某水厂液氧储罐和氯气瓶事故后果分析及预防控制措施_周亚磊.pdf

7 1某水厂液氧储罐和氯气瓶事故后果分析及预防控制措施周亚磊（河南安科院安全科技服务有限公司，河南 郑州 450003）0 引言某水厂在自来水消毒、净化、杀菌过程中使用液氯和液氧（液氧主要用来制造臭氧，臭氧已广泛用于水处理、空气净化等领域）。液氯属于危险化学品目录中的剧毒化学品，主要存在于液氯瓶以及氯气输送管道中，氯气输送管道因腐蚀发生泄漏或法兰、垫片及阀门等发生泄漏，均会导致氯气外溢，作业人员一旦接触到高浓度的氯气，会造成中毒事故，氯气又可助燃，并以毒气泄漏向大气迅速扩散，进而可能引发爆炸事故。本文所述该水厂设有液氧站，液氧本身不燃烧，但能强烈助燃，火灾危险性为乙类。如果液氧泄漏后气化，会导致周围环境“富氧”，在与可燃物或人接触，并遇明火、静电、电器火花等点火源后，将引发火灾事故；同时液氧低温储罐周围环境温度升高，还会进一步引发低温储罐爆炸事故。事故后果分析是危险源危险性分析的一个主要组成部分，其目的在于定量分析计算可能发生的重摘要：本文以某水厂为例，通过对其危险有害物质特性及危害分析，建议针对其可能发生的液氧储罐容器爆炸事故和氯气泄漏扩散导致中毒事故采用安全风险定量方法分析，并提出了其事故防范措施。关键词：液氧储罐；液氯瓶；事故后果分析；事故预防与控制措施中图分类号：X937 文献标志码：B大事故对企业、企业内部员工及周边居民等造成危害的严重程度1-4。根据某水厂涉及的危险有害物质特性，本文认为有必要分别选取可能发生的液氧储罐发生容器爆炸事故及氯气泄漏扩散导致中毒事故的模型，对事故可能的影响范围进行分析计算，并提出响应的事故预防与控制措施。1 事故后果定量风险分析1.1 液氧罐爆炸伤害范围计算本文假设该水厂液氧储罐发生容器爆炸意外事故，采用定量计算预测事故后果并进行分析。通过 计 算，0.8 MPa 工 作 压 力 的 31.9 m3液 氧 储罐瞬间发生容器爆炸，其压缩的氧气爆破能量为3.5104 kJ，折算成 TNT（三硝基甲苯）当量约为 7.778 kg，爆炸模拟比约为 0.198。再通过1 tTNT 炸药的冲击波超压，通过换算，最终可得出液氧储罐爆炸时所产生的冲击波超压对应的影响半径 R（见表 1）。距离R0/m0.991.1881.3861.5841.7821.982.3762.772超压P/MPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距离R0/m3.1683.5643.964.955.946.937.928.91超压P/MPa0.2350.170.1260.0790.0570.0430.0330.027距离R0/m9.910.8911.8812.8713.8614.85超压P/MPa0.023 50.020 50.0180.0160.014 30.013表1 液氧储罐发生容器爆炸时所产生的冲击波超压对应的R研究与探讨7 2本研究利用数值插入法，计算出 0.8 MPa 工作压力的 31.9 m3液氧储罐发生容器爆炸产生的冲击波超压对人体的伤害范围和对建筑物的破坏范围如表 2 和表 3 所示。由 上 述 数 据 可 知，0.8 MPa 工 作 压 力 的31.9 m3液氧储罐发生容器爆炸时产生的冲击波超压作用下，爆炸半径 4.51 m 内的大部分人员将失去生命；爆炸半径 4.51 m 6.44 m 内的人员内脏会严重挫伤，可能死亡；爆炸半径 6.44 m 11.09 m 的人员会出现听力损伤或骨折等轻微伤害。此外，爆炸半径 13.45 m 范围内的建筑物和设施设备会被不同程度损坏。1.2 氯气中毒事故人员伤害范围计算本文所述该水厂使用的氯来源于厂区单独设置的液氯储存库。液氯为剧毒品，因生产过程中设备故障或其他原因的小量泄漏，如果处置不当将会造成大量泄漏，或因其他意外事故导致大量氯气泄漏，均会造成大范围的毒害区域，导致人员中毒甚至死亡。但是一般来说，液氯因其固有风险高，其存储液氯的设备、场所其安全防护要求通常非常严格，液氯钢瓶发生泄漏、容器爆炸的事故概率较低5。当然，这并不代表可忽略相关事故，涉氯企业和相关安全管理部门必须格外重视氯气中毒事故的影响范围，因为一旦发生意外，则会造成严重后果。因此，本研究在对该水厂风险评估时，建议定量计算氯气泄漏毒害区域。假设在静风状态下，水厂正常生产情况下使用一瓶质量为 1 t 的液氯钢瓶，满装的氯气钢瓶破裂致氯气全部泄漏，有毒空气以半球形向地面扩散，氯气在空气中的浓度达到 0.09%时，人吸入 5 10 min即致死，其有毒空气体积约为 60 533.3 m3，其死亡半径为 48.8 m，即以氯气钢瓶为中心的 48.8 m半径的范围内，人员吸入有毒气体 5 10 min 会导致死亡；氯气在空气中的浓度达到 0.001 4%0.002 1%时，人吸入 30 60 min 即致严重伤害，其有毒空气体积约为 891 428.6 m3，其严重伤害半径为 195.2 m，即以氯气钢瓶为中心的 195.2 m 半径的范围内，人员吸入有毒气体 30 60min 会导致严重伤害。需要说明的是：1）此计算结果是理想静风状态下单个钢瓶氯气泄漏的影响范围。实际氯气泄漏事故影响范围会受气压、地形、风向、风速、建构筑物等发生较大变化。2）如果泄漏污染范围不明，企业可按小泄漏隔离 150 m，大泄漏隔离 450 m 的安全距离进行防护。3）在生产过程中，当发生氯气泄漏时，指挥人员应首先搞清楚是什么类型的泄漏源，以及泄漏口的大小等，然后按照应急程序组织止漏。在防止泄漏方面，企业更应该预先做好自给式空气呼吸器、止漏木塞等应急器材、用品的准备，以便在发生泄漏时，有条不紊地开展施救工作。4）对于该水厂来说，在应急预案编制过程中应超压P/MPa伤害作用影响半径R（m）0.020.03轻微损伤11.098.420.030.05听觉器官损伤或骨折8.426.440.050.10内脏严重损伤或死亡6.444.510.10大部分死亡4.51超压P/MPa伤害作用影响半径R（m）0.020.03轻微损伤11.098.420.030.05听觉器官损伤或骨折8.426.440.050.10内脏严重损伤或死亡6.444.510.10大部分死亡4.51表2 液氧储罐发生容器爆炸产生的冲击波超压对人体的伤害作用表3 液氧储罐发生容器爆炸产生的冲击波超压对建筑物的破坏作用及范围研究与探讨7 3定量模拟液氯泄漏事故影响范围，并建议将液氯事故易造成中毒及可能影响范围和应急防范措施，告知水厂周边的村庄、周边企业。2 事故预防和控制措施的建议本文针对某水厂实际同时存在液氯钢瓶库和液氧储罐可能发生的液氧罐爆炸和氯气中毒事故危害进行了定量风险评估和事故后果分析，建议在安全防范措施方面采用直接安全技术措施，实现企业安全的本质化，同时在液氯库等易产生氯气场所和液氧储罐区域分别合理设置紧急切断装置、有毒和可燃气体报警仪、事故应急措施（如泄氯回收装置）以及相关事项等，并张贴警示警告标志提醒作业人员注意有关事项，以便发生事故时相关人员能够及时采取相应的应急处置措施、对策或紧急撤离危险场所。另外，作为涉氯企业，还要注意对周边村庄、企业等人员的影响，尽最大能力预防、减弱系统危险程度，并最大程度减少人员伤亡和财产损失。此外，对于该水厂来说，还应着重加强以下应对措施来提高企业安全管理和应急管理水平。1）优化应急预案。企业应通过生产安全事故风险评估，有针对性地梳理出企业的潜在风险，对各种可能事故类型做出危险识别和风险等级评估，以便确定对重大事故控制能力及措施，发挥应急预案的最大效能6；如果工艺设备、危险物质、应急队伍及物资发生变化时，必须及时修订预案，以确保预案的时效性。同时，建议相应政府监管部门强化预案的制约力，并建立相应的督导检查机制，以保证预案的贯彻实施，避免由于预案不落实而造成重大损失和人员伤亡事故。2）加强应急演练。企业应经常性开展员工应急自救演练，并结合日常安全教育工作，提高员工的自救能力，确保员工在事故来临时，能够采取及时、合理的处置措施和逃生措施；同时应根据预案，通过实战演练和桌面推演等多种演练形式加强应急演练，并总结经验和不足，不断完善预案，促进自身应急处置能力的提升。3）依靠人才，提高企业应急指挥专业性。液氯、液氧等危险化学品事故因其危险物质属性、状态等特点，对应急处置工作提出了很高的要求，对此企业务必要保证相关应急指挥人员具有丰富的专业知识和安全应急知识的储备。4）加强设备管理和建设。生产装置运行一段时间后，设备装置的不安全性将会增加，如存在老化、腐蚀泄漏、安全装置失效等危险，因此企业务必要加强日常安全检查力度，开展常态化设备检查，及时消除设备的各类安全隐患。5）完善人员培训管理。企业应开展经常性和形式多样的安全教育，强化安全法律法规宣传、事故预防宣传、应急处置宣传，加强安全知识和自救知识的普及和教育，使安全意识深入人心。3 小结本文对某水厂液氯瓶、液氧储罐采用事故后果定量风险分析，可使相关安全管理人员直观了解较大事故的影响范围，并提出了事故预防和控制措施的建议，以期能够促进相关企业安全生产、应急管理水平的提升。参考文献1 宫博.石油化工企业危险性分析及评价 D.东北大学,2006,12.2 俞娉婷.危险化学品库的安全评价系统研究与设计 D.华中科技大学，2009,5.3 冀学刚,危险化学品生产装置和储存设施模拟事故影响分析 J.化工管理,2020,(16):126-128.4 辛占一.氯气安全管理技术方案分析 J.化工设计通讯,2022,48(11):170-172.5 王长征,郭小芳,王兴峰等,液氯钢瓶泄漏事故后果预测分析 J.甘肃冶金,2016,38(03):147-151.6 王佳龙,程铁.化工企业生产安全事故应急预案编制与管理探讨 J,山东化工,2018,47(01):141-142.安编辑 袁辉研究与探讨