張秀青

（大連市環(huán)境科學設計研究院，遼寧 大連 116023）

液化天然氣（LNG）是高效、優(yōu)質(zhì)、安全的清潔能源，其單位質(zhì)量發(fā)熱量高于單位質(zhì)量煤、焦碳的發(fā)熱量，與汽油、柴油的單位質(zhì)量發(fā)熱量相當。LNG氣化站是LNG 與空氣進行熱交換，發(fā)生相變，產(chǎn)生氣體，調(diào)壓后灌裝或由管網(wǎng)輸入各用戶的場站。LNG主要成分是甲烷，屬易燃物質(zhì)，一旦發(fā)生突發(fā)泄漏事故，往往與爆炸、火災相互引發(fā)，且發(fā)展迅猛，因此，對LNG相關項目進行環(huán)境風險評價是必要的。以某一擬建LNG氣化站項目的風險評價為例，對LNG氣化站項目風險評價要點進行實例分析。

1 LNG氣化站項目概況

項目建于某開發(fā)區(qū)，為新建項目，周邊1 km 范圍內(nèi)無居民等敏感目標存在。

工程建設內(nèi)容包括氣化區(qū)、儲罐區(qū)、調(diào)壓區(qū)、辦公樓、低壓配電間、高壓配電間、汽車衡等。氣化站主要設備包括LNG 儲罐、空溫式氣化器、卸車自增壓氣化器、空溫式儲罐升壓氣化器、蒸發(fā)氣體（BOG）空溫式加熱器、安全放散氣體（EAG）空溫式加熱器及加臭機撬塊等。LNG 氣化工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程Fig.1 Project flow chart

2 風險識別

環(huán)境風險識別范圍包括生產(chǎn)過程所涉及的物質(zhì)風險識別和生產(chǎn)設施風險識別。其中，生產(chǎn)設施風險識別范圍包括主要生產(chǎn)裝置、貯運系統(tǒng)、公用工程系統(tǒng)、工程環(huán)保設施及輔助生產(chǎn)設施等；生產(chǎn)過程所涉及的物質(zhì)風險識別范圍包括主要原材料及輔助材料、燃料、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程排放的“三廢”污染物等。

2.1 物質(zhì)風險性識別

依據(jù)HJ/T 169—2004《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》和GB 18218—2009《危險化學品重大危險源辨識》的判斷標準，對項目涉及的化學物質(zhì)（液化氣主要組分甲烷及加臭劑四氫噻吩）進行識別。危險性識別標準見表1，物質(zhì)性質(zhì)分別見表2和表3。

經(jīng)分析甲烷（天然氣主要成分）屬于《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》和《危險化學品重大危險源辨識》中列出的易燃物質(zhì)，風險類型為泄漏、火災和爆炸。同時，《危險化學品重大危險源辨識》中規(guī)定甲烷的臨界量為50 t，參照該標準中“未列舉的危險化學品類別及其臨界量”表，加臭劑四氫噻吩為閃點＜23 ℃的液體，臨界量（Q）為1 000 t，而該項目最大儲存量（q）為200 kg，其q/Q 值遠遠小于 1，并且其LC50（2 h，小鼠吸入）為27 000 mg/m3，屬于低毒物質(zhì)，因此不將其作為風險源進行進一步評價。

表1 物質(zhì)危險性識別標準Table 1 Material risk recognition standard mg/kg

2.2 生產(chǎn)、儲運系統(tǒng)風險識別

項目主要生產(chǎn)過程為氣化過程，生產(chǎn)裝置為各氣化器。根據(jù)物料性質(zhì)及工藝特點，生產(chǎn)裝置潛在的風險事故類型為LNG泄漏、火災和爆炸。

項目儲存系統(tǒng)包括8 個150 m3立式儲罐。根據(jù)物料性質(zhì)及儲存特點，儲存系統(tǒng)潛在的風險事故類型為LNG泄漏、火災和爆炸。

2.3 重大風險源判別

依據(jù)《危險化學品重大危險源辨識》及《建設項目環(huán)境風險評價導則》，對項目進行重大危險源判別（單元內(nèi)存在危險物質(zhì)的數(shù)量等于或超過規(guī)定的臨界量，即被定為重大危險源）。單元內(nèi)存在的危險物質(zhì)為多品種時，則按下式計算，若滿足下面公式，則定為重大危險源：

表2 甲烷（天然氣主要成分）理化性質(zhì)1—2]Table 2 Physicochemical property of CH4（main ingredients of LNG）[1，2]

表3 四氫噻吩理化性質(zhì)[1—2]Table 3 Physicochemical property tetrahydrothiophen[1—2]

式中：q1，q2，...，qn為每種危險物質(zhì)實際存在量，t；Q1，Q2，...，Qn為與各危險物質(zhì)相對應的生產(chǎn)場所或貯存區(qū)的臨界量，t。判別結果見表4。

由表4可知，該項目儲存系統(tǒng)屬重大風險源。

3 源項分析

源項分析主要內(nèi)容包括確定最大可信事故（指事故所造成的危害在所有預測的事故中最嚴重，并且發(fā)生該事故的概率不為0）的發(fā)生概率及危險化學品的泄漏量。分析方法包括定性分析和定量分析法。

表4 重大風險源判別明細Table 4 Data sheet of significant risk source

3.1 最大可信事故及源強確定

通過研究國內(nèi)外同類企業(yè)事故資料，在對項目進行風險識別、分析和事故分析的基礎上，從安全角度考慮，最嚴重的情況是儲罐區(qū)LNG儲罐管線泄漏、穿孔、斷裂或破罐，引發(fā)LNG 泄漏事故。因此，該項目風險評價的最大可信事故及源強設定為：

1）單個LNG儲罐泄漏，泄漏量為單個儲罐全部儲量60.7 t；

2）LNG泄漏后氣化，遇明火發(fā)生燃燒或爆炸事故。

3.2 最大可信事故概率

事故概率可以通過事件樹、事故樹分析法或類比法確定。該項目通過類比國內(nèi)外資料，確定項目對環(huán)境造成重大影響的最大可信事故概率為8.8×10-7[3]。

4 后果計算

4.1 LNG泄漏事故后果計算

根據(jù)《危險物品安全手冊》，天然氣主要成分甲烷屬“單純窒息性”氣體，小鼠吸入42%（體積分數(shù)）60 min即麻醉。

泄漏速率采用液體泄漏公式計算：

式中：QL為液體泄漏速率，kg/s；Cd為液體泄漏系數(shù)，0.62；A為裂口面積，0.001 96 m2；P為容器內(nèi)介質(zhì)壓力，700 000 Pa；P0為環(huán)境壓力，101 325 Pa；g 為重力加速度；h為裂口之上液位高度，15 m。經(jīng)計算，液體泄漏速率為28.8 kg/s。

考慮泄漏的LNG 全部氣化，采用多煙團模式進行預測。結果表明，甲烷體積分數(shù)達到42%的最大距離為136.9 m，時間為35 min，尚未達到致小鼠麻醉的60 min。

4.2 LNG泄漏后氣化遇明火燃燒爆炸后果計算

4.2.1 燃燒

LNG 泄漏后，將迅速氣化，形成蒸氣云，若遇明火，則會引發(fā)燃燒事故。燃燒次生CO及CO2，從物質(zhì)理化性質(zhì)考慮，CO毒性較大，因此對燃燒次生的CO進行影響范圍計算，計算公式如下：

式中：GCO為燃燒產(chǎn)生的CO量，kg/s；C為燃燒中碳的質(zhì)量分數(shù)，%；q 為天然氣中碳不完全燃燒率，%；Q 為參與燃燒的天然氣量，kg/s，取泄漏量的50%計算。經(jīng)計算，CO次生量為1.26 kg/s。

采用多煙團模式，對假定事故時CO在各穩(wěn)定度下的二次污染進行預測。結果表明，遇明火燃燒產(chǎn)生的次生污染物CO 的半致死質(zhì)量濃度（2 069 mg/m3）最大范圍出現(xiàn)在F穩(wěn)定度有風條件下，事故源下風向為275 m，該范圍內(nèi)無居民等敏感目標存在。

4.2.2 爆炸

根據(jù)最大危險性原則，將150 m3儲罐內(nèi)全部LNG 作為初始爆炸物的量，并將其實際質(zhì)量轉(zhuǎn)化為TNT當量。

TNT當量計算公式如下：

式中：WTNT為蒸氣云的 TNT 當量，kg；Wf為蒸氣云中燃料的總質(zhì)量，kg；α為蒸氣云爆炸的效率因子，3%；Qf為蒸氣的燃燒熱，kJ/kg；QTNT為TNT的爆炸熱，J/kg。

表5 預測結果表Table 5 Data sheet of forecasting results

5 風險計算和評價

風險評價以風險值作為表征量，計算公式如下：

根據(jù)式（5）計算該項目風險值，見表6。

表6 事故風險值Table 6 Accident risk value

由表6 可知，項目最大可信事故風險值為0，與石油化工統(tǒng)計標準比較，項目風險處于可接受水平內(nèi)。

6 風險管理

從項目選址、總圖布置、建筑安全、危險品貯運、工藝技術設計、自動控制設計、電氣、電訊、消防等方面提出相關安全防范措施。

根據(jù)企業(yè)特點建應急組織體系；確定預案分級相應條件；建立應急聯(lián)絡；信息報送及處置機制；與周邊企業(yè)和園區(qū)建立對接及聯(lián)動，制定報警、通訊聯(lián)絡方式；確定應急監(jiān)測系統(tǒng)與實施計劃，風險污染消除、減緩措施；積極開展培訓、演習制度及公眾教育；建立環(huán)境污染三級防控體系等應急預案。

7 結語

LNG 作為一種清潔高效能源，不僅可以使能源結構趨于合理，緩解供需矛盾，而且對于提高城市品位、改善環(huán)境、提高人民生活質(zhì)量和實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展都將起到十分重要的作用。LNG 是易燃物質(zhì),一旦發(fā)生泄漏事故，其經(jīng)濟后果和環(huán)境后果不堪設想，因此，對于LNG 相關項目的環(huán)境影響評價，環(huán)境風險評價應作為必不可少的評價重點，但在實際工作中，如何根據(jù)導則要求對項目進行風險評價是環(huán)評工作者的難點。文中介紹的風險評價實例解決了導則的實際操作問題，給出了適用于LNG 相關項目確定最大可信事故、事故源強的方法以及事故后果的預測模式，可供同行進行參考。

[1]國家環(huán)保局有毒化學品管理辦公室，化工部北京化工研究院環(huán)?？蒲兴?化學品毒性法規(guī)環(huán)境數(shù)據(jù)手冊[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，1992：552－610.

[2]王箴.化工辭典[K].北京：化學工業(yè)出版社，1993：300—379.

[3]于力見. 定量風險評價中泄漏概率的確定方法探討[J].中國安全生產(chǎn)科學技術，2007，3（6）：27—30.