2015年環(huán)境影響評價師《技術(shù)方法》章節(jié)講義2.3

　第三節(jié)事故風險源項分析

　　源項分析是建設(shè)項目環(huán)境風險評價的基礎(chǔ)工作之一，其準確度直接關(guān)系環(huán)境風 險評價的質(zhì)量。環(huán)境風險評價的源項分析與安全評價的分析方法相同，但目的和側(cè)重點不同。安全評價通過源項分析，了解整個系統(tǒng)中潛在危險，找出事故原因和規(guī) 律、發(fā)生概率，從而對系統(tǒng)進行調(diào)整和改進，消除潛在危險，以達到系統(tǒng)的安全最 優(yōu)化。建設(shè)項目環(huán)境風險評價中的源項分析是通過對建設(shè)項目的潛在危險識別及事故概率計算，篩選出最大可信事故，估算危險化學品泄漏量。在此基礎(chǔ)上進行后果分析，確定該項目風險度，與相關(guān)標準比較，評價能否達到環(huán)境可接受風險水平。

　　源項分析的目的是通過對建設(shè)項目進行危害分析，確定最大可信事故、發(fā)生概率和危險性物質(zhì)泄漏量。

　　一、源項分析步驟

　　源項分析是建設(shè)項目環(huán)境風險評價中最重要也是最困難的工作。源項分析的范 圍和對象是建設(shè)項目所包含的所有工程系統(tǒng)，從物質(zhì)、設(shè)備、裝置、工藝到與之相關(guān)的其他單元。這個過程既包含整個項目，又是其中一部分。通常將源項分析分為 兩個階段，前一階段以定性分析為主，后一階段以定量為主。一般認為源項分析包 括以下幾個步驟：

　　(1) 劃分各功能單元。

　　通常按功能劃分建設(shè)項目工程系統(tǒng)，一般建設(shè)項目有生產(chǎn)運行系統(tǒng)、公用工程 系統(tǒng)、儲運系統(tǒng)、生產(chǎn)輔助系統(tǒng)、環(huán)境保護系統(tǒng)、安全消防系統(tǒng)等。將各功能系統(tǒng)劃分為功能單元，每一個功能單元至少應(yīng)包括一個危險性物質(zhì)的主要貯存容器或管 道。并且每個功能單元與所有其他單元有分隔開的地方，即有單一信號控制的緊急 自動切斷閥。

　　(2) 篩選危險物質(zhì)，確定環(huán)境風險評價因子。

　　分析各功能單元涉及的有毒有害、易燃易爆物質(zhì)的名稱和貯量，主要列出各單 元所有容器和管道中的危險物質(zhì)清單，包括物料類型、相態(tài)、壓力、溫度、體積或重量。

　　(3) 事故源項分析和最大可信事故篩選。

　　根據(jù)清單，?用事件樹或事故樹法，或類比分析法，分析各功能單元可能發(fā)生 的事故，確定其最大可信事故和發(fā)生概率。

　　(4) 估算各功能單元最大可信事故泄漏量和泄漏率。

　　二、泄漏量計算

　　1. 泄漏設(shè)備分析

　　不論建設(shè)期，還是施工期，由于設(shè)備損壞或操作失誤引起有毒有害、易燃易爆 物質(zhì)泄漏，將會導致火災(zāi)、爆炸、中毒，繼而污染環(huán)境，傷害廠外區(qū)域人群和生態(tài)。因此泄漏分析是源項分析的主要對象。泄漏必然涉及設(shè)備，在建設(shè)項目環(huán)境風險評 價中只有少數(shù)幾種類型生產(chǎn)設(shè)備是泄漏的重要源。可概括為以下10種設(shè)備類型：

　　(1) 管道。包括管道、法蘭、接頭、彎管，典型泄漏事故為法蘭泄漏、管道泄漏、接頭損壞。

　　(2) 撓性連接器。包括軟管、波紋管、鉸接臂，典型泄漏事故為破裂泄漏、接頭泄漏、連接機構(gòu)損壞。

　　(3) 過濾器。包括濾器、濾網(wǎng)，典型事故為濾體泄漏和管道泄漏。

　　(4) 閥。包括球閥、栓、阻氣門、保險、蝶型閥，典型事故為殼泄漏、蓋孔 泄漏，桿損壞泄漏。

　　(5) 壓力容器、反應(yīng)槽。包括分離器、氣體洗滌器、反應(yīng)器、熱交換器、火焰加熱器、接受器、再沸器，典型事故為容器破裂泄漏、進入孔蓋泄漏、噴嘴斷裂、 儀表管路破裂、內(nèi)部爆炸。

　　(6) 泵。包括離心泵、往復(fù)泵，典型事故為機殼損壞、密封壓蓋泄漏。

　　(7) 壓縮機。包括離心式壓縮機、軸流式壓縮機、往復(fù)式/活塞式壓縮機，典 型事故為機殼損壞、密封套泄漏。

　　(8) 貯罐。包括貯罐連接管部分和周圍的設(shè)施，典型事故為容器損壞，接頭泄漏。

　　(9) 貯存器。包括壓力容器、運輸容器、冷凍運輸容器、埋設(shè)的或露天貯存器，典型事故為氣爆、破裂、焊接點斷裂。

　　(10) 放空燃燒裝置/放空管。包括多岐接頭、氣體洗滌器、分離罐，典型事故為多岐接頭泄漏，或超標排氣。

　　2. 泄漏物質(zhì)性質(zhì)分析

　　對于環(huán)境風險分析，應(yīng)確定每種泄漏事故中泄漏的物質(zhì)性質(zhì)，與環(huán)境污染有關(guān) 的性質(zhì)有相(液體、氣體或兩相)、壓力、溫度、易燃性、毒性。由上述性質(zhì)結(jié)合 的幾種泄漏物在環(huán)境風險評價中特別重要，即：在常壓下的液體、受壓下的液化氣

　　CdApJ2(P_P°) + 2gh

　　a

　　式中:

　　-液體泄漏速度，kg/s;

　　-液體泄漏系數(shù)，此值常用0.6?0.64。 -裂口面積，m2;

　　容器內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa;

　　-環(huán)境莊力，Pa;

　　重力加速度，9.81 m/s2;

　　裂口之上液位高度，m。

　　本法的限制條件：液體在噴口內(nèi)不應(yīng)有急劇蒸發(fā)。 (2)氣體泄漏速率。

　　當氣體流速在音速范圍(臨界流)：

　　、?

　　+U

　　式中：一氣體泄漏速度,

　　P一容器壓力，Pa;

　　cd一氣體泄漏系數(shù)，

　　方形時取0.90;

　　A――裂口面積，m2;

　　M―一分子量;

　　kg/s;

　　當裂口形狀為圓形時取1.00，

　　三角形時取0.95,長

　　\Mk(

　　YCdAp

　　\RTr, I ^*+1

　　式中:

　　容器內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa;

　　-環(huán)境壓力，Pa;

　　氣體的絕熱指數(shù)(熱容比)，即定壓熱容C/7與定容熱容CV之比。

　　Po~

　　K~

　　假定氣體的特性是理想氣體，氣體泄漏速度Go按下式計算：

　　體、低溫下的液化氣體、加壓下氣體、沸液膨脹蒸氣爆炸物、有毒有害物的混合體。 3.泄漏量計算 (1)液體泄漏速率。

　　液體泄漏速度用柏努利方程計算：

　　(2-1)

　　(2-2)

　　當氣體流速在亞音速范圍(次臨界流):

　　Po ,

　　(2-3)

　　(2-4)

　　-氣體常數(shù)，J/(mobK);

　　R-

　　tg-

　　-氣體溫度，K;

　　(2-5)

　　?流出系數(shù)，對于臨界流7=1.0,對于次臨界流按下式計算:

　　Po1

　　K

　　X<1-Po(*-01

　　K2

　　> '2 "X'K+\(叫

　　(r-i)

　　-P - .P . _K-\_ _ 2 _

　　(3)兩相流泄漏。

　　假定液相和氣相是均勻的，且互相平衡，兩相流泄漏計算按下式:

　　(2-6)

　　?CdAyl2Pm(P-Pc)

　　式中:

　　0LG――兩相流泄漏速度，kg/S;

　　Cd――兩相流泄漏系數(shù)，可取0.8;

　　A――裂□面積，m2; p――操作壓力或容器壓力，Pa;

　　pc----- 臨界壓力，Pa,可取;?c=0.55/7;

　　pm――兩相混合物的平均密度，kg/m3，

　　液體蒸發(fā)的蒸氣密度，kg/m3;

　　液體密度，kg/m3;

　　-蒸發(fā)的液體占液體總量的比例，由下式計算:

　　-兩相混合物的定壓比熱，J/(kg.K);

　　-兩相混合物的溫度，K;

　　-液體在臨界壓力下的沸點，K;

　　?液體的汽化熱，J/kg。

　　當FV>1時，表明液體將全部蒸發(fā)成氣體，這時應(yīng)按氣體泄漏計算;如果Fv 很小，則可近似地按液體泄漏公式計算。

　　(4)泄漏液體蒸發(fā)。

　　泄漏液體的蒸發(fā)分為閃蒸蒸發(fā)、熱量蒸發(fā)和質(zhì)量蒸發(fā)三種，其蒸發(fā)總量為這三種蒸發(fā)之和。

　?、匍W蒸量的估算。

　　蒸發(fā)的液體占液體總量的比例;

　　f 二a

　　式中：cp- Tl- Tb~ H~

　　-液體的定壓比熱，J/(kg_K);

　　?泄漏前液體的溫度，K;

　　?液體在常壓下的沸點，K;

　　液體的汽化熱，J/kg。

　?、跓崃空舭l(fā)估算。

　　當液體閃蒸不完全，有一部分液體在地面形成液池，并吸收地面熱量而汽化稱為熱量蒸發(fā)。熱量蒸發(fā)的蒸發(fā)速度搡按下式計算：

　　速度，kg/s;

　　_環(huán)境溫度，K;

　　-沸點溫度;K;

　　-液池面積，m2;

　　-液體汽化熱，J/kg;

　　-表面熱導系數(shù)(表2-10)，W/(m-K);

　　-表面熱擴散系數(shù)(表2-10), m2/s;

　　蒸發(fā)時間，So

　　表2-10某些地面的熱傳遞性質(zhì)

　　地面情況A/[W/(m*K)]a/ (m2/s)

　　水泥1.11.29 XI0-7

　　土地(含水8%)0.94.3X10-7

　　干闊土地0.32.3 XI O'7

　　濕地0.63.3X10-7

　　沙礫地2.5li.oxio-7

　?、圪|(zhì)量蒸發(fā)估算。

　　當熱量蒸發(fā)結(jié)束，轉(zhuǎn)由液池表面氣流運動使液體蒸發(fā)，稱之為質(zhì)量蒸發(fā)。

　　質(zhì)量蒸發(fā)速度搡按下式計算：

　　Q3=a>

　　式中：a――質(zhì)量蒸發(fā)速度，kg/s;

　　a, n 大氣穩(wěn)定度系數(shù)，見表2-11;

　　p――液體表面蒸氣壓，Pa;

　　R――氣體常數(shù)，J/(mol.K);

　　T0 環(huán)境溫度，K;

　　u----- 風速，m/s;

　　r――液池半徑，m。

　　表2-11大氣穩(wěn)定度系數(shù)

　　穩(wěn)定度條件na

　　不穩(wěn)定(A, B)0.23.846X10-3

　　中性(D)0.254.685X10―3

　　穩(wěn)定(E, F)0.35.285 X10~3

　　液池最大直徑取決于泄漏點附近的地域構(gòu)型、泄漏的連續(xù)性或瞬時性。有圍堰 時，以圍堰最大等效半徑為液池半徑;無圍堰時，設(shè)定液體瞬間擴散到最小厚度時, 推算液池等效半徑。

　?、芤后w蒸發(fā)總量的計算。

　　『p=2l 6+02,2 + 03,3 (2-13)

　　式中：灰p――液體蒸發(fā)總量，kg; e,――閃蒸蒸發(fā)速度，kg/s;

　　Q2---- 熱量蒸發(fā)速度，kg/s;

　　U――閃蒸蒸發(fā)時間，s; h――熱量蒸發(fā)時間，S;

　　03---- 質(zhì)量蒸發(fā)速度，kg/s;

　　h――從液體泄漏到液體全部處理完畢的時間，S。

　　三、最大可信事故概率確定

　　首先應(yīng)明確，最大可信事故概率的含義是所有可預(yù)測的概率不為零，不一定是 概率最大事故，但是危害最嚴重的事故概率，常用事件樹分析法確定事故概率。

　　事件樹分析法是一種邏輯演繹法，它在給定一個初因事件的情況下，分析該初因事件可能導致的各種事件序列的后果，從而定性與定量評價系統(tǒng)特性。事件樹可

　　以描述系統(tǒng)中可能發(fā)生的事件，是安全分析中的有效方法。世界銀行《工業(yè)污染事故評價技術(shù)手冊》把事件樹法推薦為事故泄漏后果分析方法?！督ㄔO(shè)項目環(huán)境風險 影響評價技術(shù)導則》也推薦了這種方法。一般泄漏事故有四種：易燃易爆氣體泄漏、 毒性氣體泄漏、可燃液體泄漏和毒性液體泄漏?？梢杂盟姆N典型事件樹形圖描述事故的各種后果，事件樹形圖每個分支點或每個節(jié)點，均展示出一個有關(guān)的泄漏問題。 例如有毒氣體事件樹形圖(圖2-5)。

　　圖2-5毒性氣體事件樹

　　事件樹的定量化是計算每條事件序列發(fā)生的概率。首先需確定初因事件發(fā)生頻率和各條事件概率，事件樹概率則由各條事件序列概率矩陣綜合計算分析求得。