文/楊國(guó)梁
(本文作者單位為中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院,本文由全國(guó)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書處供稿)
編輯 包冬冬
2014 年12 月23 日,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)在《關(guān)于下達(dá)2014 年第二批國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》(國(guó)標(biāo)委綜合〔2014〕89 號(hào))文件中,下達(dá)了《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防護(hù)距離確定方法》(正式公布時(shí)為GB/T 37243—2019《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防護(hù)距離確定方法》,以下簡(jiǎn)稱《確定方法》)的制定計(jì)劃,項(xiàng)目編號(hào)為20141867-T-450,由中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院、中石化青島安全工程研究院、北京理工大學(xué)等3 家單位共同起草編制,由中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院擔(dān)任主編。
本標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)比較借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)做法,綜合考慮我國(guó)危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)監(jiān)管現(xiàn)狀和裝置自身危險(xiǎn)特性,在近年來(lái)開展的專題研究和大量試點(diǎn)驗(yàn)證工作的基礎(chǔ)上,提出了針對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施的外部安全防護(hù)距離計(jì)算方法,通過(guò)進(jìn)一步規(guī)范相關(guān)方法的使用,提高確定外部安全防護(hù)距離的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。
2010 年8 月,中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院正式啟動(dòng)《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置外部安全防護(hù)距離》課題研究工作,歷時(shí)兩年科研攻關(guān),多次組織相關(guān)行業(yè)專家以及重點(diǎn)企業(yè)代表對(duì)研究進(jìn)行研討,相關(guān)成果于2014 年5 月7 日以《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置個(gè)人可接受風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)和社會(huì)可接受風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)(試行)》[原國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局公告(2014 年第13 號(hào)),以下簡(jiǎn)稱“13號(hào)公告”]的形式予以公布。
13 號(hào)公告發(fā)布后,經(jīng)過(guò)3 年多的應(yīng)用,相關(guān)方法在多個(gè)大型危險(xiǎn)化學(xué)品項(xiàng)目搬遷,新建大型危險(xiǎn)化學(xué)品項(xiàng)目選址規(guī)劃進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)編制組收集了實(shí)際應(yīng)用中的反饋意見,在原公告的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改完善,形成了《確定方法》征求意見稿。
2017 年7 月27 日,《確定方法》征求意見稿通過(guò)時(shí)為國(guó)家安全監(jiān)管總局和中國(guó)化學(xué)品安全協(xié)會(huì)網(wǎng)站向社會(huì)公開征求意見。此次公開征求意見共收到意見118 條,采納49 條,部分采納9 條,標(biāo)準(zhǔn)修改完善后形成《確定方法》送審稿。
2017 年10 月28 日,全國(guó)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)化學(xué)品安全分技術(shù)委員會(huì)針對(duì)《確定方法》送審稿組織召開了標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì),根據(jù)會(huì)上委員和專家意見修改后形成《確定方法》(報(bào)批稿)。
2019 年2 月25 日,《確定方法》正式發(fā)布,2019 年6 月1 日實(shí)施。
本次標(biāo)準(zhǔn)編制的主要原則包括3個(gè)方面,一是重點(diǎn)有效減小危險(xiǎn)化學(xué)品事故對(duì)社會(huì)公共安全造成的影響;二是充分考慮危險(xiǎn)化學(xué)品的危險(xiǎn)特性,重點(diǎn)補(bǔ)充當(dāng)前國(guó)內(nèi)在爆炸品、氣體火災(zāi)、氣體中毒事故方面外部安全防護(hù)距離設(shè)置方面的不足;三是在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)外安全距離確定方法的先進(jìn)理念和技術(shù)方法。
第一章范圍,明確本標(biāo)準(zhǔn)適用和不適用的裝置和設(shè)施類型,與現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行銜接。第二章規(guī)范性引用文件,羅列了本標(biāo)準(zhǔn)條文中引用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》等。第三章術(shù)語(yǔ)和定義,對(duì)爆炸物、有毒氣體、易燃?xì)怏w、外部安全防護(hù)距離等進(jìn)行定義。第四章外部安全防護(hù)距離確定流程,對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)提出的事故后果法和定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法的適用范圍,不同類型危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施在方法選擇方面的流程等提出了具體要求。第五章事故后果法,對(duì)事故后果法的計(jì)算程序、基礎(chǔ)資料收集、最嚴(yán)重事故情景確定、事故后果計(jì)算公式、不同類型防護(hù)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的空氣沖擊波超壓安全閾值提出了具體要求。
爆炸品不需要借助外界提供氧,僅靠自身的物質(zhì)就可以發(fā)生瞬間整體爆炸,對(duì)外界造成危害的時(shí)間很短,防護(hù)目標(biāo)處人員沒(méi)有采取撤離疏散等應(yīng)急措施的可能,并且爆炸事故造成的社會(huì)負(fù)面影響較大。基于以上因素,需要單獨(dú)作為一類,選取最為嚴(yán)格的事故后果法確定外部安全防護(hù)距離,這樣可以最大限度地保護(hù)周邊居民和公共財(cái)產(chǎn)的安全。
第六章定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法,對(duì)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法的計(jì)算程序,單元確定要求,計(jì)算流程,危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施外部安全防距離提出了具體要求。下面作詳細(xì)介紹。
定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法適用于涉及有毒氣體或易燃?xì)怏w,且其設(shè)計(jì)最大量與GB 18218—2018《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》中規(guī)定的臨界量比值之和大于或等于1 的危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施確定外部安全防護(hù)距離。此類裝置規(guī)模通常較大,工藝復(fù)雜多樣,不同裝置之間事故影響范圍差別較大,在選取外部安全防護(hù)距離確定方法時(shí),既要考慮科學(xué)性又要考慮針對(duì)性,因此推薦選用在發(fā)達(dá)國(guó)家已被廣泛應(yīng)用的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法。
定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(簡(jiǎn)稱QRA)也稱為概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(PRA),是一種對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評(píng)估的重要技術(shù)手段。該方法通過(guò)對(duì)系統(tǒng)或設(shè)備失效概率和失效后果進(jìn)行分析,將風(fēng)險(xiǎn)表征為事故發(fā)生頻率和事故后果的乘積,并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的可疊加性,充分考慮了危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)儲(chǔ)存裝置的所有潛在事故,得到的最終風(fēng)險(xiǎn)結(jié)論里既體現(xiàn)了高頻率、小規(guī)模、低損失的事故場(chǎng)景,又包含了低頻率、大規(guī)模、高損失的重大事故場(chǎng)景。目前,許多歐盟國(guó)家都在塞維索法令(The Seveso II Directive)第九章要求提交的安全報(bào)告中采用QRA 方法,用以當(dāng)局了解重大危險(xiǎn)源產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)增量以及決策重大危險(xiǎn)源附近的土地開發(fā)是否可容許。
第一步為收集資料數(shù)據(jù)。定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是一個(gè)技術(shù)復(fù)雜的過(guò)程,需要收集整理和分析的數(shù)據(jù)量較大,因此需要一個(gè)由各方面專業(yè)人員組成的團(tuán)隊(duì)才能很好地完成。其中安全工程師、工藝工程師、設(shè)備工程師、熟悉計(jì)算模型的人員是必需的。
第二步為確定評(píng)估單元。危險(xiǎn)辨識(shí)主要運(yùn)用系統(tǒng)分析方法對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域進(jìn)行危險(xiǎn)辨識(shí),以確定哪些易燃、易爆和有毒物質(zhì)存在重大事故風(fēng)險(xiǎn),哪些工藝故障或錯(cuò)誤容易產(chǎn)生非正常情況并存在重大事故風(fēng)險(xiǎn)。為避免過(guò)大的計(jì)算量,需通過(guò)一定的篩選方法選擇出對(duì)整個(gè)系統(tǒng)影響較大、風(fēng)險(xiǎn)較高的設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。
第三步為泄漏場(chǎng)景辨識(shí)、分析事故概率。危險(xiǎn)化學(xué)品的泄漏是產(chǎn)生火災(zāi)、爆炸、中毒等事故的根源。對(duì)裝置的事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行頻率分析,以評(píng)估其發(fā)生各種場(chǎng)景事故的可能性。每個(gè)單一場(chǎng)景的頻率分析主要包括設(shè)備設(shè)施基礎(chǔ)泄漏頻率的分析、泄漏后事故場(chǎng)景的頻率和點(diǎn)火可能性的分析等。
第四步為分析事故后果。后果分析主要評(píng)估各種潛在場(chǎng)景事故發(fā)生后造成的后果嚴(yán)重程度。后果分析基于事故后果傷害模型,得到熱輻射、沖擊波超壓或毒物濃度等隨距離變化的規(guī)律,然后與相應(yīng)的傷害準(zhǔn)則進(jìn)行比較,得出每一種場(chǎng)景事故后果影響的范圍。
第五步為計(jì)算個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算是在頻率和后果分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的可疊加特性,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)擬和計(jì)算,得到個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)表征是在危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置周邊個(gè)人,每年受危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置的影響而預(yù)期增加的死亡風(fēng)險(xiǎn),距離裝置越近,面臨的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)越高,通常用裝置周邊的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線表示,如圖1 所示。社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)是危化品裝置對(duì)周邊一定范圍內(nèi)社會(huì)公眾整體影響,是對(duì)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)的必要補(bǔ)充,衡量危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置造成社會(huì)公眾群死群傷事故風(fēng)險(xiǎn),通常用F-N 曲線表示,如圖2 所示。
圖1 個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線示意圖
圖2 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線示意圖(F-N曲線)
第六步為確定外部安全防護(hù)距離。裝置周圍可能存在多個(gè)防護(hù)目標(biāo),應(yīng)逐一按照防護(hù)目標(biāo)的類型,查找GB 36894—2018《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)》中對(duì)應(yīng)的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn),結(jié)合企業(yè)周邊的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線圖,確定每一處防護(hù)目標(biāo)的外部安全防護(hù)距離是否滿足要求。依據(jù)GB 36894—2018《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)》中社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn),對(duì)裝置周圍所有防護(hù)目標(biāo)面臨的整體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,根據(jù)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)線(F-N曲線)進(jìn)入社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)的區(qū)域,判斷項(xiàng)目的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)水平是否可接受。
確保重大危險(xiǎn)源與周邊防護(hù)目標(biāo)之間保持合理的安全距離,是國(guó)際預(yù)防重大工業(yè)事故相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的核心之一。結(jié)合事故后果模擬和定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的技術(shù)確定危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置的外部安全防護(hù)距離,在英國(guó)、德國(guó)、荷蘭、美國(guó)相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)中都有體現(xiàn)(見表1),本標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中,采用了目前國(guó)際上先進(jìn)的理念,并借鑒了多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)成的廣泛共識(shí)。
表1 目前部分國(guó)家采用的外部安全防護(hù)距離確定方法
目前,國(guó)內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)最為常用的安全距離要求主要為防火間距和衛(wèi)生防護(hù)距離等。
防火間距的代表性標(biāo)準(zhǔn)有GB 50160—2008《 石 油 化 工 企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》(2018 年版)、GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2018 年版),防火間距的典型定義為“防止著火建筑的輻射熱在一定時(shí)間內(nèi)引燃相鄰建筑,且便于消防撲救的間隔距離”。防火間距的設(shè)置主要考慮小規(guī)模、高頻率的小型火災(zāi)事故,并沒(méi)有考慮毒性氣體泄漏和可燃?xì)怏w爆炸事故的危害。
衛(wèi)生防護(hù)距離的代表性標(biāo)準(zhǔn)有GB 8195—2011《石油加工業(yè)衛(wèi)生防護(hù)距離》(已作廢),典型定義為“正常生產(chǎn)條件下,散發(fā)無(wú)組織排放大氣污染物的生產(chǎn)裝置、‘三廢’處理設(shè)施等的邊界至居住區(qū)邊界的最小距離?!毙l(wèi)生防護(hù)距離的設(shè)置主要考慮的是正常生產(chǎn)過(guò)程中污染物長(zhǎng)期排放對(duì)周邊人員的健康影響。
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的外部安全防護(hù)距離,只用于限定危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施與廠區(qū)外部防護(hù)目標(biāo)之間的安全防護(hù)距離,主要目的是減小該類裝置設(shè)施發(fā)生火災(zāi)、爆炸、毒氣泄漏等重大事故對(duì)周邊社會(huì)公眾的影響。考慮的是事故狀態(tài)下,該類裝置設(shè)施周邊社會(huì)公眾的人身安全,并不針對(duì)環(huán)境危害和正常生產(chǎn)對(duì)周邊人員長(zhǎng)期、慢性的健康問(wèn)題。
在13 號(hào)公告試行2 年的基礎(chǔ)上,對(duì)部分方法進(jìn)行了調(diào)整。
一是刪除原13 號(hào)公告中第三種方法——危險(xiǎn)指數(shù)法。原危險(xiǎn)指數(shù)法適用于不涉及重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝,危險(xiǎn)化學(xué)品數(shù)量不構(gòu)成重大危險(xiǎn)源,毒性氣體或易燃?xì)怏w數(shù)量較少的小型危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置。該類生產(chǎn)、儲(chǔ)存裝置的危險(xiǎn)化學(xué)品數(shù)量較少,工藝簡(jiǎn)單,危害類型主要為易燃液體池火災(zāi)和固體火災(zāi)。針對(duì)這類事故場(chǎng)景的安全距離,在現(xiàn)行的GB 50160—2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》(2018 年版)、GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2018 年版)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都有針對(duì)性的要求,并通過(guò)驗(yàn)算和近年來(lái)事故的驗(yàn)證,可以滿足避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大的目的。因此,從實(shí)際出發(fā),避免與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范出現(xiàn)不必要的交叉和沖突,刪除了原13 號(hào)公告中第三種方法——危險(xiǎn)指數(shù)法,執(zhí)行現(xiàn)行國(guó)家法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有關(guān)消防防火間距、安全距離的要求。
二是修改了原13 號(hào)公告中,事故后果法對(duì)所有防護(hù)目標(biāo)統(tǒng)一設(shè)置2 kPa 為安全閾值的要求。在參考GB 36894—2018《危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)存設(shè)施可接受風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)》中防護(hù)目標(biāo)分類的基礎(chǔ)上,結(jié)合法國(guó)、意大利、愛爾蘭、德國(guó)以及我國(guó)GB 50089—2018《民用爆炸物品工程設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的閾值設(shè)置,對(duì)不同類型防護(hù)目標(biāo)的閾值進(jìn)行了細(xì)化,其中對(duì)于高敏感場(chǎng)所、重要目標(biāo)和一類防護(hù)目標(biāo)的閾值設(shè)置為2 kPa,該閾值為對(duì)建筑物基本無(wú)破壞的上限;對(duì)于二類防護(hù)目標(biāo)的閾值設(shè)置為5 kPa,為對(duì)建筑物造成次輕度破壞(2 ~9 kPa)的中等偏下閾值,有可能造成玻璃破碎,瓦屋面少量移動(dòng),內(nèi)墻面抹灰少量掉落;對(duì)于三類防護(hù)目標(biāo)的閾值設(shè)置為9 kPa,該閾值為造成建筑物次輕度破壞(2 ~9 kPa)的上限閾值,有可能造成房屋建筑物部分破壞不能居住,鋼結(jié)構(gòu)的建筑輕微變形,對(duì)鋼筋混凝土柱無(wú)損壞。以上閾值基本不會(huì)對(duì)室外人員造成直接死亡。