曲线）表示，即指能够引起大于等于N人死亡的事故累积频率（F），也即单位时间内（通常为年）的死亡人数。

可容许社会风险标准采用ALARP原则作为可接受原则。如图1所示。

图1 可容许社会风险标准（F-N）曲线

4 运用CASST-QRA软件模拟事故后果

运用CASST-QRA软件模拟该企业危险性最大的8m3低压循环桶发生泄漏的事故后果。

4.1 CASST-QRA软件计算过程

依次在CASST-QRA软件中载入企业地图并确定实际距离，载入气象信息、填写危险化学品重大危险源信息（危险源类别、储罐数量、容积、工作压力、工作温度、采取的安全防护设计类型、储存物质等信息）、项目周边的调查情况（如人数分布）等信息。

4.2 结果输出

通过CASST-QRA软件自动计算出8m3低压循环桶在各种情况的不同灾害模式下的事故后果。其结果如表7所示。

表7 不同泄漏模式下事故后果模拟结果

由表7可知，当8m3低压循环桶发生整体破裂和容器大孔泄漏时造成的危害最大，其死亡半径可以达到162m，重伤半径能达到232m，轻伤半径范围也可以达到312m。

4.3 个人风险及社会风险分析

（1）个人风险分析

通过CASST-QRA软件中“风险评估”菜单下的“风险结果输出——＞个人风险等值线”可以自动绘制出出个人风险等值线，如图2所示。

图2 个人风险等值线

（最外圈 1为：10-8风险值中间圈 2为：10-7风险值最内圈 1为：10-6风险值）

通过图2可知，《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（安监总局[2011]第40号令[2015修订]）附件2中“表6 可容许个人风险标准”所列的“重要目标和敏感场所”都不在个人风险等值线内，因此该企业制冷机房的个人风险满足可容许个人风险标准的要求。

（2）社会风险分析

通过CASST-QRA软件中“风险评估”菜单下的“风险结果输出——＞社会风险曲线”自动绘制出社会风险（F-N）曲线，如图3所示。

图3 社会风险（F-N）曲线

通过图3可知，该企业的社会风险（F-N）曲线在“可容许区”内，因此其社会风险可接受。

4.4 CASST-QRA分析结论

运用CASST-QRA软件分析可知，《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（安监总局[2011]第40号令[2015修订]）附件2“表6 可容许个人风险标准”所列的“重要目标和敏感场所”都不在该企业的个人风险等值线内，所以该企业的个人风险满足可容许个人风险标准的要求；该企业的社会风险（F-N）曲线在“可容许区”内，因而其社会风险可接受。