外部安全防护距离在项目选址中的应用

施志荣 神华工程技术有限公司安徽分公司 合肥 230009

国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会在2019年实施了《危险化学品生产装置和储存设施风险基准》(GB 36894-2018)[1]和《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/T 372343-2019)[2]两项国家标准，这对于企业或中介机构确定项目的外部安全防护距离，具有重要的指导意义。

国务院安全生产委员会在2020年4月1日，发布了《全国安全生产专项整治三年行动计划》(安委〔2020〕3号)，在该文件中指出，要全面管控危险化学品生产储存企业外部安全防护距离，禁止在外部安全防护距离内布局劳动密集型企业、人员密集场所。三年行动计划发布后，各地市政府部门都及时组织专家进行隐患排查，对涉及到“两重点一重大”的建设项目，严格按照两项标准的要求，确定外部安全防护距离。不符合外部安全防护距离的生产装置和储存设施，经过评估提出整改或搬迁的建议[3]。

本文是在可接受风险基准的基础上，采用定量风险评估方法，结合某企业的实际，计算外部安全防护距离，从而对新建项目的选址提出建设性的建议，保证企业安全生产。

1 基本概念

1.1 个人风险[4]

个人风险，是指假设人员长期处于某一个场所且无保护，由于发生危险化学品事故而导致的死亡频率，单位为次/年。危险化学品生产装置和储存设施周边防护目标所承受的个人风险应不超过表1中个人风险基准的要求。

表1 个人风险基准

1.2 社会风险

社会风险，是指群体(包括周边企业员工和公众)在危险区域承受某种程度伤害的频发程度[4]，通常表示为大于或等于N人死亡的事故累积频率(F)，以累积频率(F)和死亡人数之间关系的曲线(F-N)来表示。社会风险应满足图1中可容许社会风险标准要求[5,6]。

图1 社会风险基准要求

(1) 若社会风险曲线落在不可容许区，除特殊情况外，该风险无论如何不能被接受。

(2) 若落在可容许区，风险处于很低的水平，该风险是可以被接受的，无需采取安全改进措施。

(3) 若落在尽可能降低区，则需要在可能的情况下尽量减少风险，即对各种风险处理措施方案进行成本效益分析等，以决定是否采取这些措施。

1.3 外部安全防护距离

外部安全防护距离，是为了预防和减缓危险化学品生产装置和储存设施潜在事故(火灾、爆炸和中毒等)对厂外防护目标的影响，在装置和设施与防护目标之间设置的距离或风险控制线[7,8]。

2 计算模型简介[4]

2.1 个人风险计算模型

个人风险计算步骤如下：

(1) 选择一个泄漏场景(LOC)，确定LOC的发生频率fS。

(2) 选择一种天气等级M和该天气等级下的一种风向φ，给出天气等级M和风向φ同时出现的联合概率PM×Pφ。

(3)如果是可燃物释放，选择一个点火事件i并确定点火概率Pi。如果考虑物质毒性影响，则不考虑点火事件。可燃物质释放事件树及点火概率的选取参照《化工企业定量风险评价导则》(AQ/T 3046-2013)附录G。

(4) 计算在特定的LOC、天气等级M、风向φ及点火事件i(可燃物)条件下网格单元上的死亡概率P个体风险，计算中参考高度取1m。

(5) 计算(LOC、M、φ、i)条件下对网格单元个体风险的贡献。

ΔIRs,M,φ,i=fs×PM×Pφ×Pi×P个人风险

(6) 对所有的点火事件，重复(3)～(5)步的计算；对所有的天气等级和风向，重复(2)～(6)步的计算；对所有的LOC，重复(1)～(6)步的计算，则网格点处的个人风险由下式计算。

2.2 社会风险的计算

社会风险计算步骤如下：

(1)首先确定以下条件：① 确定LOC及其发生频率fs；② 选择天气等级M，概率为PM。③ 选择天气等级M下的一种风向φ，概率为Pφ；④ 对于可燃物，选择条件概率为Pi的点火事件i。

(2) 选择一个网格单元，确定网格单元内的人数Ncell。

(3) 计算在特定的LOC、M、Φ及i下，网格单元内的人口死亡百分比P社会风险，计算中参考高度取1m。

(4) 计算在特定的LOC、M、φ及i下的网格单元的死亡人数ΔNS,M,φ,i。

ΔNS,M,φ,i=P社会风险×Ncell

(5) 对所有网格单元，重复(2)～(4)步的计算，对LOC、M、φ及i，计算死亡总人数NS,M,φ,I。

(6) 计算LOC、M、φ及i的联合频率fS,M,φ,i。

fS,M,φ,i=fS×PM×Pφ×Pi

对所有的LOC(fS)、M、φ及i，重复(1)～(6)步的计算，用累积死亡总人数NS，M，ф，i≥N的所有事故发生的频率fS，M，φ，i构造F-N曲线。

3 项目背景

某公司拟新建一套生产装置，经辨识、调查，该项目涉及到危险化工工艺，主要危险源有：液氯储罐、液氨储罐、反应釜、中间储罐以及一些塔器等设备。由于液氨具有燃爆危险性，且液氨、液氯为有毒气体，经计算，该罐区构成危险化学品重大危险源[9]，其反应设备均具有高温、高压的特性。由于该企业周边2km范围内涉及到环境敏感点，所以需要进行外部安全防护距离的计算，为安全评价单位和设计单位项目选址提供参考依据。

4 主要参数的选择

4.1 事故情景

本次定量风险计算，选取对象为项目涉及到的主要的危险源，如液氨储罐、液氯储罐、高温高压反应设备和塔器，其可能发生的事故情景及事故后果见表2。

表2 危险源事故情景一览表

4.2 气象参数

当地气象参数选取见图2。

4.3 初始泄漏概率

本项目事故初始泄漏概率按表3选取。

表3 危险源计算参数一览表

4.4 项目外部防护目标调查

经对厂区周边环境2km范围的环境敏感点进行调查，厂区北侧涉及到A村，厂区南侧涉及到B公司。项目外部防护目标具体情况见表4。

表4 周边防护目标一览表

5 结果及分析

5.1 个人风险和社会风险

采用《重大危险源区域定量风险评价与管理》(中国安全生产科学研究院研制)软件对本项目进行个人风险和社会风险的计算，个人风险等值线图见图3，社会风险曲线见图4。

图3 个人风险等值线图

图4 社会风险曲线

5.2 外部安全防护距离分析

根据图3个人风险等值线图和图4社会风险曲线，对结果说明如下：

(1) 图3中最里层曲线为1×10-5个人风险等值线，等值线四个方位大部分落在厂区以内，只有在南侧超出厂区围墙边界，距围墙边界最远距离为191.8m，在1×10-5个人风险等值线内涉及到一般防护目标中的三类目标(B公司)。

(2) 图3中中间曲线为3×10-6个人风险等值线，等值线四个方位全部落在厂区以外，其中东侧距围墙边界最远距离为403.6m，南侧距围墙边界最远距离为521.3m，西侧距围墙边界最远距离为465.4m，北侧距围墙边界最远距离为768.1m，3×10-6个人风险等值线内不涉及到一般防护目标中的二类目标。

(3) 图3中最外层曲线为3×10-7个人风险等值线，等值线四个方位全部落在厂区以外，其中东侧距围墙边界最远距离为820.1m，南侧距围墙边界最远距离为940.8m，西侧距围墙边界最远距离为901.1m，北侧距围墙边界最远距离为1220m，3×10-7个人风险等值线内不涉及到高敏感目标、重要防护目标；但涉及到一般防护目标中的一类目标(A村)。

(4) 综上所述，本项目个人风险不可接受。

(5) 从图4中可以看出，社会风险曲线一部分落在可容许区，另外一部分落在尽可能降低区(ALARP)，说明其社会风险可以接受，但企业仍应采取措施尽可能降低其社会风险。

5.3 建议

根据5.2节分析结果，为确保本项目选址的顺利实施，提出对A村实施搬迁、对B公司实施搬迁或收购的建议。

6 结语

在采用可接受风险基准的基础上，采用定量风险评估方法，以某企业生产装置和罐区为研究对象，对该企业的个人风险和社会风险进行了模拟计算，确定了外部安全防护距离，得到以下的几点认识，为项目选址设计提供参考。

(1)对涉及到“两重点一重大”的建设项目，在项目设计前期，要重点对项目主要危险源和周边防护目标进行充分的调查，并关注项目的外部安全防护距离是否能够满足国家安全生产相关标准规范的要求。

(2)本次研究模拟了某企业生产装置和罐区涉及到的主要危险源反应釜、液氨储罐、液氯储罐和各类塔器发生事故后的风险。模拟结果表明，3×10-6个人风险等值线内不涉及到一般防护目标中的二类目标，但1×10-5个人风险等值线内涉及到一般防护目标中的三类目标，3×10-7个人风险等值线内涉及到一般防护目标中的一类目标，个人风险不可接受。为确保项目选址的顺利实施，本研究建议对A村实施搬迁，并对B公司实施搬迁或收购。