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化工企业环境风险评价的探讨-何新春

发布:65环保2015-10-9 8:01分类: 工程分析 标签:

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化工企业环境风险评价的探讨

何新春

(北京永新环保有限公司,北京100084)

摘要:化工企业环境风险评价具有复杂性、综合性和不确定性的特点,评价的主要内容包括风险识别、源项分析、后果计算、风险评价和风险管理,最终目的是降低风险发生概率和危害。同时,本文选取典型化工企业为例对环境风险评价进行了探讨。

关键词:化工企业;环境风险;评价

A Study of environmental risk assessment of chemical enterprise

He Xinchun(Beijing Novel Environmental Protection CO.,LTD.,Beijing,100084)

Abstract: Environmental risk assessment of Chemical enterprise includes identifying risk, analyzing risk, calculating aftereffect, defending measure. The aim is to decrease the probability and blemish of environmental risk. The paper also studies the environmental risk assessment by taking a typical chemical plant as example.

Key words: chemical enterprise; environmental risk assessment; assessment

环境影响评价自作为我国环境保护的一项重要制度以来,对促进新建、改建和扩建工程项目实施污染预防和治理等环境保护措施起到了积极的作用。但是,以往的环境影响评价主要是针对正常情况下的环境影响进行,对于具有低概率、高风险损失性质的突发事故的环境影响关注较少。近20年来随着环境影响评价的发展和人们对一些重大突发性事故的环境危害的关注,环境风险评价(ERA,Environmental Risk Assessment)迅速发展起来。2004年12月11日,国家环保总局颁布了《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004),这为化工企业的环境风险评价提供了准则。

但由于我国环境风险评价起步晚,实际工作千差万别,化工企业生产、贮运和控制过程的原料和产品多是易燃、易爆和有毒有害物品,一旦发生爆炸、泄漏事故,不仅将影响地区生态可持续发展的敏感因子如环境空气、饮用水源等,而且可能对生态敏感区造成不堪设想的后果[1]。因此,化工企业环境风险评价(ERA)已经成为我国化工建设项目环境影响评价工作中的重点和难点,国内少数学者进行过研究[2-4]。

1 、化工企业环境风险评价的类型和目的

根据化工企业涉及的物料、生产装置、工艺过程的特点,化工企业的环境风险评价涉及到有毒有害化学品的生态风险评价、易燃易爆物质的风险评价、生产过程的环境风险评价3个方面内容,具有复杂性、综合性和不确定性3大特征。按评价工作的性质和目的,化工企业的环境风险评价可分为3类:第1类为概率型风险评价(PRA, Probability Risk Assessment),它是在事故发生前,预测某项目可能发生的事故及其损失;第2类为实时(Real-time)后果评价,主要是在事故发生期间给出实时的有毒物质的迁移轨迹及实时浓度分布,以便采取正确的降低危害措施;第3类为事故后果评价(ACA, Accident Consequences Assessment),主要研究事故发生后对环境的影响。

化工企业环境风险评价的目的:(1)分析和预测建设项目存在的潜在危险、有害因素;(2)预测建设项目建设和运行期间可能发生的突发性事件或事故(一般不包括人为破坏及自然灾害),引起有毒有害和易燃易爆等物质泄漏,所造成的人身安全与环境影响和损害程度;(3)对突发事故采取风险预警、风险减缓和风险应急措施。

2 、化工企业环境风险评价的主要内容

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004),结合环境风险评价的实际,化工企业环境风险评价的主要内容包括:(1)风险识别,识别的范围界定为企业生产、贮运和控制过程所涉及的原料、辅料、中间产品和最终产品、三废等物品和相应的生产、贮运和控制系统,识别的风险主要是火灾、爆炸、有毒有害物品泄漏等,并对不同实践的风险进行对比;(2)源项分析,对已经识别筛选的事故源进行定性或定量分析,对潜在事故源加以说明;(3)后果计算,对经确定的最大可信事故源项进行计算,并核算事故发生后的环境及经济损失;(4)风险评价,根据相关环境管理条例、标准和行业“风险可接受水平”,判断风险是否可以接受。 (5)风险管理,包括风险预警、风险减缓和风险应对。其中,识别风险和后果计算是风险评价的核心,风险分析和风险评价是桥梁,降低风险是最终目的。

3 、化工企业环境风险评价的方法

化工企业风险分析主要有两类:一类是安全性风险分析,包括对工艺过程及生产装置发生火灾、爆炸的危险度和系统的安全性和可靠性进行分析,主要采用美国道(DOW)化学指数法和故障模式影响危害度分析法。例如爆炸半径预测模式如下:

R(S)=C(s)(NEe)(1/3)

式中:     R(S)——爆炸伤害半径,m;

C(s)——伤害程度系数,mJ-1/3;

N——发生系数,取10%;

Ee——爆炸总能量,J。

爆炸冲击波压力危害因子阈值见表1。

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另一类是环境风险分析,指对企业涉及的有毒化学物泄漏风险进行分析。由于化工企业环境风险评价主要是对风险因素对于人群、生态环境可能的危害程度、空间范围以及持续的时间等进行调查和确定的过程,因而多采用事故概率分析法。根据环境风险的定义,环境风险(R)是风险发生概率(P)与事故造成的环境或健康后果(C)的乘积,即:R[危害/单位时间]=P[事故/单位时间]×C[危害/事故]。

这种“双因素”模型可用来评价特定时间的安全风险。这种“双因素”模型可用来评价特定时间的安全风险或短期环境风险(如溢油、突发泄露)。对于特定位置的环境风险(R),则还与特定污染气象频率(F)有关,可以用“3因素”模型来表示: R[危害/单位时间]=P[事故/单位时间]×C[危害/事故] ×F[污染气象频率]。在具体计算过程中,可以按照下式计算事故风险值(死亡/年)[2]:

风险值(死亡/年)=半致死百分率区人口数×50%×事故发生概率×出现不利天气概率

在上式中,半致死百分率区人口数根据模型预测的物质泄漏后浓度处于半致死浓度以上的人口数进行计算,在此不再赘述。由于上式中人口数和出现不利天气的概率均发生变化,因此考虑人口数乘以不利天气概率最大为最不利情况。

3.1 环境风险发生概率的计算

获取化工企业环境风险发生的概率主要有3种途径:过失树分析(FTA, Fault Tree Analysis)法、事件树分析(ETA, Event Tree Analysis)法以及历史经验法。

由于环境事故源的组成系统十分复杂,计算事故的发生概率,不仅要考虑众多基本成因事件的发生概率及其逻辑关系,还要考虑人为干扰等随机因素。加上基本成因事件的发生概率也很难估计,运用上述两种方法时常面临费时、费力、可靠性数据缺乏等困难。在实际评价中,往往通过对类似历史事故的调查来确定事故发生的概率。

3.2 环境风险后果的预测

风险后果预测的最终落脚点都是事故后果,即事故损失是多少。化工企业的事故一类属于火灾爆炸型,一类属于化学污染型,风险后果预测一般包括:(1)事故发生后,爆炸半径是多少,此半径内人员损失多大;(2)化学物质泄漏后进入环境的危险化学品的可能释放量;(3)该化学品经过环境迁移、转化后,到达受体时可能产生的剂量是多少;(4)该剂量下,受体可能遭受的损失如何。

4实例分析

以笔者近年完成的一个生产硝基苯、苯胺及其下游产品的典型化工企业的环境风险评价为例进行探讨。

(1)源项分析

①最大可信事故的确定

最大可信事故是指在所有预测的概率不为零的事故中,对环境(或健康)危害最严重的重大事故。必须统计国内外相关事故的发生情况,同时对与本企业规模、工艺相似的企业发生的典型事故进行类比分析确定最大可信事故。

宁波市海利化工有限公司生产苯胺、硝基苯等下游产品环境风险评价中确定最大可信事故为硝基苯硝化釜系统苯蒸汽爆炸、苯储罐爆炸、苯储罐管路系统破裂泄漏和环己胺泄漏。

②最大可信事故发生概率

国内外相关企业事故类比调查的结果表明,环己胺装置毒物泄漏的最大可信事故概率1×10-5。硝基苯硝化釜系统苯蒸汽爆炸、苯储罐爆炸、苯储罐管路系统破裂泄漏的最大可信事故概率均为1×10-6。

③最可信事故源项

A、爆炸源项

根据类比调查和工程分析,苯贮罐和硝基苯硝化釜爆炸的事故源项见表2。

2015-10-09_160021.png

B、泄漏源项

泄漏速率按照导则推荐的柏努利方程计算,其中管线裂口大小根据实际情况推算,为了全面考虑各种管径开裂情况,设计了四种不同的裂口半径(包括裂口半径最小和管线完全开裂的情形),分别为1mm, 5mm, 20mm,和50mm,由此可以计算出两种物质四种不同的泄漏量。

泄漏液体在地面上将发生蒸发现象,蒸发是泄漏物质进入大气形成大气污染的重要途径。蒸发分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发三种,其蒸发总量为这三种蒸发之和。化工企业环境风险评价中,应该根据不同物料的物理化学性质和蒸发速率计算蒸发量。

本项目中苯和环己胺在储存和输送过程中属于常温常压状态,因此液体的闪蒸可以忽略不计。泄漏的液体在地面形成液池,并吸收地面热量而气化称为热量蒸发。当热量蒸发结束,转由液池表面气流运动使液体蒸发,称之为质量蒸发。蒸发总量的计算根据导则推荐的公式进行。通过计算,宁波市海利化工有限公司生产苯胺、硝基苯等下游产品环境风险评价中确定的苯和环己胺泄漏的最大可信事故源项见表3。

表3  物料泄漏后源强汇总表

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①爆炸预测

《建设项目环境风险评价导则》(HJ/T169-2004)推荐的定量分析方法进行预测,本项目爆炸预测表明,硝基苯系统硝化釜和苯储罐的最大伤害半径为49m和191m,该范围内主要是拟建工程的其它装置和操作人员,事故发生时该范围内的装置及人群受到爆炸冲击波的严重伤害。

②毒物泄漏环境风险预测

根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004)中风险的定义:

R[危害/单位时间]=P[事故/单位时间]×C[危害/事故]

在具体计算过程中,按照下式计算事故风险值(死亡/年):

风险值(死亡/年)=半致死百分率区人口数×50%×事故发生概率×出现不利天气概率

在上式中,半致死百分率区人口数根据模型预测的物质泄漏后浓度处于半致死浓度以上的人口数进行计算,在此不再赘述。由于上式中人口数和出现不利天气的概率均发生变化,因此考虑人口数乘以不利天气概率最大为最不利情况。根据调查,本项目WSW方位(ENE风向)的人口数乘以不利天气概率的值最大,为2.745,是最不利天气条件。最后奉风险值的计算表明,苯和环己胺泄漏的最大可信事故风险值分别为1.66×10-7/年和3.32×10-8/年。

(3) 风险评价

风险可接受分析采用最大可信灾害事故风险值Rmax与同行业可接受风险水平RL比较:如果  则认为本项目的建设,风险水平是可以接受的;如果  则对该项目需要采取降低安全的措施,以达到可接受水平,否则项目的建设是不可接受的。

本项目中,苯和环己胺泄漏的最大可信事故风险值分别为1.66×10-7/年和3.32×10-8/年,均远远小于化工行业风险8.33×10-5/年,因此本项目最大可信事故风险是可以接受的。

4、 结论

本文是在最近所作的一个化工企业环境影响评价项目的实际工作基础上进行探讨的,是根据2004年年底颁布实施的《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004)要求所作的一个比较典型的化工企业环境风险评价,在专家评审会上得到较高评价。在化工企业环境风险评价的实际工作中,应根据事故类比调查、企业的实际特征和企业附近气象和周边的人口分布特征选择合适的参数和模型进行预测评价。

参考文献

1 彭理通,石油化学工业环境风险评价探讨[J].能源与环境,1996,13(2):15-19.

2 祝兴祥,化工石化及医药行业建设项目环境影响评价[M].北京:国家环境保护总局监督管理司.1996.

3 李刚,邵占杰,王丽霞等,石油化工项目环境风险评价方法. 吉林化工学院学报,2005,22(2):34-36.

4何新春,梅桂友,李新军等,经济发达地区生态系统可持续发展敏感因子和敏感区分析——以宁波市北仑区为例. 安全与环境工程. 2005(12)3:1-4.

化工企业环境风险影响评价的探讨1215.rar

本文最后更新于2015-10-9,已超过 1 年请注意内容时效!
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