煤气化工业风险评价 - 图文

煤炭是我国的基础资源，在我国能源结构中占70%以上，但将其作为能源直接燃烧时，与石油、天然气相比，又是污染物排放量相对较多的能源，因此，煤炭的清洁利用就成为煤炭利用的新方向。同时，煤炭又是由多种有机成分组成的复杂混合物，是多种化工原料生产的基本原料，随着化学工业的发展，煤化工已经成为化学工业的一个重要分支。现代煤化工分为3个工业化层次[1]：第一层次为煤制合成气，即将水煤浆或干煤粉经过部分氧化法，生成合成气（CO+H2）；第二层次为合成气加工，合成气加工工艺主要有三条路线：醇类、烃类和其它碳氧化合物的合成。其中醇类合成包括合成气制甲醇、二甲醚、乙醇和进一步制乙二醇等；第三层次是煤化工产品深加工，其中甲醇和烯烃的下游深加工产品最多，是化工行业的支柱。据此可以看出煤气化工业是煤化工的基础、先导和关键。煤气化企业生产过程中可能涉及CO、H2、甲醇、H2S、氨等易燃易爆和有毒有害物质，这些物质在生产中存在于生产装置或储罐中。在事故状态下，由于易燃易爆物质的火灾或爆炸、有毒有害物质的泄漏等将会对周围的环境产生巨大的影响，造成人员伤亡和环境污染。因此，及时规范煤气化工业企业风险评价，建立煤气化工业企业环境风险评价与管理体系，通过强化煤气化工业企业环境风险管理，降低其环境事故风险，减少环境风险损失，就成为需要迫切解决的问题，也是本文的研究的基本出发点。

1 绪论

1.1 研究背景

我国煤炭资源充沛，但长期以来，煤炭资源的后续产业仍局限于焦炭、煤炭发电等初级开发领域，煤化工等产业发展缓慢。近年来，随着国际石油价格不断高涨，迫切需要用煤化工产品替代部分石油，以减少我国对进口石油的依赖[2]。在此形势下，我国煤化工开始围绕洁净煤技术和新能源开发大规模展开，逐步迈向能源与化工相结合的多联产道路[3]。而煤气化工业是国际上公认的煤炭清洁利用技术，广泛应用于民用燃料气、发电和生产化工产品等，我国已有合成氨工业应用煤气化技术成功案例。随着煤气化技术的不断发展，煤气化工业企业生产不仅仅局限于合成气生产，在制甲醇、H2、CO及替代燃料等领域均有涉足。目前，

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仅甲醇生产领域，国内甲醇装置生产能力缺口达140×104 t/a，甲醇的消费以年均15 %增长。随着国际石油普遍紧缺，由石油生产甲醇的成本不断上升，煤制甲醇必将有更强劲的发展动力。大量由煤制合成气合成油、甲醇、二甲醚以及烯烃等产品的企业已经进入一些富煤省份的发展规划，拟建的大批项目中煤炭加工量大部分在200×104 t/a以上，投资多在50亿元以上，集煤炭开采加工和化工利用以及发电于一体[4]。这些拟建项目的起始均为煤的气化，煤气化工程运行状态直接影响到煤化工企业的生产经营稳定性。煤气化工业的原理告诉我们，大量有毒有害和易燃易爆物质存在煤气化工业的生产、使用和贮运中。这些有毒有害和易燃易爆物质存在着潜在的危险，并可导致重大的环境污染和巨大的经济损失等环境风险问题。目前，国内环境风险评价尚处于起步阶段，而煤气化工业企业的风险评价研究与煤气化工业企业存在的环境风险相比尚显不足。许多煤化工业企业在建厂时未能考虑到风险影响，有些地方政府也未能考虑到这种风险因素而盲目地规划和使用煤气化企业的周围用地，这些因素均导致煤气化工业企业风险隐患的不断加剧。因此，通过对煤气化工业企业存在的环境风险进行评价，提出相应的风险管理措施，已成为现代环境风险评价和风险管理迫切需要介入的领域。 1.2 研究目的与意义

环境风险评价已经成为从源头防范环境风险，防止重大环境污染事件对人民群众生命财产安全造成危害和损失主要途径。大量环境风险事故发生的案例警告我们，风险事故的发生，往往是由于管理不到位而引起的；事故后果的扩大，是由于管理措施的不及时引起的。因此，应加强对危险源的环境风险分析与评价，而环境风险评价对风险事故的致因及事故后果的研究结果，需通过环境风险管理进行预防和减缓。目前，我国的环境风险评价研究处于迅速发展阶段，但环境风险评价中存在概念不清、指标选取不当、风险影响认识单一和环境风险评价与风险管理结合不紧密等问题。

本文拟在研究、总结国内外环境风险评价研究现状基础上，通过煤气化工业项目环境风险事故发生规律的认识，探讨煤气化工业企业环境风险评价方法，规范环境风险评价体系；建立以风险防范、风险减缓、风险预警及风险救援等递进措施为对象，政府为监督管理、企业为主导的日常风险管理和事故风险管理组织

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体系框架下的管理体系，提高风险管理水平，以实现环境风险评价和风险管理的有机结合；通过对大型煤气化工业企业——陕西渭化集团环境风险评价和风险管理的实例研究，对现有煤气化工业企业的环境风险评价和风险管理提供借鉴，对拟建煤气化工业企业的风险管理提供指导，为相关政府在企业布局及用地规划决策提供参考。具体表现在：

（1）提高环境风险定量化评价水平

本文在研究过程中，基本采用定量化的方法对陕西渭化集团环境风险进行评价，有利于其他企业环境风险评价过程借鉴，从而推动环境风险评价定量化研究，提高环境风险评价水平。

（2）提高企业风险管理水平

通过本文对陕西渭化集团风险评价和风险管理的研究，构建了基于环境风险评价的风险管理体系，为其他企业进行风险管理提供案例，从而提高化工行业企业的风险管理水平。

（3）提高企业的风险防范意识

通过对陕西渭化集团环境风险评价，使企业认识到企业的操作单元、生产过程、储存场所等设施存在一定的环境风险。对环境风险值的计算让企业了解运行中存在的最大风险源，从而指引企业加强风险源的管理，减少事故发生概率，减缓和消除风险事故所带来的生命、财产和环境影响。

（4）对拟建企业的选址起到借鉴作用

通过对陕西渭化集团环境风险评价，度量了煤气化工业项目的环境风险，有利于新建企业在选址过程中避开敏感点，设置一定的安全距离，从而大大降低新建企业的环境风险后果，有利于企业的长远与持久发展。 1.3 研究技术路线

通过文献调查的方法，总结现有环境风险评价与风险管理的方法及实践经验；通过现有方法探讨，选择煤气化工业项目环境风险评价方法、构建风险管理体系；通过实地调查、资料和数据的收集，进行物质识别、概率估算、模型选择和评价标准选定，对陕西渭化集团的环境风险进行评价；在环境风险评价及风险管理体系的基础上，提出陕西渭化集团风险管理措施；通过陕西渭化集团的风险

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评价与管理，提出煤气化工业项目预防与减缓风险的管理对策和措施。上述研究技术路线如图1-1所示。

结论与建议 风险管理 陕西渭化集团环境风险评价 事故识别 概率估算 预测模型 评价标准 煤气化工业项目环境风险评价 风险管理体系 国内外环境风险评价方法追踪 国内外风险管理总结 总结国内外研究现状 收集相关资料 图1-1 论文研究技术示意图

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2 环境风险评价与风险管理研究现状及进展

在进行环境风险评价及风险管理之前，只有了解环境风险评价与风险管理的概念，将环境风险评价、风险管理与其相关概念进行区分，才能在环境风险评价与风险管理工作中有所侧重。 2.1 相关概念 2.1.1 风险与环境风险

风险（Risk）存在于一切领域，风险的定义最初出现于1901年美国A. M. 威利特所著的《风险与保险的经济理论》中，“风险是关于不愿意发生的事情发生的不确定性的客观体现” [5]。这是风险概念的认知性定义，强调的是不愿意发生的事情和风险存在的客观性。法国学者来曼认为，风险就是“损害发生的可能性”。强调风险所带来的是损害和风险事件的发生机率。风险是特定条件下，在特定时间内，某一事件实际结果偏移预期结果的程度[6]。强调事件与预期的关系。风险存在于人的一切活动中，不同的活动会带来不同性质的风险，如经常遇到的灾害风险、工程风险、投资风险、健康风险、污染风险、决策风险等。风险的表征通常采用风险值来衡量，其定义为“风险值指在一定时期产生有害事件的概率与有害事件后果的乘积[7]”。彻底澄清了风险事件的实质是有害性，并用其发生的概率和后果综合表征风险事件的影响大小，被安全评价和环境风险评价所广泛接受。

环境风险（Environment Risk）指由自然原因或人类活动引起的，通过环境介质传播的，能对人类社会及自然环境产生破坏、损害乃至毁灭性作用等不幸事件发生的概率及其后果[8]。环境风险广泛存在于人类的各种活动中，其性质和表现方式复杂多样，从不同角度可作不同分类[9]。如：按风险源分类，可以分为化学风险、物理风险以及自然灾害引发的风险；按承受风险的对象分类，可以分为人群风险、设施风险和生态风险；按风险源的危害大小可分为重大危险源和一般危险源。谢科范等将环境风险的特征总结为：一是客观性。独立于人类意识外，不以人的意识为转移而客观存在的。人类只能在有限的空间和时间内认识环境风险，并通过对环境风险的控制来规避和防范风险造成的损失，但不可能完全排除

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风险。二是发生具有随机性。引发风险的环境因素，风险发生的时间、地点以及具体表现形式，都是随机的。三是相对性。承受的主题不同，时空条件不同，则风险的含义也不同。四是可测控性。指根据过去的资料来判断某种环境因素变化的趋势与其造成的经济损失等程度，环境因素的可测性为环境风险的控制提供了依据。五是风险与收益相伴而生。风险越大，收益越高，可根据对环境风险的认识和把握，选择适当的手段，实现收益最大化[10]。 2.1.2 环境风险评价

环境风险评价（ERA，Environment Risk Assessment）是利用现有获得的知识和资料，依赖有关基础学科（如环境毒理学、生态毒理学、环境化学、生态学等）的最新研究成果，借助数学方法和计算机工具来认识和鉴别环境风险的危险类别、出现条件、对人和周围环境产生的危害、后果及程度，并计算危害出现的可能性的过程[11]。环境风险评价的出现不但是环境保护的迫切需求，也是环境科学发展的必然结果，是人类思维从末端治理到污染预防与全过程管理的转变的结果

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。环境风险评价有广义和狭义之分[9] ，广义上的环境风险评价是指人类的各

种社会经济活动所引发的危害（包括自然灾害），对人体健康、社会经济、生态系统等所造成的可能损失进行评估，并据此进行管理和决策的过程，它涉及环境影响评价、风险（安全）评价、人群健康（卫生）评价和生态风险评价四个评价体系。在狭义上，环境风险评价常指对有毒有害物质（包括化学品和放射性物质）危害人体健康和生态系统的影响程度进行概率估计，并提出减小环境风险的方案和对策。狭义上的环境风险评价专指事故环境风险评价，既对涉及到事故风险的项目，如有毒有害、易燃易爆物化学品生产与存储设施、能源工业、运输体系中运输化学品和原料，分析其可能产生的潜在风险。本文的环境风险评价即属于后者。一般地说，在环境风险评价中考虑的危害可以分成下几类[13]：

（1）排放（或撇露）对人类和动植物及生态环境有害的化学品； （2）排放（或泄露）易燃、易爆物质； （3）大型技术系统的故障； （4）自然灾害导致的技术性故障。

与第（1）类有关的环境风险评价可称为有害化学品人类健康风险评价或生

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态风险评价；与第（2）、（3）、（4）类危害相联系的风险评价可称为事故性风险评价，也可称为事故性灾害评价。因经济水平、技术条件不同，国外环境风险评价目前多关注于人类健康风险评价与生态风险评价，而我国的环境风险评价研究多关注于事故性灾害评价。事故性灾害评价的实质是确定事故发生的可能性及其严重程度（根据毒性、暴露时间等）和可能影响的范围，最终为决策者提供依据[14]。在国际上，事故风险评价是沿着概率风险评价（PRA，Probability Risk Assesement）、实时（Real-time）后果评价和事故后（Over-post或Past Accident）后果评价三条路线发展[7]。概率风险评价是在事故发生前、预测某设施（或项目）可能发生什么事故及其可能造成的环境（或健康）风险，目前国内环境风险评价以此类为主；实时后果评价主要研究内容是事故发生期间实时的有毒物质的迁移轨迹及实时浓度分布，以便作出正确的防护措施决策，减少事故的危害，其代表为核电站实时剂量评价系统的研究；事故后后果评价主要研究事故停止后对环境的影响，其代表为研究者对前苏联切尔诺贝利核电站事故停止后对中、西欧的影响后果评价。

2.1.3 环境风险评价与相关评价的关系

环境风险评价是新的研究领域，在实际工作往往有研究者将环境风险评价与环境影响评价、安全评价和生态风险评价所混淆。因此，有必要在此澄清环境风险评价与相关评价之间的关系。 2.1.3.1 环境风险评价与环境影响评价

环境影响评价是指对拟建的建设项目、区域开发计划和国家政策实施后可能对环境产生的影响（后果）进行的系统识别、预测和评估[15]。环境影响评价包括建设项目环境影响评价、规划环境影响评价和战略环境影响三个层面。环境风险评价与建设项目环境影响评价的主要区别如表2-1所示。由表2-1可以看出：建设项目环境影响评价偏重于对项目运行过程中，污染物的排放对环境产生长期、持续性影响的评价，它通过提出污染控制措施等手段降低项目对环境产生的影响；风险评价则偏重于项目运行中，突发性的事故在短期内对周围环境产生的危害，这种事故的发生具有一定随机性，且其造成的后果往往是灾难性的，它通常采用事故预防和应急等风险管理措施来降低危害发生的概率、减少危害发生后的

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损失。从完整的环境影响评价角度来说，环境风险评价应是项目环境影响评价特定条件下、特殊类型的环境影响评价，是涉及风险问题的建设项目环境影响评价的一部分。

表2-1 环境风险评价与建设项目环境影响评价的主要不同点 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 项目 分析重点 持续时间 应计算的物理效应 释放类型 应考虑的影响类型 主要危害受体 危害性质 大气扩散模式 照射时间 源项确定 评价方法 防范措施与应急计划 事故环境风险评价 突发事故 很短 火灾、爆炸，向空气和 地面水释放污染物 瞬时或短时间连续释放 突发性的激烈的效应以及 事故后期的长远效应 人和建筑、生态 急性受毒；灾难性的 烟团模式、分段烟羽模式 很短 较大的不确定性 概率方法 需要 建设项目环境影响评价 正常运行工况 很长 向大气、地面水、地下水释放污染物、噪声、热污染等 长时间连续释放 连续的、累积的效应 人和生态 慢性受毒 连续烟羽模式 很长 不确定性很小 确定性方法 不需要 [7]

2.1.3.2 环境风险评价与安全评价

环境风险评价与安全评价在实际工作是最容易混淆的两个概念，两者联系紧密，但各有侧重。安全评价是以实现工程和系统安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对工程、系统中存在的危险、有害因素进行辨识与分析，判断工程、系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度，从而为制定预防措施和管理决策提供科学依据[16]。安全评价的目的是为了明确系统运行的危害，提出系统安全运行的策略。从研究的内容来说，环境风险评价与安全评价应是相同的，均是对系统运行中易产生事故的环节进行分析。安全评价中的危险性识别和危险性评价量大面广，而环境风险评价是在其基础上突出重点[17]。安全评价研究更全面，它对系统各个方法存在的事故隐患进行评价，而环境风险评价则是筛选出对环境可能产生最大影响的事故进行分析。从研究归宿点来说，环境风险评价归宿于事故对环境的影响，尤其是人体危害；安全评价归宿于工程项目安全运行，判断工程项目事故隐患，并提处消除危险因素的措施。环境风险评价与安全评价在风险识别、风险分析方法上是基本相同的。表2-2列出了常见事故类型下环境风险评价与安全评价的内容。从表2-2中可以看出，虽然研究事故类型相同，但两者的侧重点是有差距的。环境风险评价侧重于通过自然环境如空气、水体和土壤等传递

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的突发性环境危害，而安全评价则主要针对人为因素和设备因素等引起的火灾、爆炸、中毒等重大安全危害。环境风险评价与安全评价的主要区别是：环境风险评价关注点是事故对厂（场）界外环境的影响[18]。

表2-2 常见事故类型下环境风险评价与安全评价内容对比序号 1 2 3 4 5 6 7 事故类型 石油化工长输管线油品泄漏 大型码头油品泄漏 储罐、工艺设备有毒物质泄漏 油井井喷 高硫化氢井井喷 石化工艺设备易燃烃类泄漏 炼化厂二氧化硫等事故排放 环境风险评价内容 土壤污染和生态环境危害 海洋污染 空气污染、人员毒害 土壤污染和生态环境危害 空气污染、人员毒害 空气污染、人员伤害 空气污染、人员毒害 [17]

安全评价内容 火灾、爆炸 火灾、爆炸 火灾、爆炸 人员急性毒害 火灾、爆炸 火灾、爆炸 人员急性毒害 火灾、爆炸 人员急性毒害 2.1.3.3 环境风险评价与生态风险评价

生态风险评价（Ecological Risk Assessment，ERA）是近十年逐渐兴起并得到发展的一个新的研究领域。它以化学、生态学和生理学为理论基础，应用物理学、数学和计算机等科学技术，预测污染物对生态系统的有害影响。1992年美国国家环保局（SEPA）将其定义为“研究一种或多种压力形成或可能形成的生态效应的可能性过程”[19]。该定义强调了生态风险的来源是一种或多种压力，即因人类的各种活动而引起的生态系统的变化以及这种变化出现的可能性。生态风险评价的归宿点在于生态影响，即预测环境污染对生态系统（广义概念，包括人）或其中某些部分可能产生的有害影响[20]。从研究对象来说，生态风险评价研究污染物或某种活动对生态环境的影响，这种生态环境在一定意义上包含人类；环境风险评价则专著于事故性污染物排放对人的影响。从研究目的来说，生态风险评价是揭示污染物或某种活动对生态环境的影响大小，进而促使人类关注某些污染物的排放；环境风险评价是评估某一项目建成后，其事故状态下对周围环境（主要是人）的伤害情况，进而给出项目建设的可行性与否的结论。生态风险评价与环境风险评价又是紧密联系的，环境风险评价中定量数据来源于生态风险评价的基础研究，如LC50、LD50等，环境风险评价的研究中应包含这种意外事故所带来的生态灾难。据此可以认为，如果将生态风险评价的生态影响概率和后果纳入项目环境风险评价，则环境风险评价就能全面地反映事故所造成的周围自然与社

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会环境的影响。 2.1.4 风险管理

风险管理（Risk Management）是近年来才发展起来的一种管理方法。1983年美国国家科学院在《联邦政府的风险评价管理》中，将风险管理定义为依据风险评价的结果，结合各种经济、社会及其它有关因素对风险进行管理决策并采取相应控制措施的过程[21]。该定义认为风险管理就是一种决策和控制风险的过程。美国总统和国会任命的风险评价和风险管理研究机构在其报告《立法决策中的风险评价与风险管理》中将风险管理定义更具体化为对降低风险的措施进行分析、选择、执行及评价的过程，更加深化了风险管理的决策功能[22]。风险管理是一门跨学科的新兴科学，涉及广义物理学、生物学等自然科学，决策理论、心理学、社会学、经济学及判决、立法、意识形态等人文科学。通过实施风险管理，有助于消除和降低风险事故的发生概率，为企业提供良好的生产经营环境；一旦发生事故，企业可及时采取应急措施，减小事故发生后果[ 23]。 2.1.5 环境风险评价与风险管理

环境风险管理（ERM）是根据环境风险评价（ERA）的结果，按照恰当的法规条例和可接受的损害水平，在综合考虑社会经济和政治因素的前提下，进行政策分析，决定适当的管理措施并付诸实施，以降低或消除事故风险度，保护人群健康与生态系统的安全。风险评价为风险管理决策提供量化数据，通过定量化风险评价，风险管理者可以明确管理对象和管理的优先顺序[24]。通过风险事故后果的计算，可初步确定风险事故影响的范围、程度，在此基础上采取合适的减缓措施，降低风险度或消除事故，同时也应考虑消减风险的费用和效益分析，防患于未然，把经济损失和人身损害降到最低[25]。因此，可以认为环境风险评价是风险管理决策的基础，风险评价最终是为风险管理服务的。 2.1.6 风险管理与生产安全管理

生产安全管理指的是企业制定与实施安全方针的全部管理职能[26]。这里的安全包含有生产经营活动的正常进行、产品质量的稳定。企业的生产安全管理常常是企业为追求经济利益而自发进行的活动，这种活动可在一定程度上表现出风险管理功能。风险管理是针对企业生产活动中易引起的风险事故进行管理，其目的

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是降低风险事故发生的可能性和事故损失，这种损失包括企业内部人员及财产损失及企业以外的人、财产以及生态环境等。从管理的范围来说，风险管理的范围大于安全管理，风险管理是一门复杂的管理科学，安全管理（含消防、交通）等均只是风险管理中处理风险的传统有效措施之一。从管理的目标来说，安全管理是为实现系统安全目标而进行的有关决策、计划、组织和控制等方面的活动；风险管理不但包含系统的安全目标管理而且还包括以鉴定和估算风险为基础的风险管理方法选择和决策。 2.1.7 小结

环境风险评价是近年来才发展起来的一门学科，环境风险评价与安全评价、生态风险评价和环境影响评价均有着千丝万缕的联系。与安全评价相比，风险评价更专注于事故发生后对场外环境造成的影响；与生态风险评价相比，风险评价更倾向于事故发生短期后果的衡量；与环境影响评价相比，风险评价更在意于突发性、不确定性事故发生后的环境影响。但安全评价中的相关定量方法、生态风险评价中的毒物剂量—反应和环境影响评价中的污染物扩散模型均可为风险评价所借鉴和应用。

风险管理是人类认识到风险事故出现的可能性、事故后果的严重性及事故可采用管理措施进行控制后而出现；环境风险评价则是人类认识事故出现的可能性和风险事故后果的一种方法。环境风险评价是进行风险管理的基础，风险评价工作给出风险管理的对象、范围、管理的优先顺序。风险管理是在风险评价的基础上，结合技术经济条件提出和选择风险的避免、减缓等措施，将风险降低在可以接受的水平。

2.2 国外研究现状及进展

国际上环境风险评价研究首先启于核电站系统，至70年代逐步完善起来，发达工业化国家，特别是美国的研究更为突出。早在30年代美国就开始有了对职业暴露的流行病学资料和动物实验的剂量—反应关系的报道，也就是健康风险评价的初级形式[27]。20世纪70年代到80年代，风险评价研究处于高峰期，评价体系基本形成。其中最具代表性的评价体系是美国核管会1975年完成的《核电厂概率风险评价实施指南》，亦即著名的WASH21400报告。该报告系统地建

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立了概率风险评价方法。健康风险评价以美国国家科学院和美国环保局的成果最为丰富。其中具有里程碑意义的文件是1983年美国国家科学院出版的红皮书《联邦政府的风险评价：管理程序》，提出风险评价四步法：即危害鉴别；剂量—效应关系评价；暴露评价和风险表征。此时，美国的风险评价已经开始作为风险管理的一种手段。20世纪90年代以后，风险评价处于不断发展和完善阶段，生态风险评价逐渐成为新的研究热点。随着相关基础学科的发展，风险评价技术也不断完善，美国对80年代出台的一系列评价技术指南进行了修订和补充，同时又出台了一些新的指南和手册。例如，1992年版的《暴露评价指南》取代了1986年的版本；1998年新出台了《神经毒物风险评价指南》；同年，在1992年生态风险评价框架的基础上，正式出台了《生态风险评价指南》[28]。

其他国家和组织的研究：1975年，日本东京召开了人类环境国际科学家大会，Walter提出了环境影响评价应当包括对政策意外失误的影响分析，并提出适当的应急计划。此后，联合国环境保护署（UNEP）制定了阿佩尔（APELL）计划，即“地区性紧急事故的意识和防备”。1987年，欧共体（CEC）立法，规定对有可能发生化学事故危险的工厂必须进行环境风险评价。国际原子能机构（IAEA）、世界卫生组织（WHO）、联合国工业发展组织（UNEP和UNIDO），则于1987年联合组织大型国际合作研究计划“能源和其它复杂工业体系可能引起的健康与环境风险的评价与管理”（1987-1994）。1990年亚洲开发银行提出解决环境评价中的不确定性问题，同时颁布了《环境风险管理》[29]。此后风险评价在各个国家均进入研究视野。

目前国外环境风险评价具有如下的特点和趋势[30]：研究热点已由人体健康风险评价转移到生态风险评价；从污染物数量来说，已由单一污染物作用进步到考虑多种污染物的复合作用；从研究类型来说，不仅考虑化学污染物，特别是有毒有害化学物，而且还考虑到非化学因子；从评价范围方面来说，由局部环境风险发展到区域性环境风险乃至全球环境风险；生态风险不仅仅只考虑到生物个体和种群，而且考虑到群落、甚至整个生态系统；技术处理上由定性向半定量、定量方向发展。

研究方法上，国外已有利用GIS等地理软件进行风险评价的案例，如Young-Do Jo借助GIS软件统计人口密度对输气管线风险进行定量分析，得出管

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线运行的致命长度以及累计致命长度的环境风险评价结论[31]。对FTA方法进行改进的案例也有出现，如Shalev基于维护条件的可变性改进了FTA方法，建立了新型的CBFTA （Condition-based fault tree analysis）事故树分析方法。该方法解决了FTA与特定系统维护不相关联的缺陷，能够更新特定系统的可靠性值，同时，能够根据系统监控条件计算剩余生命。CBFTA方法可以周期性的计算误差频率的最大事件，确定系统误差的可能性和系统操作成功的可能性即系统可靠性。利用CBFTA方法，FTA法被改善为一个实用的工具，用在系统的整个阶段，而不只是系统设计阶段[32]。

风险管理方面，国外风险评价已经开始为风险管理服务。例如，美国已运行多年的超基金项目(Super-fund Program)就是建立在风险评价基础上的[33]。该项目规模庞大，每年仅联邦政府的经费投入就达上百亿美元。其任务是清除美国各地堆放的有害废弃物。美国环保局（EPA）1989年颁布了《超基金计划风险评价指南》。并组织对调查得知的及纳税人举报出的有害废弃物堆放点进行风险评价，根据风险评价的结果决定该堆放点是否列入国家清理有害废弃物堆放点优先清单及其在清单中的序位。这个项目的运行，有效地清除了许多美国国内遗留多年的及新产生的危害较大的废弃物堆放点。风险管理中也有利用风险评价为危险品的运输寻求最佳路线的案例。该案例认为网络化的线路是由节点和弧所组成的图，每个弧被赋予一个单位车辆的花费以及运输能力。在进行风险度量的基础上，寻找出弧线上的危险品运输对个人和社会的不同风险，然后在“最低合理可行”的原则下选择最有利线路[34]。

国外的风险评价与风险管理研究均处于领先地位，风险评价是作为风险管理的基础性工作而进行的。 2.3 国内研究现状及进展 2.3.1 发展历程

我国环境风险评价研究起步较晚，但政府比较重视。国家环保局于1989年3月成立了有毒化学品管理办公室，并确定该机构“既是国家环保局的职能部门，又是负责有毒化学品登记的技术部门”，组织有毒化学品的风险评价，这标志着我国开展风险评价和风险管理已正式提到了日程[35]。我国环境风险评价的研究，

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以介绍国外理论为起始，以核设施运行环境风险评价为行业试点开端。1989～1992年，胡二邦主持完成秦山核电厂事故应急实时评价系统的研制，是我国第一部比较完备的环境风险评价案例[36]。从90年代开始，我国的重大项目环境影响报告书中也普遍开展了环境风险评价，尤其是世界银行和亚洲开发银行贷款项目，要求环境影响报告书中必须包含有环境风险评价的章节[7]。目前，我国环境风险评价工作已经进入一个新时期，对大部分有风险事故的项目均开始要求进行环境风险评价工作。

在风险评价研究发展的同时，国家相关部门也提出了相应的风险管理要求。1997年国家环境保护局、农业部、化工部联合发布的《关于进一步加强对农药生产单位废水排放监督管理的通知》规定：新建、扩建、改建生产农药的建设项目必须针对生产过程中可能产生的水污染物，特别是特征污染物进行风险评价。2001年国家经贸委发布的《职业安全健康管理体系指导意见》和《职业安全健康管理体系审核规范》中也提出“用人单位应建立和保持危害辨识、风险评价和实施必要控制措施的程序”，“ 风险评价的结果应形成文件，作为建立和保持职业安全健康管理体系中各项决策的基础”[27]。2003年12月23日，重庆开县川东北气矿井喷事故，事故造成234人死亡的惨重后果；2005年11月13日吉林省吉林市的中石油吉林石化公司101厂化工车间连续发生爆炸，造成5人死亡、60多人受伤的人员伤害，事故泄漏的大量有毒物质造成松花江大面积污染，哈尔滨市整个城市停水4天的严重后果。这些污染事故的发生促使我国环境风险评价理论与技术的发展以及国家相关部门对于风险管理的重视。2004年12月11日，国家环境保护总局发布了《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T169-2004），对我国环境风险评价工作的目的、基本原则、程序、方法和内容做出了相关规定。2006年2月，国家环保总局宣布对127个重点化工石化类项目进行环境风险排查，促使环境风险评价工作不断完善，风险管理水平不断提高。 2.3.2 研究重点

环境风险评价分为非突发性风险评价和突发性风险评价（即事故风险评价），非突发性风险评价包括生态风险评价和健康风险评价[37]。

生态风险评价和健康风险评价目前在国内尚处于起步阶段。仅有少数学者进行相关研究。生态风险评价中有孙叶芳等运用TCLP法（Toxicity Characteristic

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Leaching Procedure)评价矿区土壤重金属的生态环境风险，提出铅锌矿的开采造成土壤中重金属污染严重[38]；胡雄星等对有机氯农药对河流生态影响进行评价，说明河流中有机氯农药在河流沉积物中存在长期的积累效应[39]；陈辉等采用人工神经网络法对青藏公路铁路沿线生态系统风险进行评价，表明该处生态系统风险中自然因素占主导，人类活动影响相对较弱[40]；王晶等运用风险系数法对渤海地区环境风险进行了预期性评价，提出了关注风险强度概念，得出Pb、Hg和石油烃是渤海地区优先控制的风险因子[41]。健康风险评价中有王静等对空气中PAHs污染的健康影响风险评价，分析结果表明焦化厂周围空气中PAHs浓度严重超标，对工人健康及周围人群健康产生严重影响[42]；陈鸿汉等进行了污染场地健康风险评价的理论和方法探讨，提出从人体摄取污染物质的方式和机制以及污染物摄取剂量和人体健康效应的关系两方面进行污染的健康风险评价，并进行了实证研究

[43]

；温飞采用健康影响法对白银市重金属污染对居民的健康影响进行了风险分

析，提出饮水途径的重金属对健康影响的风险最高，并指出通过对重点污染区和污染源进行控制等方法改善这种风险[44]；刘桂荣采用重金属对人体的危害及侵入途径分析法对扇贝中重金属对食用的健康风险进行了分析，得出扇贝食用总体上是安全的，仅镉出现超标[45]。由此可见，我国生态风险评价和健康风险评价研究多在于对具体实例的研究，均采用或借鉴国外的评价方法，在毒性学基础研究等领域尚欠缺。

目前国内的风险评价多集中于项目事故风险评价。项目事故风险评价以核设施运行风险评价作为研究开端[46~47]。自90年代开始，我国大部分重大项目均进行了事故风险评价，如胡德福通过建立化学突发事故风险评估模式对株州市28个工厂、企业、铁路编组站进行了风险评估，提出企业要进行风险评价的建议[48]；万良碧采用事故概率评价的方法对氯气泄漏事故进行了预测，并提出烟团计算模型

[49]

。炼油厂、农药厂、放射性车间等项目的事故风险评价也有报道[50~52]。进入21

世纪来，事故风险评价在多种行业和领域都有研究。如田为民通过对水毁事故下的南水北调工程干渠的风险评价，提出了干渠基于风险的选址意见[53]；黄海波等采用事故树分析法对天然气加油站设备的事故风险进行了评价，提出燃气泄漏报警装置、通风装置和超温超压报警装置在降低事故风险工作中的可靠性，是削减CNG加气站爆炸事故风险的关键控制点[54]；庄庆伟运用故障分析及事故树法对

15

LPG罐车公路运输途中的风险进行了评价，得出从人为和管理因素着手控制LPG罐车泄漏事故的结论[55]。在这期间，石油化工类项目的事故风险评价已经成为普遍关注的焦点。经过十几年的发展，事故风险评价在各个方面均有不同程度的进步。

2.3.3 事故风险评价进展

项目事故风险评价在评价策略、评价方法、评价的定量化、模型的优化上均有研究及进步。 2.3.3.1 评价策略

（1）评价策略的选择

柴立元等提出风险评价策略的选择，就是回答“在最终的风险表征中，什么

[56]

水平的风险是可以承受的”。图2-1形象地表示了 ERA 方法选择的三个层次。

ERA 的策略分为定性、半定量和定量三个层次进行，分别完成风险的筛选、分级和估计。

评价精确度、复杂程度和费用 定性分析 可接受风险水平 定量分析 不可接受风险水平 B 层次3 半定量分析 B C 层次2 A B 环境风险水平 C 层次1 图2-1 ERA方法选择策略的层次[56]

由图2-1可以看出：

a.定性分析：确认 A 风险处于可接受水平；B、C 不能确认，但 B

16

① 风险筛选——定性风险评价：定性风险评价的中心内容是定性分析危害源-暴露途径-受体的关联性，评价受体的敏感性，描述可能承受风险的种群和每个化学品的相对的风险数量级。通过定性风险分析，可以筛选出主要的环境风险。

② 风险分级——半定量风险评价：风险分级评价法是在定性风险评价矩阵基础上提高精确度的一种半定量风险分析方法，属于层次2。它通过设定的评价标准，对评价矩阵中污染物、暴露途径和反应灵敏度等因子给予评分。根据计算所得的风险相对评分值，进行风险分级。

③ 风险评估——定量环境风险评价：由层次2的风险分级确认的风险级别也会有很大的不确定性，定量风险评价是力图通过收集新的、特定地点的数据来减少这种不确定性，借助暴露和剂量-反应的数学模型与模拟计算，把那些有很大不确定性的参数和风险大小，加以数学定量化表征。因而，进行定量风险评价，必须收集详细的数据。然而实际工作中却很少有项目能够提供定量分析所需的详尽资料。所以，只能就公众高度关注的风险问题或那些必须提供更高准确度的风险进行定量的评价。这类评价往往需要由专家进行较长时间的研究才能完成。

（2）评价策略的判定依据

项目事故风险评价策略判定的依据是项目涉及的危险物质判定及危险源判定。

①物质判定 A 毒性物质

毒物是指那些以较少的量进入机体后，能与机体组织发生化学或物理作用影响人体的正常生理功能，导致某些器官和系统发生暂时性或永久性病变的物质。中毒的发生与毒物本身的性质、毒物侵入人体的途径及数量、接触事件及身体状态、防护条件等多种因素有关[57]。毒物的毒性表征毒物的剂量与反应之间的关系，其单位一般以化学物质引起某种毒性反应所需剂量表示。毒性反应通常是以动物死亡数来表征。风险评价中采用的指标通常有：半数致死量或浓度（LD50或LC50），即染毒动物半数死亡的剂量或浓度；立即威胁生命和健康浓度[58]（Immediately Dangerour to Life or Health，IDLH），指人在这种浓度下逗留30分钟即可发生死亡或健康严重损害，即空气中任何毒性、腐蚀性或窒息性物质可即刻威胁生命或引起不可逆或迟发的危害健康的效应或使人丧失脱离这种环境能力的化学物浓

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度；最高容许浓度（Maximum Allowable Concentration，MAC）指工作地点、在一个工作日内、任何时间均不应超过的有毒化学物质的浓度。

B易燃易爆物质

易燃物质包括可燃气体、易燃液体和可燃液体。可燃气体指在常压下以气态存在并与空气混合形成可燃混合物，其沸点（常压下）是在20℃或20℃以下的物质；易燃液体是指闪点低于21℃，沸点高于20℃的物质；可燃液体指闪点低于55℃，压力下保持液态，在实际操作条件下（如高温高压）可引起重大事故的物质。爆炸性物质指在火焰影响下可以爆炸，或者对冲击、摩擦比硝基苯更为敏感的物质。

对爆炸性固体物质，采用TNT当量法描述爆炸的危险性；易燃易爆气体采用甲烷当量法描述爆炸的危险性；对易燃易爆液体采用汽油当量法描述爆炸的危险性。

②重大危险源判定

并不是存在有毒有害物质的单元都属于风险评价的范围，风险评价更关注于可能对环境产生重大危害的单元，这些单元可由重大危险源判定原则判定。

重大危险源是指长期或临时生产、加工、搬迁、使用或贮存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。单元指一个（套）生产装置、设施或场所，或同属一个工厂的边缘距离小于500 m的几个（套）生产装置、设施或场所。重大危险源的判定以单元内存在危险物质的数量等于或超过《重大危险源辨识》（GB 18218-2000）中表1、表2、表3及表4规定的临界量，即被定为重大危险源。单元内存在的危险物质为单一品种，则该物质的数量即为单元内危险物质的总量，若等于或超过相应的临界量，则定为重大危险源。单元内存在多种危险物质时，则按下式计算，若满足下面公式，则定为重大危险源：

q1q2q1???1 （式2-1） Q1Q2Q3式中：q1、q2…..qn为为每种危险物质实际存在量，t；Q1、Q2… Qn为与各危险物质相对应的生产场所或贮存区的临界量，t。 2.3.3.2 评价方法

目前，事故风险研究的焦点为重大危险源的风险评价，对于重大危险源风险

18

评价可采用不同的评价方法。

关于事故风险评价方法，不断有研究者提出新的思路和方法，如钟登华等基于AHP法对城市输水工程的风险进行了分析，提出了风险因素排序、总的风险评价及风险响应措施的选择，得出了施工风险和塌方风险是输水工程的主要风险因素，地质勘查和施工方案论证是风险响应的优先选择措施[60]；周剑峰等采用灰色关联度对肯特管道风险评价法进行修正，将不同因素造成的事故频率及事故后果关联，赋予不同指标权重，得出综合判断管道风险的方法[61]；何理等采用模糊模拟技术对水环境中的可能性风险进行研究，采用模糊度量的方法得出风险可能性的大小以备风险管理抉择[62]；李正平等采用灰色模型对机械系统动态风险进行评价，将人工操作及能量传递做为动态变量进行分析，提出降低机械系统运行风险的方法[63]。虽然在不同的方法研究上均有所探索，但目前最常用、研究最多的风险评价方法仍然为R=P×C 风险定级评价法[7]。

R=P×C 定级法是综合考虑风险因素发生概率和风险后果，给风险定级的一种方法。其中 R 表示风险，P 表示风险因素发生的概率，C 表示风险因素发生时可能产生的后果，P×C 不是简单意义的相乘，而是表示风险因素发生概率和风险因素产生后果的级别的组合。R=P×C 风险定级评价法的关键是对事故概率确定以及事故发生后事故状态的描述。

（1）事故概率确定

事故概率确定是建立在对全世界或国内同类项目运行的历史事故资料统计上。近年来，我国学者开始采用事件树法（Event Tree Analysis，ETA）和事故树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）确定事故可能发生的概率。

①事件树法

事件树分析法就是根据事故发展顺序，从事故的起因或诱因事件开始，途经原因事件直至结果为止，每一事件都按成功和失败两种状态分析，用树枝代表事件的发展过程的分析法[64]。图2-2给出了一个简单的事件树计算概率过程。应用实例中有翁永基采用事件树分析的方法对油气管道泄漏的事故进行定量分析，估算了油气泄漏事故可能造成的3种后果（无燃烧、燃烧和爆炸事件）发生的概率

[66]

；贾超等采用事件树法对高坝运行事故发生概率进行了计算，对风险进行了分

析，得出高坝运行过程由泄洪设施引起的事故发生概率为12.2×10-5，由地震作用

19

引起的事故发生概率为2.80×10-5[67]。

成功状态 （S1） 激发事件 （I） 失败状态 （F1）

成功状态 （S2）

（IS1S2）

失败状态 （IS1F2） （F2）

成功状态 （IF1S2） （S2） 失败状态 （F2） （IF1F2）

图2-2 一个简单的事件树确定概率[65]

②事故树分析法

事故树分析法是通过建立顶上事件发生的逻辑树图，自上而下地分析导致顶上事件发生的原因及其相互间的逻辑关系，直至可直接求解的基本原因事件为止，又称为故障树分析。运用事故树分析，通常依照划分事故系统，确定事故树的顶上事件；分析导致顶上事件发生的所有原因事件及其逻辑关系，作事故树图；求解事故树的最小割集，进行事故树定性分析。最小割集是导致顶上事故发生所必需的最小限度的基本事件的集合；求解顶上事件概率，进行事故树定量分析[68]。事故树法计算事件发生的概率g可描述为：

kg???qi （式2-2）

j?1k?j式中：?为数学运算符号，求概率和；?为数学运算符号，求概率积；qi为基本原因事件概率，可由基本事件失效概率数据库中获取。

应用实例中有张颖等采用事故树法及致命度分析（Failure Modes and Effents Analysis，FMEA）对常压炉的风险进行了评价[69]。国荣等采用事故树法对煤气化炉的系统失常状态概率进行了计算，得出其发生概率为1.7617×10-3 [70]。

事故树分析法和事件树分析法都依赖于一定的统计资料，所得到的事故概率接近于“客观概率”。在实际工作，人们常常不可能获得足够多的信息用以估计“客观概率”；同时，由于决策需要，必须对事故发生的可能性作出估计。因此，有学者运用马尔克夫过程法对重大危险源的爆炸事故概率进行了计算[71]，也有学者提出采用模糊数学法由决策者或专家对事故发生的概率作出主观估计，以确定

20

其“主观概率”[72]。前者可预测系统事故不同状态下的概率，后者可解决因统计资料缺失而造成事故树无法计算概率的缺陷。

（2）事故后果计算

事故后果的描述涉及到对有毒有害物质事故状态的泄漏量及物质扩散和能量传递研究。

①毒物事故源强

在毒物事故源强确定研究上，潘旭海等通过质量守恒定律将液池蔓延模型和液池蒸发模型进行联合，推导建立了动态液池蒸发过程的模型 [73]。

对于连续泄漏：

tV(t)??Vc(t)dt?m(t)/?1?Va （式2-3）

0对于瞬时泄漏：

V(t)?V0?m(t)?1?Va （式2-4）

式中：Vc（t）是液体连续泄漏速率，m3/s；ρl 是泄漏液体密度，kg/m3；V0是泄漏液体体积，m3 ；Va是地面吸收的液体体积，m3，一般为0 ；m（t）是到t时刻为止液池蒸发掉的总质量，kg。

连续泄漏和瞬时泄漏按下式判断：

VT0/x?2.5 泄漏为连续泄漏； VT0/x?0.6 泄漏为瞬时泄漏。

式中：V为环境风速，m/s；T0为泄漏持续时间，s；x为预测点距泄漏源的距离，m。

②有毒有害物质扩散

研究表明，毒物在水体中的扩散对水生生态系统极易产生急性毒害，且这种影响持续时间长，影响范围广，故环境管理部门已经要求有爆炸、火灾和泄漏等事故风险的企业设置消防事故池[74]。消防事故池用来收集在事故状态下被污染的水体，防止其进入水体对水生生态环境产生急性毒害。因此，目前有毒有害物质扩散主要研究其在大气中的扩散。影响大气污染物散布的气象因子主要有动力因子（风速、风向），热力因子（太阳辐射量、大气层结稳定度、气温的垂直分布），大气中的水分（湿度、云、雨、雪、雾等）天气形势以及混合层高度等[75]。其中，

21

风速对污染物的扩散起主要作用，风速支配着污染物的水平扩散，风速越大，污染物的稀释越快，静风或小风时，污染物的平流输送很小，污染物堆积不易扩散

[76]

。因此，在风险评价中，通常计算在小风、静风事故条件下毒物的扩散。 有毒有害气体在大气中的扩散，多采用高斯烟团模式或分段烟羽模式、重气

体扩散模式等计算[20]。高斯烟团模型及高斯烟羽模型未考虑重力影响，所以只适用于轻气体或与空气密度相差不多的气体的扩散，而对于密度远大于空气的气体则采用重气体模型[ 77]。近年来，众多学者不断专著于对扩散模型进行探讨：

A高斯扩散模型衍生公式

石剑荣等根据高斯扩散模型衍生公式对蒸气云扩散模型进行讨论，他提出瞬时蒸气云中心点最大浓度及危害半径可由高斯公式直接求取[78~79]：

2?X2??Y2Z?H? ?exp?????f?t??（式2-5）32222?2?2???xyz2π?x?y?z??C?X,Y,Z,H,t?????2Q参数意义同高斯公式，污染物最大浓度时间τ通过下式计算：

????32（2?）ab(C-C)exp(1?q/2p)??000??最大危害半径RM由下式计算：

2Q?12p?q （式2-6）

RM?2??R(?)?1?q/2p （式2-7）

式中：τ为最大危害区出现的时刻，或最危险时刻(对非源处而言)，此时危害影响空间范围最大；H为源高，对于地面危险源的跑、冒、滴、漏等无组织排放，可令H=0；B为相对于时间的综合衰减系数，若事故经历时间较短，气体性质较为稳定，则B=0。?R为水平扩散参数，?R?atp；a、b和p，q分别为大气扩散参数的系数和指数，是稳定度的函数。

B重气体扩散模型

蒋军成、潘旭海等在现有重气扩散模型的基础上，建立了一种新型的描述重气泄漏扩散过程的模型——LTAHGDM （Heavy Gas Dispersion Model in Laminar and Turbulent Atmosphere，大气层流及湍流重气扩散模型），该模型以箱模型为基础，结合虚点源模型，从而能描述重气泄漏扩散的整个过程[80]。 该模型认为，云团内部污染物的浓度可以用下式表示：

22

C=Cbe?z2/2?z2 r?Rce r?Rc （式2-8）

C?Cbe?z2/2?z21(r?Rc)2/2?r2式中：Cb?C0V0/V，Rc由R2?Rc2?(2?)1/2Rc?r?2?r2采用牛顿迭代法求解。模型同三维有限元模型相比，具有形式简单、原始输入数据少、运算速度快等优点。

重气云团与非重气云团的判别按下式进行：

'V01/2(g0)2V?0.2 1/3V0???a' g0?g0（式2-9）

?a式中：V0为瞬时泄漏形成的云团的初始体积，m3；V为环境风速，m/s；ρ0位气云初始密度，kg/m3；ρa为环境空气密度，kg/m3。如果上式成立，则表明云团为非重气云团；否则，为重气云团。 2.3.3.5 风险评价

（1）评价标准

风险事故后果计算值必须与风险评价的标准进行比较判定才能确定风险管理类型。环境风险评价标准应包含风险事故的发生概率和风险事故危害程度二方面的内容，其中风险事故危害程度主要反映事故所致的损失率，包括财产损失率和人员的死亡、重伤、轻伤率等。风险指标是一个社会公认为安全的风险率数值，它是根据多年的经验积累并为公众所承认的指标。由于风险指标的选定大都以伤亡事故为衡量依据，所以也叫人员伤亡率风险指标[81]。常用来表示风险的指标有个人风险值和社会风险值。

A 个人风险值

个人风险定义为在某一特定位置长期生活的未采取任何防护措施的人员遭受特定危害的频率[82]。图2-3给出了个人在不同年龄下的风险背景值，其中曲线A代表自然死亡率。

国际上，个人风险值常将接触工作1亿小时所发生的死亡数作为评价单位，即FAFR（Fatal Accident Frequency Rate）。从事不同行业的人其个人风险值是不同的，表2-3给出了美国不同行业的风险指标。

23

年 龄 死亡人数

图2-3 个人风险值 图2-4 社会风险标准曲线

表2-3 美国一些行业个人风险值（以每年接触2000 h计）

产业类型 FAFR值 死亡（人·年-1） 7.1 1.42×10-4 工业 3.2 0.64×10-4 商业 4.5 0.90×10-4 制造业 4.3 0.86×10-4 服务 5.7 1.14×10-4 机关 16 3.20×10-4 运输及公用事业 27 5.40×10-4 农业 28 5.60×10-4 建筑业 31 5.60×10-4 采矿、采石业 B 社会风险值

社会风险指在一定的时间区间内，由一定数量的个体所组成的群体，受一个事故损害的概率。社会风险值应该小于个体风险值。社会风险描述事故发生概率与事故造成的人员受伤或致死数间的相互关系，社会风险可以用“累积频率/死亡人数曲线（F/N曲线）”、“余补累积频率分布”或“余补累积函数”等表征[83]。

C 评价标准

环境风险评价中通常采用社会风险值作为评价标准。社会风险值可由普通人在日常生活中或受自然灾害的危害的概率作为评价标准，即风险背景值。假设全社会人在面对事故时概率是相同的，则我国2001~2006年的社会风险值如表2-4所示。从表2-4可以看出，我国现在的事故社会风险值处于临界值10-4（人·年-1）

24

的不可接受状态，说明我国的风险管理需要尽快提高。

表2-4 我国2001~2006年由各种事故产生的社会风险值

2001 2002 时间 2003 2004 2005 事故死亡人数 130491 139393 136340 136755 127089 FAFR值 1.14 1.22 1.19 1.2 1.11 死亡（人·年-1） 1.00×10-4 1.07×10-4 1.05×10-4 1.05×10-4 0.98×10-4 资料来源：中国安全生产监督管理总局[84] 2006 112822 0.99 0.87×10-4 也有学者建议采用Taylor等（1989年）提出的F/N社会风险标准曲线（见图2-4）作为社会风险值[83，85]。该社会风险值在许多国家的60多个工厂的到应用，其导致一个人死亡的社会风险水平是每年10-4。

（2）风险评价

将风险事故后果值R与所选择的风险标准进行比较判断，判断风险是否可以接受，进而提出相应风险管理措施。 2.3.4 风险管理研究进展

风险管理出现于美国，20世纪 70～80 年代，在国际上得到了迅猛的发展，但在我国目前尚处于起步阶段。风险管理主要研究风险发生规律和风险控制技术。在风险辨识、风险分析和风险评价的基础上优化组合各种风险管理技术，以最经济合理的方式消除风险导致的各种灾害后果[86]。风险管理是在经济和社会效益、风险及费用的三度空间中寻求达到风险最小、效益最大的目标。风险管理的意义如图2-5所示：

风险低 更安全 Ⅲ 费用高 图2-5 风险、安全与成本的关系 风险高 更危险 Ⅰ 风险Ⅱ 图2-5中风险曲线被划分为3个区域。Ⅰ区为费用效果显著区，在该区随着

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费用的增加，风险显著降低；Ⅱ区是费用效果转折区，在该区有一定的费用效果；Ⅲ区为费用效果低效区，该区每降低一点风险值，要花费很高的费用。三个区相比，Ⅰ区在降低风险方面可能做的不够；Ⅲ区在投入费用与降低的风险相比较而言，虽然随着费用的增加，风险也在降低，但是在经济上不合算；Ⅱ区的用于降低风险的投入费用与实际取得的降低风险效果达到了较好的平衡，环境管理者尽力使曲线向上和左移动（达到同样的安全程度，花费较少）。因此，正确的风险管理是把可接受风险水平控制在某一特定的范围内，此范围取决于多项社会和经济因素，如消费者的期望，宣传教育以便消费者做出选择，企业所需付出的代价及最终转嫁到消费者身上的费用，控制和减轻人体与生态暴露的能力，对商贸的影响，采用危害较小替代物品的可能性，加强管理的能力，以及对未来法规政策的影响[87]。

风险管理是基于效用理论（Utility Theory）进行的。风险管理的最终目的是采用最低的投入，达到最大的风险控制水平。效用是经济学概念，在经济学中，效用被定义为精神满足感和财富之间的关系，是衡量精神收益（Pscyic Gain）的尺度，是一种给投资者带来投资满足的程度。效用的大小取决于个人的效用函数，反映一定生活水平上的个人投资效用的公式或曲线。用来描述风险投入和风险收益之间的关系，揭示企业决策者或政府机关的风险应对态度。但是，效用理论有一定的局限性，特别在对极端概率或极端利益表现出的有限理性现象，另外，对于同一问题，在不同的时间可能得到不同的效用曲线。

目前，国内研究者已经充分意识到风险管理的重要性，对风险管理的任务和方法均有所研究。如李霞等提出风险管理的任务是提高成本效益的风险损失预防，有预见的进行风险分析及筹措长期稳定的资金[88]。李峰采用管理树和危险树法（Management Oversight ＆ Risk Tree，MORT）作为企业的风险管理方法，通过分析变化及能量转移，追寻进行企业风险管理的方法[89]；马志祥运用事故树法通过油气管道运行的风险分析，指出影响油气管道运行安全的因素包括第三方破坏、腐蚀、误操作、设计和自然灾害五种可能的风险源，并提出了风险的控制措施和建议[90]；汪立忠等对突发性污染事故的风险管理研究进展进行了论述，提出风险管理的管理计划、应急措施和减缓措施，他认为突发性环境污染事故风险管理还存在许多难题没有完善地解决，如风险评价的定量化及风险评价外推过程不

26

确定性，有关组织机构网络和法律法规体系尚未配套，污染的连续监测预警系统十分缺乏，应急监测和应急措施的方法、技术体系有待建立和完善等[91]；在风险管理水平衡量中，李其亮等采用模糊数学法对于工业园区环境风险管理水平的进行了评价，建立了园区风险管理水平的评价指标体系，并进行工业园区环境风险区划[92~93]。目前，我国风险管理方法的研究处于起步阶段，风险评价的结论多是提出事故预防与应急预案，没有具体的风险管理体系。 2.3.5 存在问题

项目事故风险评价在我国经过十几年的发展，无论在模型还是在方法上均有所进步，但目前评价中尚存在缺乏成套的标准体系、风险评价的定量化不足、风险评价与风险管理脱节等问题。

本文正是基于这些问题，试图通过对煤气化工业企业风险评价和风险管理的研究，提出风险评价的标准体系，建立煤气化工业企业风险管理体系。

27

3 煤气化工业企业环境风险评价与风险管理

3.1 煤气化工业技术特征及其风险

3.1.1 煤气化工业的发展、技术特征及其产品 3.1.1.1 煤气化工业的发展

煤气化技术已有100多年的研究开发和商业化应用历史。19世纪50年代，西门子公司开发出用于生产燃气的第一台阶梯式炉蓖的煤气发生炉。20世纪20年代，合成氨和甲醇工业的出现催生了合成气化学工业，煤气化技术开始用于合成气生产。

20世纪80年代初期美国和加拿大为解决两国边境酸雨问题时提出了“洁净煤”（Clean Coal）的概念。其中洁净煤技术（Clean Coal Technology ，CCT）的含义是：旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。在洁净煤技术中，煤的气化是一种应用广泛的技术。洁净煤气化主要体现在环境保护、煤种适应性和煤利用效率方面。由于煤炭气化后，制成的合成气可以脱除硫化物等污染物，大幅度降低煤炭直接燃烧带来的环境污染。可以说煤炭气化技术是现代洁净煤技术的核心[94]。

在我国，由于常规能源储量中石油、天然气储量明显不足，而煤炭储量丰富。我国化工生产现状中，大部分化工产品是从石油加工而的，更加剧了石油供给紧张的局面。近年来，国际原油价格飞涨的形势迫切需要用煤化工产品替代部分石油，以减少我国对进口石油的依赖。而用煤化工代替石油化工的起点就是煤气化工业。

3.1.1.2 煤气化技术

煤气化是借气化剂使煤转化为燃料气或合成气的过程，为达到一定的化学组成和足够快的反映速度，通常在高温（>900℃）和一定的压力下进行，所涉及的反应包括[95]：

煤热解 CH4+CO+CO2+H2+H2S +C（半焦）

C+O2=CO2+ 409kJ/mol C+1/2O2=CO+123kJ/mol

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C+H2O=CO+H2-119kJ/mol C+H2O=CO+H2-162kJ/mol CO+ H2O= CO2+H2O+ 42kJ/mol CO+H2=CH4+H2O+206kJ/mol

目前世界上应用比较广泛的煤气化技术有德士古水煤浆气化(Texaco)、谢尔干煤粉气化(Shell)、鲁奇公司循环流化床技术(CFB)、固定层常压气化（UGI）和鲁奇块煤加压气化工艺（(Lurg）[96]。

（1）德士古水煤浆气化技术

德士古水煤浆气化技术属于气流床气化技术，是将粗煤磨碎，加入水、添加剂、助溶剂制成水煤浆，煤浆浓度一般为65%~70%，经煤浆加压泵喷入气化炉，与纯氧进行燃烧和部分氧化反应，气化温度1300~1400℃，压力6.5Mpa。该煤气化技术是我国目前大型煤气化工业企业主要选用的技术。

（2）谢尔煤气化技术

粗煤经磨成粉、干燥后用氮气输送至粉煤储存器，粉煤通过上煤锁斗系统加压，并与氧气和水蒸气混合后通过成对喷枪送入气化炉。粉煤、氧气和水蒸气在气化炉内反应，使气化炉温度保持在1400~1600℃，煤灰熔化并以液态形式排出高温粗煤气与冷循环煤气混合后温度降至900℃，进入废热锅炉，产生10.0 MPa、420℃的高压过热蒸汽，粗煤气进陶瓷过滤器将煤气中的飞灰与气体分离，送煤气为163℃，含尘1mg/m3。

（3）鲁奇循环流化床技术

粗煤经破碎至5mm以下，进煤计量槽，经水冷螺旋进料器送至气化炉下部，与蒸汽、氧气反应而被气化。气化压力为0.15MPa，温度1050℃，气体停留时间4~6s，流速4m/s。气体中夹带的固体在循环旋风分离器内脱除，煤气再通过洗涤饱和塔脱除NH3、Cl-和其它水溶性化合物、灰尘，使气体含尘量小于5mg/m3，同时冷却到40℃。

（4）固定层常压气化技术

煤从气化炉炉顶加入，并向下移动，从炉底进入的气化剂氧气（空气）、水蒸气与煤逆流相遇。煤下移的速度由炉底排渣速度控制，煤沿气化炉下移而被从炉底燃料层上来的气体加热，使原料沿整个床层高度有一个温度分布，由上而下

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形成干燥区、干馏区、还原区、氧化区和灰渣区。氧化区和还原区的温度一般为850~1000℃，煤气出口温度为300~450℃。该技术为我国中、小氮肥企业所普遍采用，但国外已基本被淘汰。

（5）鲁奇块煤加压气化工艺

鲁奇块煤加压气化工艺是一个自热式、逆流移动床生产工艺，用氧气、水蒸气为气化剂，在3.0MPa、900~1000℃条件下进行气化。煤由煤斗间断地加入煤锁中，然后进入气化炉，在炉中气化生成的煤气从气化炉上部煤裙外围环形空间出来，温度为617℃，再进入洗涤冷却器。在洗涤冷却器中与来自洗水循环泵（温度为204℃）的水一起经文氏管进行洗涤和冷却，温度降为20℃，且为水汽所饱和，出洗涤冷却器的气体进入废热锅炉，温度降为181℃后，经气水分离罐送变换工段。

3.1.1.3 煤气化工业产品

煤气化工业产品，按工艺步骤分为煤制合成气、合成气加工和下游产品深加工等三个层次（见图3-1） 煤气化 合成气 醇醚类：甲醇、DME 碳氧化合物：醋酸 烃类：烯烃、汽、柴、煤油 其它：H2、H2/N2 下游产品 图3-1 煤气化工产品分层示意图[97]

（1）煤制合成气

水煤浆或干煤粉经过部分氧化法气化后，生成合成气(CO+H2)，是煤化工的第一个层次。水煤浆气化在国内已经工业化，在年产30×104 t合成氨和20×104 t甲醇工艺中已成功应用。

（2）合成气加工

合成气加工工艺主要有三条路线：醇类、烃类和其它碳氧化合物的合成。醇类合成包括合成气制甲醇、二甲醚(DME)、乙醇、低碳混合醇和进一步制乙二醇等；烃类合成有合成气制烷烃、低碳烯烃、芳烃和各类油品等；其它含氧化合物的合成有合成气羰基化制醋酸、酸酐、草酸等。它们可单独成为工业产品，也是可进一步加工的中间品。

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（3）下游深度加工

甲醇和烯烃的下游产品最多，是化工行业的支柱。烯烃下游产品主要有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯；甲醇下游产品主要有碳酸二甲酯（DMC）、甲基叔丁基醚（MTBE）、醋酸、醋酸乙烯等。

（4）其它

近年来，煤气化产生的合成气有替代石油和其它燃料，用来发电、供热、生产液体或气体燃料。通过煤气化经燃料-蒸汽联合循环、燃料电池循环发电，已经成为提高煤炭利用效率和减轻环境污染的一种新的方式。 3.1.2 煤气化工业企业风险 3.1.2.1 有毒有害物质

从煤气化工业的原料、辅料、中间产品及产品来看，煤气化工业企业生产中存在大量易燃易爆物质和有毒有害物质。

（1）易燃易爆物质

煤气化工业企业中存在CO、H2、甲醇、二甲醚、乙醇等易燃易爆物质，这些物质在生产、使用和储存过程中存在火灾、爆炸事故的风险。

（2）有毒有害物质

煤气化工业企业产品及附属产品如CO、H2S属于有毒气体，其最广泛的产品氨为有毒物质。这些有毒物质在生产、使用和储存过程中存在泄漏后扩散产生毒害事故的风险。 3.1.2.2 风险源 （1）气化炉

气化炉是煤气化工业的主体设备，气化炉通常是高温高压状态下运转，其中存在大量CO、H2等易燃易爆物质及H2S等有毒气体。若因运行不正常，则极易发生火灾爆炸和泄漏事故。 （2）储罐

煤气化工业的产品或中间产品如甲醇、液氨等物质，常常因安全需要在储罐内储存或运输。由于压力、腐蚀等作用，极易发生泄漏进而引起火灾爆炸等事故。 （3）辅助设施

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煤气化工业的辅助设施如硫回收装置、水处理系统通常存在有毒物质H2S和氯气，这些物质若发生事故性泄漏，将会对周围人员产生毒害作用。 3.1.2.3 风险识别

煤气化工业工艺复杂、控制点多，部分装置的反应器、贮槽等具有一定温度、压力，有些工艺设备是在高温下运行，部分生产装置内部是易燃、易爆的化合物，因此对设备及相应管道的承压、密封和耐腐蚀的要求都很高，存在着因设备腐蚀或密封件磨损破裂而引起泄漏及着火爆炸的可能性。在运输、贮存或者操作不当时会发生燃烧、爆炸、腐蚀及毒性危害，人体接触这些物料会产生不同程度的损害。根据煤气化工业工艺特点，可能发生的风险及其因素分析如下表3-1。

表3-1 煤气化工业主要主要风险因素及影响因素分析 事故发生环节 贮存 生产 运输 类 型 泄漏 火灾、爆炸 泄漏 火灾、爆炸 泄漏 火灾 原 因 阀门破损、设备破损、违章操作、安全阀及控制系统失灵 泄漏、明火、静电、摩擦、碰撞、雷击 加料、放料 停电、停水、自动控制失控 管线破损、泵密封不佳、车辆事故等 泄漏与空气接触，明火、静电、雷击 因此，对煤气化工业企业进行风险评价，提出风险管理措施，降低事故概率及事故后果是必要的。

3.2 煤气化工业企业环境风险评价方法 3.2.1 环境风险评价程序

风险定级评价法是环境风险评价中最常用的方法。其基本思路是通过事故设定、确定事故概率和事故后果，用事故概率和事故后果的乘积，综合表征事故风险的大小及其可接受性，并按照事故起因制定风险预案和实施风险管理。其评价程序如图3-2所示。 3.2.2 事故设定

（1）危险物质识别

根据环境风险评价中有毒有害物质判定原则，判断系统是否存在有毒有害及易燃易爆物质。煤气化工业企业存在的主要危险物质包括CO、H2、甲醇、二甲醚、乙醇等易燃易爆物质及液氨、CO、H2S等有毒气体。

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（2）重大危险源判定

根据重大危险源判断原则，判断系统是否存在重大危险源。煤气化工业企业可能存在的重大危险源包括气化炉和各种储罐等。

（3）事故类型

根据重大危险源判断结果，设定危险源主要事故类型。煤气化工业的主要事故类型为火灾、爆炸和毒物泄漏。

图3-2 煤气化工业企业风险评价程序

风险管理 风险评价 风险值计算 后果计算 事故概率 事故类型设定 自然社会资料 工程资料 确定可接受风险水平 资料收集 3.2.3 概率估算

确定事故概率通常采用通用统计概率或事故树法计算。

对于生产装置，因大型煤气化炉事故至今未有报道的事故发生，故采用英国ICI公司确定的可以接受并能够达到的危险率指标值——工业企业中平均每发生一次严重灾害事故的出现概率为3×10-5次/年作为可信事故发生概率[98]。

对于储罐区，采用事故树法进行计算。储罐火灾爆炸的事故树如图3-2所示。

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根据对基事件的事故概率统计，经过事故树分析软件计算，储罐火灾爆炸风险事故概率为8.7×10-5/罐·年[68，99，100]。 明火火源 储罐静电放电 点火源 储罐火灾爆炸 · a 达到爆炸极限 气体达可燃浓度 + 机械火花 雷击火花 储罐泄露 · X18 人体静电放电 + · + + · X10 X13 X14 X11 X12 X2 X1 接地不良 静电积累 动火鞋未作 黑直吸火色着业钉击烟+ + 防中 金雷与静产 属地撞电生面摩 击X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 工摩作擦擦 液接服测未接液管发体地量设地 体道与线操接电流内阻 地壁空损作速不装气坏失高粗 糙摩误置合要擦 求

图3-2 储罐火灾爆炸事故树[100]

+ X15 X16 X17 雷电感应非资质厂家生产未定期检测库区内通风不良 3.2.4 毒物扩散与能量传递

事故发生后对环境产生的影响不外乎毒物的扩散及能量的传递，事故扩散遵循物质守恒和能量流动理论。物质泄漏包括气体泄漏、液体泄漏和两相流泄漏，分别采用不同的计算方式。液体泄漏后在环境中又存在蒸发作用，包括闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发，这些蒸发过程也有不同的模型进行计算。气体泄漏及蒸发到大气中的污染物以一定规律性的模型在大气中扩散，通常采用多烟团模式进行预测。易燃易爆物质在爆炸和燃烧过程中的能量传递也是有规律可循的，通常用爆炸冲击波模型和火灾热辐射模型进行预测。 3.2.3.1毒物的泄漏

（1）泄露量计算

毒物的泄漏通常包括液体、气体及两相流三种泄漏形式，不同形式具有不同的计算方式。

①液体泄漏

液体泄漏速率QL用伯努利方程计算[101]：

34

QL?CdA?（2P-P0）?2gh （式3-1）

?式中：QL为液体泄漏速度，kg/s；Cd为液体泄漏系数，此值常用0.6-0.64；A为裂口面积，m2；P 为容器内介质压力，Pa；P0为环境压力，Pa；g 为重力加速度，一般为9.8m/s2；h为裂口之上液位高度，m。

②气体泄漏

假定气体的特性是理想气体，气体泄漏速度QG按下式计算：

QG?YCdAPM?RTG?2?????1????1??1 （式3-2）

式中：QG为气体泄漏速度，kg/s；P 为容器压力，Pa；Cd为气体泄漏系数，当裂口形状为圆形时取1.00，三角形时取0.95，长方形时取0.90；A 为裂口面积，m2；M 为分子量；R 为气体常数，J/（mol·k）；TG为气体温度，K；Y 为流出系数，对于临界流Y=1.0对于次临界流按下式计算：

1212??P0???P? Y?????1??0??P??P???次临界流按下式判断：

1K??1??????2????1???????????1??2????????1??1???（式3-3） ??p02kk?()?1 （式3-4） Pk?1式中：P为容器内介质压力，Pa；P0为环境压力，Pa；k为气体的绝热指数（热容比），即定压热容CP与定容热容CV之比。

③两相流

两相流的泄漏量计算一般假定液相和气相是均匀的，且互相平衡，泄漏计算按下式：

QLG?CdA2?m?p?pC? （式3-5）

式中：QLG为两相流泄漏速度，kg/s；Cd 为两相流泄漏系数，可取0.8；A 为裂口面积，m2；p位操作压力或容器压力，Pa；pC为临界压力，Pa，可取PC=0.55P； ρm为两相混合物的平均密度，kg/m3，可由下式计算：

1 ?m? （式3-6）

FV1?FV??1?2 35

式中：ρ1—液体蒸发的蒸汽密度，kg/m3；ρ2为液体密度，kg/m3；FV为蒸发的液体占液体总量的比例，由下式计算：

C?T?TC? FV?PLG （式3-7）

H式中：CP为两相混合物的定压比热，J/（kg·K）；TLG为两相混合物的温度，K；TC为液体在临界压力下的沸点，K；H 为液体的气化热，J/kg。

（2）蒸发量计算

液体泄漏后在地面形成液池，液池内液体的蒸发分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发三种形式，不断向周围空气散发蒸气，蒸发量用下列公式计算：

① 闪蒸量的估算

过热液体闪蒸量可按下式估算：

Q1?FvWT/t1 （式3-8）

式中：Q1为闪蒸量，kg/s；WT为液体泄漏总量，kg；t1为闪蒸蒸发时间，s；Fv为蒸发的液体占液体总量的比例；按下式计算：

T?Tb Fv?CPL （式3-9）

H式中：Cp为液体的定压比热，J/（kg·K）；TL为泄漏前液体的温度，K；Tb为液体在常压下的沸点，K；H为液体的气化热，J/kg。

② 热量蒸发估算

当液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池（或者冷冻液体泄漏至地面），并吸收地面热量而气化称为热量蒸发。热量蒸发的蒸发速度Q2按下式计算：

?S??To?Tb? （式3-10） Q2?H????t式中：Q2为热量蒸发速度，kg/s；T0为环境温度，k；Tb为沸点温度；k；S为液池面积，m2；H为液体气化热，J/kg；λ为表面热导系数（见表3-2），W/m·k；α 为表面热扩散系数（见表3-2），m2/s；t为蒸发时间，S。

表3-2 地面的热传递性质

地面情况 水泥 土地（含水8%） 干阔土地 湿地 砂砾地 λ（w/m·k） 1.1 0.9 0.3 0.6 2.5 α（m2/s） 1.29×10-7 4.3×10-7 2.3×10-7 3.3×10-7 11.0×10-7 36

③ 质量蒸发估算

当热量蒸发结束，转由液池表面气流运动使液体蒸发，称之为质量蒸发。 质量蒸发速度Q3按下式计算：

Q3???p?MR?T0?u?2?n??2?n??r?4?n??2?n? （式3-11）

式中：Q3 为质量蒸发速度，kg/s；α,n为大气稳定度系数，见表3-3；p为液体表面蒸气压，Pa；R为气体常数；J/mol·k；T0为环境温度，K；u为风速，m/s；r为液池半径，m。

表3-3 液池蒸发模式参数

n 稳定度条件 0.2 不稳定(A,B) 0.25 中性(D) 0.3 稳定(E，F) α 3.846×10-3 4.685×10-3 5.285×10-3 ④ 液体蒸发总量的计算

WP?Q1t1?Q2t2?Q3t3 （式3-12）

式中：Wp为液体蒸发总量，kg；Q1为闪蒸蒸发液体量，kg/s；Q2为热量蒸发速率，kg/s；Q3为质量蒸发速率，kg/s；t1 为闪蒸蒸发时间，s；t2 为热量蒸发时间，s； t3 为从液体泄漏到液体全部处理完毕的时间，s。

（3）泄漏后果分析

燃烧爆炸危险性物质发生泄漏，在空气中形成蒸气云团并运移扩散，当其浓度处于爆炸极限范围内，且在引燃源的作用下就会引起严重的火灾爆炸事故。火灾对人员的伤害主要来自火球燃烧的高温辐射和燃烧产物的烟气毒性；爆炸主要以冲击波的形式对人员、设备及环境造成伤害与破坏；而有毒有害物质的泄漏扩散会对人、畜造成中毒伤害，会对环境造成污染。液相泄漏和气液两相泄漏发生在水中，其离散过程对人员健康和环境生态产生影响。由于泄漏到水体中的污染物将会对水体中水生生物和生态环境产生致命而长期的影响，因为国家环境保护管理部门已要求有爆炸、火灾等事故风险的企业设置消防事故池，防止毒物泄漏到水体中。

危险性物质泄漏事故及其危害分析如图3-3所示。

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气液两相泄露 水中离散扩散 有无毒性？ 人畜中毒事故 Y N 落入水中？ N N 发生物质泄露事故 Y 气相否？ Y 连续源？ N Y N 连续泄露扩散 瞬时泄露扩散 液体蒸发扩散 落入水中？ N 液相泄露 快速否？ Y 有引爆源？ Y 喷射火灾事故 N 形成蒸气云 N 有引爆源？ N 有引爆源？ Y 闪燃、爆炸事故 Y 液池火灾事故 图3-3 危险性物质泄漏事故及其危害分析[102]

3.2.3.2 毒物在大气中的扩散

根据物质自身特性、泄漏的突发性、有毒蒸气扩散的移动性等特点，毒物扩散分为非重气体扩散和重气体扩散。

（1）非重气扩散 ① 预测模型

对非重气体评价采用多烟团叠加模式来预测下风向落地浓度，即将△t时间内排放的污染物看成是一个瞬时烟团，其排放量为Qi·△t=Q，为了求得连续源在下风向的落地浓度，可以把T时段内连续排放造成的下风向落地浓度看作若干个△t时间的瞬时烟囱在该点造成的浓度叠加。在假定流场是均匀、稳定的情况下，稳定度对事故烟团的影响是巨大的，因此在考虑稳定度的情况下，对多烟团模式进行修正。

取排放源所处坐标为坐标原点（0，0，0），下风向为X轴正方向，则排放源第i烟团，t时刻，j稳定度时对（x，y，0）点的影响浓度为：

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Ci(x,y,o,t,j)?2Qi(2?)3/2?x(i,j,t)?y(i,j,t)?z(i,j,t)?x?x0(i,j,t)?exp??2?2?x(i,j,t)?????2??（式3-13）

???y2He2???exp?-?exp???22???2?z(i,j,t)???2?y(i,j,t)??该排放源在t时刻j稳定度下对（x，y，0）点的总影响浓度为：

C(x,y,o,t,j)??Ci?1Ni(x,y,o,t,j) （式3-14）

式中：X0（i，j，t）为第i烟团t时刻j稳定度下的x坐标位置，X0（i，j，t）=u10t ，m；u0为烟团排放高度处的平均风速，m/s；?x(i,j,t),?y(i,j,t),?z(j,t,t)为第i烟团、j稳定度、t时刻的x、y、z向的扩散标准差；N为排放源的总烟团数；Q为第i烟团的源强，mg/s；t为烟囱运行的时间，s；He为排放源的烟气抬升高度，m。

② 参数的选取

a扩散参数：风速廓线指数和扩散标准差按《大气环境影响评价技术导则》，非正常排放情况分小风、静风两种情况选取。

b烟团总数 ：设烟团均匀时间间隔为△t，排放源的排放时间为T（s），则

当t>T时：N=T△t；当t≤T时：N=t/△t。 c风速：小风时取u10=1.2 m/s；静风时取u10=0.3 m/s。

d烟气抬升高度：排放高度按周围平均建筑物高度，一般取15 m。 （2）重气体扩散

由于煤气化工业企业中涉及的重气体仅为辅助设施中的氯气，重气体泄漏扩散预测采用常用的近似半球状扩散的理想状态模型[103,104,105]，不考虑地形、建筑物、风向、风速、温度等的影响，考虑其全部泄漏后的情况。预测重气体瞬时扩散半径，公式如下：

R?3(V/C)/[(1/2]?(4/3)? V?22.4WC(t-t0)/[Mq?(273?t0)/273]

（式3-15）

式中：R为重气体扩散半径，m；V为重气体的蒸汽体积，m3；C为重气体在空气中的危险质量分数值，%。W为重气体质量，kg；C为液体比热容，kJ/(kg·℃)；t为室温，取30℃；t0为液体沸点，℃；M为相对分子量；q为介

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质气化热，kJ/kg。 3.2.3.3 能量传递

火灾、爆炸事故发生后，对人体的伤害以能量传递的形式进行，这种伤害采用爆炸冲击波模型和火灾热辐射模型[106]。

（1）蒸气云爆炸的冲击波超压

泄漏物扩散到广阔的区域，形成弥漫相当大空间的云状可燃气体混合物，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。

蒸气云爆炸通常采用传统的TNT当量系数法计算，将事故性爆炸产生的爆炸能量同一定的TNT联系起来，计算公式如下：

WTNT??WfQf/QTNT （式3-16）

式中：WTNT为蒸气云的TNT当量，kg；α为蒸气云的TNT当量系数，取值范围0.02~15.9%。一般取α=4%；Wf为蒸气云中燃料的总质量，kg；Qf为燃料的燃烧热，Mj/kg；QTNT为TNT的爆炸热，一般取4.52 Mj/kg。

蒸气云爆炸的死亡半径R0.5计算公式为：R0.5=13.6×（WTNT/1000）0.37 蒸气云爆炸的重伤半径（Rd0.5）及轻伤半径（Rd0.01）计算公式为[107]：

R0.5?Z1?(E/P0)1/3

R0..01?Z2?(E/P0)1/3 （式3-17）

E?1.8W?Q

式中：Rd0.5为重伤半径，m；Rd0.01为轻伤半径，m；E为爆炸总能量，J；W为含能材料的质量，kg；1.8为地面爆炸系数；Qc为爆炸物的爆热，J/kg；p0位环境压力，101325 Pa；Z1、Z2为计算参数，按下列公式计算：

△ps=0.137Z-3+0.119×Z-2+0.269×Z-1-0.019 （式3-18）

式中：△ps—冲击波峰值超压，重伤及轻伤采用不同的超压值。 （2）池火灾热辐射模型

R．Merrifield和T.A Roberts认为可燃液体引起的池火灾，热辐射是其主要危害。热辐射对人体的伤害主要由不同热辐射通量对人体伤害程度来表示[108]。

①池直径的计算

危险单元为罐体时，防护堤所围池面积S（m2）计算池直径D（m）：

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