重大危险源评价资料.pdf

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1、 3.5 危险化学品重大危险源评价 由于该公司厂区内有乙炔瓶库和液化丙烷、丙烯储罐区两个重大危险源，而该公司乙炔气瓶只是有仓储经营，在现实中发生爆炸的事例极少，危险性相对较小，因此本评价报告只评价液化丙烷、丙烯储罐区重大危险源。3.5.1 泄漏扩散风险 液化丙烷、丙烯储罐区主要的火灾爆炸危险有两个：一是泄漏扩散危险与危害；二是火灾爆炸危险与危害。这两类事故的发生都将造成或可能造成人员伤亡和财产损失。该公司液化丙烷、丙烯储罐区一旦发生泄漏，其蒸气会向周围弥漫扩散，遇着点火源极易发生燃烧爆炸事故，而且高浓度环境下还可能造成暴露人员急性中毒甚至窒息，对操作人员及相邻地区人员的身体健康产生不利影响。根

2、据美国DNV Technical 公司提供的有关液化石油产品压力储罐的泄漏事故率数据，泄漏孔径为 5mm 的事故率为 3.710-5次/罐年；泄漏孔径为 25mm 的事故率为9.610-5次/罐年；灾难性泄漏事故率为 6.510-6次/罐年。相对于大规模泄漏事故率来说，丙烯、丙烷储罐发生小规模泄漏的事故（孔径25mm）的频率较高。关于输送管道，据 EGIG 统计，泄漏事故率为 10-4数量级，其中注入点处发生大量泄漏的频率为 510-5次/年；因操作失误导致泄漏的频率为 10-4次/年；压力管道回路自然（泄漏）故障率为 10-4次/年；因此，在装卸过程中，相对而言，在注入点处（进罐口等）最易发

3、生泄漏事故。泄漏事故规模通常划分为小型、中型、大型及特大型等几个等级。针对该公司特点重点考虑中小型事故：管路系统出现孔径为 105mm 的泄漏孔，连续泄漏，管路系统和储罐带压运行。对丙烷蒸气扩散起决定作用的气象条件主要包括：风速、大气稳定度、混合层高度、光照和气温等。风速选取静风（1m/s）和平均风速（4.1m）两种情况；风向 SW 风向进行模拟计算。着重分析发生泄漏事故时，有毒蒸气对下风向区域的危害程度。3.5.2 液体泄漏速率 对于卧式储罐，丙烷液体的泄漏速率主要取决于罐内物质的压力大小与大气压力之差，其计算基于 Torricelli 原理及 Bernouli 方程，如下式所示：qL=Cd

4、 A 2(P+PLPa)L 1/2 式中：qL液体泄漏速率，kg/s；Cd泄漏系数；A泄漏口面积，m2；P饱和蒸气压，N/m2；PL液体压力，N/m2；Pa大气压，N/m2；L液体密度，kg/m3。对于管道或其它设备，丙烷气体泄漏速率按下式计算：qG=Cd A h G P0 2/（+1）（+1）/（1）1/2 式中：qG气体泄漏速率，kg/s；Cd泄漏系数；A h泄漏口面积，m2；气体流动系数；泊松比；根据泄漏速率及泄漏（5 分钟）估算物料泄漏量，结果见表 320。表 320 物料泄漏量 泄漏时间（s）5min 液体泄漏量（kg）泄漏口径 10mm 250 气体泄漏量（kg）泄漏口径 10mm

5、 36 由此表可以看出，丙烷液体在 5 分钟内将有约 256 kg 的物料漏出，有一定的经济损失；如此多的泄漏物在防火堤内沿地面形成液池，并不断蒸发扩散为易燃、易爆的蒸气云团，危险性是很大的，应急处理比也较困难。气体泄漏虽然较小，但泄漏时流速快，与泄漏口的摩擦剧烈，容易产生高位静电，可能引起喷射，危害相邻罐体及管道等设备。3.5.3 液体泄漏速率 丙烷蒸气扩散瞬时排放模型如下：C（x，y，z，t）=2Q*/（2）3/2xyzexp1/2（x ut）2/x+y2/y+z2/z 连续排放扩散模型如下：C（x，y，z）=Q/yzuexp1/2 y2/x 2+z2/z2 式中：C（x,y,z,t）瞬时

6、排放时，给定地点（x,y,z）和时间 t 的污染物浓度，mg/m3；C（x,y,z）连续排放时，给定地点（x,y,z）的污染物浓度，mg/m3；Q*瞬时排放的物料质量，kg；Q 连续排放的物料质量，kg；U 平均风速，m/s；t 瞬时排放时，污染物的运行时间，s；x 下风向距离，m；y 横风向距离，m；z 离地面的距离，m；x，y，z x、y、z 方向扩散参数。丙烷最高允许浓度为 300 mg/m3，该浓度代表作业地点空气中丙烷蒸气所不应超过的数值。浓度超过 300 mg/m3时，人员将受到轻度危害。当丙烷蒸气浓度高于 8.3512.16 mg/m3时，有亚急性中毒症状；根据丙烷的爆炸下限，选

7、取 32700 mg/m3作为丙烷的爆炸危险浓度阈值。3.5.4 扩散危害距离计算 依据以上计算罐区的管道或储罐泄漏时的危害距离，计算管路系统泄漏扩散时，静风条件下丙烷蒸气危害距离见表 321。表 321 静风条件下丙烷蒸气的危害距离表 扩散危险危害 泄漏状态 300mg/m3 12160mg/m3 32700mg/m3 最大距离（m）最大距离（m）最大距离（m）泄漏孔径 10mm 气体泄漏 285.20 86.28 47.81 液体泄漏 359.67 238.59 128.81 管路系统泄漏扩散时，平均风速条件下丙烷蒸气危害距离与面积模拟计算结果如表 322 所示。表 322 管路系统泄漏时

8、，平均风速 4.1m/s 条件下丙烷蒸气最大危害距离表 扩散危险危害 泄漏状态 300mg/m3 12160mg/m3 32700mg/m3 最大距离（m）最大距离（m）最大距离（m）泄漏孔径 10mm 气体泄漏 299.21 15.58 9.55 液体泄漏 275.05 42.59 26.10 当发生中型泄漏事故、即管道系统出现孔径为 10mm 的泄漏孔且连续泄漏时，若为气体泄漏，在静风条件下，300mg/m3和 12160mg/m3以及 32700mg/m3浓度最大扩散距离（距泄漏孔）分别为 285.20m、86.28m、和 47.81m，在平均风速 4.1m/s 条件下，300mg/m3

9、和 12160mg/m3以及 32700mg/m3浓度最大扩散距离（距泄漏孔径）分别为 99.21m、15.58m、和 9.55m，危害范围不大，对企事业人员影响较小。现场观测储罐周围多数是空地，因此对人员伤害较小。若泄漏物为液态闪蒸气，在静风条件下，300mg/m3和 12160mg/m3以及32700mg/m3浓度最大扩散距离（距泄漏孔）分别为 359.67m、238.59m 和 128.81m，表明下风向距泄漏 359.67m 范围以内的作业人员主要将受到轻度危害。在平均风速 4.1m/s 条件下，300mg/m3和 12160mg/m3以及 32700mg/m3浓度最大扩散距离（距泄漏

10、孔）分别为 275.05m、42.59m、和 26.10m，表明下风向距泄漏 275.05m范围内的作业人员可能受到轻度危害。哈尔滨锅炉厂三新区在此范围边缘，人口较稠密。因此，应加强监控，控制液体泄漏事故的发生，以减小人员伤害。3.5.5 火灾爆炸危险 泄漏是发生火灾爆炸事故的前提，但泄漏以后，并不一定就发生火灾爆炸事故。因罐内温度、压力、等失控立即着火，进而引发 BLEVE 事故的频率为 1.310-7次/年；因罐外火焰烘烤而引发 BLEVE 事故的频率为 1.210-7次/年。因此，该公司储罐发生 BLEVE 或蒸气云爆炸等重大事故的可能性是相当小的。上述结论是有一定条件的，即管道、泵或储

11、罐必须是正常设计、正常施工和正常投产的，并采取了必要的安全技术与管理措施。如果在设计、施工或投产后的安全管理工作中存在大量缺陷或隐患，那么，生产过程中发生泄漏事故及火灾爆炸事故的可能性将大大增加。物料泄漏后，经过蒸发、扩散和与空气混合，在一定范围内形成爆炸性蒸气云，一旦遇到点火源，就会发生爆炸。蒸气云爆炸不仅对处于爆源（蒸气云）中的人员、建筑物及设备等造成严重伤害和破坏，爆炸发生时所产生的爆炸冲击波也将对爆源周围的人员、建筑物及设备产生危害。1）冲击波超压危险 表 323 主要物料理化指标 物料名称 丙烷 丙烯 密度（kg/m3，常温）531 500 燃烧热（kJ/mol）2217.8 204

12、9(1)冲击波超压 在蒸气云瀑轰时，其冲击波参数可以用下面的公式计算：Ln（Ps/Pa）=0.9126 1.5058 ln(R*)+0.1675 ln 2(R*)0.0320 ln 3(R*)式中：Ps 冲击波正向最大超压，（Pa）；Pa 大气压，（Pa）；Rs 无量纲距离。（2）爆炸的伤害分区 a.人员伤害分区 为了估计可能出现的爆炸所造成的人员伤亡情况，一种简单但也较为合理的预测程序是根据人员因爆炸而死亡概率的不同，将爆炸危险源周围由里向外依次划分为以下四个区域：死亡区、重伤区、轻伤区、安全区。b.建筑物及设施的破坏分区 爆炸能不同程度地破坏周围的建筑物和设施等，造成直接经济损失。根据爆炸

13、破坏模型，可估计建筑物和设施的不同破坏程度，据此可将危险源周围分为几个不同的区域。冲击波超压及其产生的破坏效应见表 324。表 324 冲击波超压及其效应 超压（Ps，kgf/cm2）冲击波破坏效应 0.0050.006 0.0060.01 0.0150.02 0.020.03 0.03 0.040.05 0.060.07 0.08 0.10 0.15 0.2 0.3 0.7 门窗玻璃部分破裂 受压面门窗玻璃大部分破裂 窗框破裂 墙破裂 民用住房轻微损坏 墙裂大缝，屋瓦掉下 木建筑柱子折断，房架松动，屋基受到破坏 树木折枝，房屋需修理方能居住 承重墙损坏，屋基向上错动 屋基破坏，30%树木倾倒

14、，动物耳膜破坏 90%树木倾倒，钢筋混凝土柱扭曲 油罐开裂，钢柱倒塌，木柱折断 砖墙全部破坏 2）分析结果 根据上式可得储罐发生蒸气云雾爆炸时冲击波超压值随距离分布的曲线图。图 32 蒸气云雾爆炸冲击波超压的值随距离分布曲线图 蒸气云雾爆炸冲击波超压对人体的伤害情况 表 325 丙烯储罐爆炸冲击波超压对人体的伤害结果（单位：m）人员伤害分区 作用距离 人员伤害分区 分区面积 死亡半径 6.2m 死亡区 0120.70m2 受伤半径 12.5m 受伤区 120.70369.92m2 安全区 369.92m2+蒸气云雾爆炸冲击波超压对周围设施的破坏评价表 表 325 丙烯储罐爆炸冲击波超压对人体的

15、伤害结果 序号 1 2 3 4 5 6 超压半径（kgf/cm2）0.5335 0.03693 0.0270 0.0097 0.0051 0.0029 破坏半径（m）3 7 8 13 19 27 a.当单个 100m3丙烯储罐发生蒸气云爆炸事故时，距储罐群中心位置 3m 内的人员可能大部分死亡；距储罐群中心位置 36.5m 内的暴露人员内脏将严重挫伤，可引起死亡；距储罐群中心位置 6.512.5m 内的暴露人员将会出现轻度或中度损伤。其影响面只覆盖了储罐区防火堤。b.当单个 100m3丙烯储罐发生蒸气云爆炸事故时，爆炸冲击波的超压危害不仅限于对人体产生伤害，对周围的建构筑物及设备同样产生破坏力

16、。距离发生事故储罐中心位置 6m 以内的储罐将遭到严重的破坏。距离储罐中心 69m 内的砖墙破坏。距离储罐中心 920m 内的建筑物玻璃损坏，货车倾覆。其影响范围涉及了充装站和压缩机系统，对工业燃气区域危害大。3）分析结论 通过综合危险源分析，给出如下结论：a.储运单元物料：丙烷、丙烯具有易爆、易蒸发及泄漏扩散等特性，火灾危险性大；b.物料（气态及液态）的泄漏是火灾爆炸事故发生的重要前提和条件，一旦发生中级以上泄漏扩散事故，会对下风侧的居民造成伤害，产生十分严重的后果；c.丙烯、丙烷储罐区防火堤如果封闭效果失效，一旦发生泄漏事故，不能起到储液与导液的作用，如果在雨季对周围的农田影响更大；d.导

17、致火灾爆炸事故的原因有违章动火作业、现场吸烟、其它明火、静电放电、电火花和电弧或雷击以及自燃等；另外还有设备本身的固有危险性和人为管理不善造成的危险，如机泵灌装间循环压缩机和罐区电气设备防护等级不足，罐区防火堤排水管穿堤出口的密封不好等，都会造成事故；e.各工序中火灾危险性不大，但仍需要采取相应的防火防爆及防泄漏措施，从而保证全厂区内的火灾爆炸事故的隐患减至最低。各个生产工艺及岗位单元，都是消防工作的重点。f.虽然危险化学品重大危险源管理暂行规定（安监总局令第 40 号）第九条规定，三、四级危险化学品重大危险源单位可不做“可容许个人风险和社会风险评价”，但是根据上述分析中美国 DNV Technical 公司提供的有关“液化石油产品压力储罐的灾难性泄漏事故率为 6.510-6次/罐年”的数据，推算该公司液化丙烷、丙烯储罐区 3 个 100m3储罐的“灾难性事故率”为 1.95105次/罐年，把此数据与“可容许社会风险标准（F-N）曲线”进行比较，其可容许的社会风险值在“尽可能降低区”的下限 1.0105次/年之上，故应当采取一切可能的技术措施，把发生灾难事故的风险降至最小。