热风炉环评风险评价专章讲解

1总则
1.1环境风险评价的目的和重点
环境风险是指由自然原因或人类行动引起的，通过环境介质传播，能对人类社会及自然环境产生影响、破坏、损害及毁灭性作用等不良后果事件发生概率及其后果。

环境风险评价就是评估与项目联在一起的突发性灾难事故发生的概率及事故发生后的环境影响，并制定适宜的应急措施。

环境风险评价的目的是分析和预测建设项目存在的潜在危险、有害因素，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，提出合理可行的防范、应急与减缓措施，以使建设项目事故率、损失和环境影响达到可接受水平。

1.2环境风险评价的研究对象
燃气输送在外界因素的影响下，可能发生的事故有管道破损和易燃易爆引起火灾、爆炸等，其中火灾、爆炸可以导致具有严重后果的危害。

因此，环境风险评价和管理的主要研究对象是：
①重大火灾；
②重大爆炸，如蒸汽云爆炸；
为避免和控制环境风险事故的发生，需对本项目营运过程中可能发生的环境风险事故进行分析和评价。

⑴根据项目特点，对装置和输送管道存在的各种事故风险因素进行识别；
⑵针对可能发生的主要事故分析预测易燃、易爆物质泄漏到环境中所导致的后果（包括自然环境和社会环境），以及应采取的缓解措施；
⑶有针对性地提出切实可行的事故应急处理计划和应急预案，以及现场监控报警系统。

1.3评价程序
环境风险评价程序见图1。

图1 环境风险评价程序图
1.4评价工作等级、范围
1.4.1风险评价工作等级
根据《建设项目环境风险评价技术导则》HJ/T169-2004规定，以下简称为《导则》，评价工作等级分为一级和二级，划分要求见表1。

表1 评价工作等级
凡列入《导则》符合附录A1有毒物质判定标准序号为1、2的物质，属于剧毒危险性物质；列入序号3的属于一般毒物。

凡列入《导则》符合附录A1易燃物质和爆炸性物质标准的物质，视为火灾、爆炸危险物质。

重大危险源指列入《导则》符合附录A1中物质，在生产、加工、运输、使用或贮存危险性，且危险性物质的数量等于或超过临界量的功能单元。

查《危险化学品重大危险源辨识》可知，由于该项目气源为天然气，其主要成分为甲烷，故该项目列入重大危险源辨识的物质为天然气，该物质主要集中在燃气管道中。

该项目燃气管线长715米，管径为D200。

通过了解，该项目气源来自阜新港华燃气有限公司由盘锦外购的天然气（CNG），其相对密度0.7163g/L，故天然气质量为0.016t。

甲烷的临界量为50t，仅此，该项目未构成危险化学品重大危险源。

此外，根据《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》（安监管协调字[2004]56号）有关规定，对该项目管道属于压力管道，分析辨识结果，如表2。

表2 压力容器及锅炉重大危险源分析与辨识
因此，该项目压力管道未构成重大危险源。

所以该项目环境风险评价等级定级为二级。

1.4.2风险评价工作范围及内容
根据风险评价工作等级，项目所产生的环境风险只对大气环境构成影响，只划定大气评价范围，依据《导则》的规定，结合本项目的特点，本次评价范围以燃气管线为中心，距离源点3km的半径范围。

环境评价风险范围敏感区、点见表3。

具体范围见“阜新鲁花浓香花生油有限公司新建燃气热风炉项目评价范围图”。

表3 本项目环境风险评价范围敏感区、点
根据《导则》规定，二级评价可参照本标准进行风险识别、源项分析和对事故影响进行简要分析，提出防范、减缓和应急措施。

2环境风险识别
风险识别是风险评价的基础，它是通过定性分析及经验判断，识别评价系统的危险源、危险类型和可能的危险程度及确定其主要危险源。

风险识别主要对物质和生产过程进行识别。

2.1 物质危险性识别
2.1.1 天然气理化性质
天然气理化性质见下表：
2.1.3 甲烷化学性质
一、甲烷的理化常数见表4。

表4 甲烷理化常数表
二、对环境的影响
1、健康危害
侵入途径：吸入。

健康危害：甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。

当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。

若不及时脱离，可致窒息死亡。

皮肤接触液化本品，
可致冻伤。

2、毒理学资料及环境行为
毒性：属微毒类。

允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。

有单纯性窒息作用，在高浓度时因缺氧窒息而引起中毒。

空气中达到25～30%出现头昏、呼吸加速、运动失调。

急性毒性：小鼠吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用；兔吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用。

危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。

与五氧化溴、氯气、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其它强氧化剂接触剧烈反应。

燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳。

三、现场应急监测方法
无。

四、实验室监测方法
气相色谱法《空气中有害物质的测定方法》(第二版)，杭士平编
可燃溶剂所显色法；容量分析法《水和废水标准检验法》第20版(美)。

五、环境标准
前苏联车间空气中有害物质的最高容许浓度300mg/m3。

2.2营运期潜在风险性识别
⑴营运过程风险识别
本项目不存在生产过程，燃气热风炉为非压力容器，不属于风险源。

由于热风炉房内管道与燃气热风炉接口处安装泄漏报警装置，故热风炉房内风险很小。

管道与大气存在压差，因此，表现出的环境风险主要是热风炉房外燃气泄漏。

结合本项目的特点，主要设备对其危险性识别见表5。

表5 设备泄漏危险识别
⑵风险类型
综上所述，本项目的主要风险为燃气管道泄漏，进而可能引起火灾及爆炸。

3 最大可信事故及源项分析
3.1 最大可信事故
任何一个系统，存在各种潜在的的事故危险。

风险评价不可能对每个事故均作环境影响风险计算和评价。

为了评估系统风险的可接受程度，通常在风险评价中筛选出系统中具有一定发生概率，其后果又是灾难性的事故，且其风险值为最大的事故——即最大可信事故灾害事故，作为评价对象。

本项目的最大可信事故灾害为燃气管道破损造成天然气的泄漏。

《导则》规定最大可信事故概率的确定方法有事故树、事故树分析法及类比法。

本项目通过类比相关燃气管道资料，确定其燃气泄漏的最大可信事故概率为
7.5×10-5。

3.2 源项分析
3.2.1 泄漏源项分析
根据有关资料统计，类似装置发生的事故大致分为火灾、爆炸、泄漏三种类型。

主要是由于生产因素造成的，这三类生产事故中，违章操作占29.6%，设备损坏、缺陷故障占14.9%。

在生产事故中，有39.9%的事故发生在检修期间，必须从生产和管理方面采取综合措施预防事故的发生。

燃气泄漏主要是由输气管道出现裂缝所致，引发泄漏事故发生的原因主要有以下几个方面：
①设备设计或制造材质不符合要求；
②输送管道及反应装置老化、年久失修，并勉强使用；
③猛烈撞击；
④机械故障；
⑤违章操作。

事故发生的特点：
⑴突发性：没有预兆，在瞬间发生。

⑵不定性：可发生在任何时间、任何过程（输送和使用过程）中。

⑶危害的广泛性：天然气泄漏不仅危害工厂操作人员的健康，如果泄漏量及挥发量大，会给周围附近居民及其家畜或农作物带来危害。

由上述可见，拟建项目必须从输送和管理等各方面采取综合措施，预防事故的发生。

3.2.2 泄漏量计算
天然气泄漏速率Q G按下式计算：
式中：Q G——气体泄漏速度，kg/s；
P——容器压力，Pa；
C d——气体泄漏系数；当裂口形状位圆形时取1.00，三角形时取0.95，长方形时取0.90；
A——裂口面积，m2；
M——分子量；
R——气体常数，J/(mol·k)；
T G——气体温度，K；取8.315；
κ——气体的绝热指数（热容比），即定压热容Cp与定容热容CV之比。

Y ——流出系数，对于临界流Y=1.0对于次临界流按下式计算：
根据上式计算结果，各种不同情况下的最大泄漏速率见表6。

表6中是一种理想状态下的燃气管道的泄漏速率，即在燃气管道最大压力且压
力不变。

但在实际情况中，随着天然气的泄漏，燃气管道的压力会随之下降，泄漏速率也会下降。

以圆形裂口为例，泄漏时间见表7。

表7 圆形裂口泄漏时间
4后果计算
4.1泄漏后果判断
任何一种泄漏，因为诸多因素会产生多种不同后果，对其后果的判断采用“事故判断图”进判断其可能产生的后果。

根据风险识别及分析，对照
“事故情况判断图”可知，本项目发生泄漏时产生的后果有：与空气混合能形成爆炸性混合物。

4.2 风险事故影响
4.2.1 天然气泄漏影响
天然气中甲烷占95%以上，甲烷广泛存在于大自然中，当非化石的有机物质经过厌氧腐烂量，会产生富含甲烷的气体，这种气体就被称作生物气（沼气）。

生物气
图2 事故情况判断图
的来源地包括森林和草地间沼泽、垃圾填埋场、下水道中的淤泥、粪便由细菌的厌氧分解而产生。

此外生物涨气也产生甲烷，如牛羊等动物会产生。

据有关资料统计每年因细菌分解产生的甲烷达1亿吨，甲烷在空气中遇到臭氧与之发生反应生成二氧化碳和水。

由于甲烷密度相对于空气为0.55，在正常情况下，泄漏的甲烷会迅速上升，对周围环境影响很小。

4.2.2 天然气喷射燃烧影响
天然气在泄漏过程中，由于输气管道内压力比较大，会向外喷射，当遇到火源时，会产生喷射燃烧。

喷射火产生的辐射热会给周围的人员和财产造成一定的损失。

喷射火由沿喷射中心线的一系列辐射出相等热量Q p的辐射源组成，火焰中某一点到接受距离为r时，则辐射通量I为：
I= X g·Q p/4πr2（W/m2）
式中：X g——发射率，取0.2；Q p——火焰某点P的辐射热。

Q p=ηQH c
式中：η——效率因子，取0.5；H c——燃烧热，J/kg；Q——释放速率，kg/s。

喷射火总的热通量为其各点辐射的累积和，点源个数为n，对于危险评价而言n取5即可。

假设裂口为圆形几种不同泄漏面积泄漏喷射燃烧情况下的热辐射见表8。

表8 喷射火热辐射值(kW/m2)
火灾是火通过放出辐射热影响周围环境，如果辐射足够大时，可以引起其他可燃物燃烧，生物也可能被点燃，因此辐射热造成的损害可以由接受热辐射能量的大小来衡量。

标准的计量方法是以单位面积在接触时间内所接触的能量大小来衡量，另一等效方法是用单位面积受到辐射的功率大小来计算，火球危害级别划分及不同辐射通量对应的损害情况见表9。

表9 辐射通量对应的损害结果
由表8和表9可知，喷射火的热辐射会随着接受点距离及火源的扩大呈几何级数下降，两种裂口的热辐射危害级别最低距离限值见表10。

表10 危害级别最低距离限值(m)
4.2.3 天然气爆炸影响结果
爆炸是突发性的能量释放，是可燃气团燃烧的两种后果之一，造成大气中破坏性的冲击波，爆炸造成的损害半径Rs按照下式计算：
Rs＝Cs（NEe）1/3。

式中：Rs—损害半径；
Ee—爆炸总能量，Ee＝HcM（Hc为燃烧热，J/kg；M为易燃物的排放量，kg）；
N—效率因子，由公式求得：
N＝Ne×Nm；
式中：Ne—燃料浓度，所造成损耗的比例，一般取30％；
Nm—燃料燃烧的机械能效率，对限制爆炸可取33％，非限制性爆炸可取18％；
Cs—经验常数，单位kJ/m3，爆炸冲击波危害级别划分及Cs和损害水平的关系见表11。

表11 C s值与爆炸的损害等级之间的关系
天然气一旦发生泄漏，将扩散到广阔的区域，形成弥漫相当大空间的云状可燃性气体混合物，经过一段延滞时间后，可燃蒸气云被点燃，由于存在某些特殊原因和条件，火焰加速传播，产生危险的爆炸冲击波超压，发生蒸气云爆炸。

4.2.4爆炸后产生气体影响
天然气爆炸后会产生二氧化碳、水蒸气，浓度较高时存在一定风险。

二氧化碳在低浓度时，对呼吸中枢呈兴奋作用，高浓度时则产生抑制甚至麻痹作用。

中毒机制中还兼有缺氧的因素。

人进入高浓度二氧化碳环境，在几秒钟内迅速昏迷倒下，反射消失、瞳孔扩大或缩小、大小便失禁、呕吐等，更严重者出现呼吸停止及休克，甚至死亡。

一、应急处理处置方法:
1、泄漏应急处理
迅速撤离污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。

建议应急处
理人员戴自给正压式呼吸器，穿一般作业工作服。

尽可能切断泄漏源。

合理通风，加速扩散。

如有可能，即时使用。

漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。

2、防护措施
呼吸系统防护：一般不需特殊防护。

高浓度接触可佩戴空气呼吸器。

眼睛防护：一般不需特殊防护。

身体防护：穿一般作业工作服。

手防护：戴一般作业防护手套。

其它：避免高浓度吸入。

3、急救措施
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。

保持呼吸道通畅。

如呼吸困难，给输氧。

如呼吸停止，立即进行人工呼吸。

就医。

5风险计算和评价
⑴环境风险可接受水平标准
环境风险事故具有一定程度的不确定性，因此对风险事故后果的预测就存在着极大的不确定性，常用风险值表示，风险值是风险表征量，包括事故的发生概率和事故的危害程度。

根据风险定义：
⎪
⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎭
⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛每次事故后果危害程度单位时间事故数概率时间后果风险
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=半致死百分率区人口数×50%×事故发生概率×天气出现概率 风险的单位多采用“死亡/年”。

通常事故危害所致风险水平可分为最大可接受水平和可忽略水平。

在工业和其它活动中，各种风险水平及其可接受程度见表12。

石油化工工业具有高温、高压、易燃、易爆和有毒化学品众多等特征，所以，石油工业为高风险行业，有资料表明各国石油化工工业可接受风险值并提出推荐值，具体值见表13。

该可接受风险值为石油化工工业厂内生产安全可接受的风险值，但目前无环境风险值可借鉴，因此本次评价以该数值作为环境风险可接受的风险值。

⑵环境风险可接受水平计算
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：
≤则认为本项目的建设，风险水平是可以接受的。

R R
max
L
>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R R
L
max
目的建设是不可接受的。

本项目环境风险可接受水平是通过类比相关燃气管道输送资料，确定其天然气泄漏的最大可信事故概率为7.5×10-5。

正常生产情况下，以项目所在地人口密度作为计算参数进行风险可接受水平分析。

根据对项目所在地的调查可知，项目所在地人口密度为0.002人/m2。

危害值计算以最大危害事件：泄漏物爆炸事件为标的计算爆炸时半致死百分率区内死亡人数，计算按以下经验公式计算：
B=死亡人数/事故次数=r·人口密度·爆炸至死面积
B = r·人口密度·πr死亡半径2
r为经验系数，0.05-0.2（本项目取0.1）
经计算，爆炸时半致死百分率区内死亡人数为0.246人/次事故；
风险值（死亡/年）=半致死百分区人口数×50%×事故发生概率×出现不利天气概率，在D稳定度情况下，当出现静风时，泄漏物因质量蒸发形成气态物与空气混合最易发生爆炸，因此选取D稳定度下静风天气为最不利的气象条件，本地区静风出现频率为15%，D稳定度出现频率为12.51%。

经计算，项目的最大风险为 4.5×10-5/年，小于化工行业可接受的风险值8.33×10-5/年。

因此，本项目最大可信事故风险是可接受的。

由厂区风险值可知，企业应加强风险防范措施，降低项目的风险。

6风险防范措施
6.1风险管理及减缓措施
天然气的使用必然伴随潜在的危害，如果安全措施水平高，则事故的概率必然会降低，但不会为零。

一旦发生事故，需要采取工程应急措施，控制和减小事故危害。

生产上要贯彻“安全第一、预防为主的”的方针，工作的重点应放在预防上。

6.2 风险管理
该项目的风险管理以预防为主，主要防治对策见表14。

表14 预防措施
6.3 应急预案
根据本环境风险分析的结果，对于本项目可能造成环境风险的突发性事故制定应急预案纲要，见表15，供项目决策人参考。

表15 环境风险突发事故应急预案
6.4应急处理方法
1、泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。

切断火源。

建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。

尽可能切断泄漏源。

合理通风，加速扩散。

喷雾状水稀释、溶解。

构筑围堤并且挖坑收容产生的大量废水。

如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。

也可以将漏气的容器移至空旷处，注意通风。

漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。

2、防护措施
呼吸系统防护：一般不需要特殊防护，但建议特殊情况下，佩带自吸过滤式防毒面具(半面罩)。

眼睛防护：一般不需要特别防护，高浓度接触时可戴安全防护眼镜。

身体防护：穿防静电工作服。

手防护：戴一般作业防护手套。

其它：工作现场严禁吸烟。

避免长期反复接触。

3、急救措施
皮肤接触：若有冻伤，就医治疗。

吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。

保持呼吸道通畅。

如呼吸困难，给输氧。

如呼吸停止，立即进行人工呼吸。

就医。

灭火方法：切断气源。

若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。

喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。

灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。

7 风险评价结论
阜新市鲁花浓香花生油有限公司新建燃气热风炉项目投资203万元人民币。

由于天然气中甲烷属于易燃物质，具有一定的危险性，根据有关规定对本项目进行环境风险专项评价编制工作。

本专项评价通过对新邱区场站进行风险识别，确定最大可信事故及危险源项，通过后果计算和风险计算，提出风险管理及减缓措施。

本项目环境风险结论如下：
一、本项目所涉及的天然气属于易燃物质，且长期处在高压环境下，危险物质属于一般危险源，具有一定的危险性；
二、通过对本项目的危险性识别，确定主要风险为泄漏，进而可能引起火灾及爆炸，爆炸产生二氧化碳和水蒸气，二氧化碳浓度较高时具有一定危险性；
三、通过类比相关燃气管道输送资料，确定其天然气泄漏的最大可信事故概率为7.5×10-5；
四、项目的最大风险为4.5×10-5/年，小于化工行业可接受的风险值8.33×10-5/年。

因此，本项目最大可信事故风险是可接受的。

五、天然气的泄漏对环境影响很小；圆形裂口泄漏面积为0.1cm2的情况下，危害级别由A到E的最低距离11.4m~55m之间，圆形裂口泄漏面积为1cm2的情况下，危害级别由A到E的最低距离35.9m~173.9m之间；爆炸对人员安全的半径为大于40.6m，对建筑物的安全半径为大于10.3m；
总之，由于风险评价具有高度的不确定性和可变性，风险管理也很难提供绝对的解决办法，因此在风险评价的基础上，风险管理部门，尤其是风险的源头，应当考虑风险存在的所有因素，才能很好的防范各种风险的发生。

针对本项目来讲，危害和危险因素虽然比较多，但是如果做好风险与安全管理的防范工作，尤其是做好施工期和运行期的安全管理工作，从源头杜绝一切风险事故的发生，从而使得风险发生时的影响最小化，则项目的建设从资源、环境和经济的角度考虑是合理、可行和安全的。