液化气储罐站爆炸事故的环境风险评价 欧黎闽
·环境影响评价·
液化气储罐站爆炸事故的环境风险评价
The Enviro nment Risk Evaluatio n of Ex ploding Accident in
Liquid Gas Sto rag e Tank Statio n
欧黎闽(莆田市环保科研所, 莆田351100)
摘要 以兴安液化气储罐站为例, 对其产生爆炸事故时的环境影响范围进行预测, 提出爆炸事故的应急与防范措施。关键词:液化气; 爆炸; 环境风险; 评价
Abstract T aking the Xing ′an liquid gas sto rag e tank sta tio n as an exam ple, the paper predicts the ra ng e of env iro nme ntal effect in the ex ploding accident, and then puts fo rw ar d the eme rg ency co untermeasures. Key words :Liquef ied gas ; Explode ; Environment risk ; Evaluation
随着人们物质生活的提高, 越来越多的液化气已作为清洁能源之一进入了千家万户。近年来, 已有不少液化气储罐站建设项目先后在我市立项并通过环评。从所编制的环境影响报告书内容来看, 我市有相当部分报告书都能详细地分析了泄漏事故对环境的影响, 但对爆炸事故的环境风险一般只做简单的定性分析, 很少进行定量分析。实际上, 在国内外, 液化气储罐站恶性爆炸事故屡有发生且损失惨重。为此, 环境风险的定量分析就显得尤其重要。通常环境风险分析包含有影响范围的界定、风险出现的概率、事故危害后果及应急防范等内容, 由于篇幅的限制, 本文仅以我市兴安液化气储罐站环评为例, 对液化气储罐站建设项目环境影响评价中有关爆炸事故的环境影响范围界定及风险应急与防范措施作一些探讨。
兴安液化气储罐站位于莆田市荔城区西天尾镇溪白村, 设计规模为2个50m 3液化气罐, 年瓶装液化气12000瓶, 平均每天罐装33瓶。周围环境主要是大片果林, 仅在东南面50m 左右有部队营房, 西南及东北面100m 处有2处民宅区。本评价则以这些对象为环境风险分析的主要敏感保护目标。
1 主要环境风险因子的识别
环境风险识别是指运用因果分析的原则, 采用一定的方法从复杂的环境系统中找出具有风险的因素的过程。根据该项目的实际情况, 环境风险因子识别主要是判定该项目所存在的环境风险主要因素是什么。1. 1 项目的工艺流程
该项目的工艺流程是气罐车将液化气运至站内, 在装卸柱处经管道泵入储罐, 完成装料(储存) 作业。分装作业在灌瓶间进行, 经过检查合格的气瓶才能进站充装。其工艺流程如图1:1. 2 环境风险因子识别
液化气的主要成分为丙烷、丁烷等有机气体, 属于易燃、易爆物质, 其装料过程都是在具有一定压力的密闭系统中进行。在正常作业情况下, 仅是分装时可能逸出极少量液化气或废旧钢瓶及报废的设备配件处理时产生一定的环境污染。若操作不当或其它原因使管道、储罐、气瓶中的液化气大量泄漏逸散遇到火源, 则会发生爆炸; 储罐、气瓶受热, 内部压力增大等也会有爆炸危险。
植物标本的查验与鉴定是一项十分重要的工作, 直接影响到我国野生动植物进出口管理工作的成效, 关系到履约形象, 同时也是一项专业性极强的工作。野生动植物种类繁多, 仅列入公约附录的物种就多达3万多种, 其次野生动植物产品形式多种多样, 经加工后的制成品与原来的形态有着质的差别, 大多数用肉眼无法识别。根据我省的实际情况, 依托省内
大专院校, 建立野生动植物鉴定中心, 配备专业鉴定人员, 建立标本陈列室, 存放没收的样品, 并作为培
训基地, 及时协助海关及其他执法部门进物物种识别与鉴定。参考文献
1 万自明. 中国野生动植物进出口管理实用手册. 2001
福建环境 第19卷 第5期 2002年10月
根据以上分析可知, 液化气储罐站的环境风险因子主要有:
①设备因素:管道、储罐堵塞或漏气。
②人为因素:操作不当、管理不严、环保安全意识差。
③自然或人为破坏因素:自然灾害或其它不可抗拒突发因素。
2 爆炸事故对环境的影响预测
环境风险影响范围主要是液化气发生爆炸时对环境的影响范围。2. 1 预测计算的基本步骤
爆炸按其性质可分为由物理变化引起的爆炸(物理爆炸) 和由化学反应引起的爆炸(化学爆炸) 。前者只释放物理能量, 其爆炸影响一般较为有限, 而化学爆炸则往往产生更大的破坏力, 因此对爆炸及其危害性的分析主要是探讨化学爆炸。基于对爆炸特性的分析, 计算化学爆炸对环境的破坏影响的基本步骤可描述如下:
计算爆炸产生的最高温度→求取爆炸产生的压力→估算爆炸形成的应力→确定爆炸影响的范围与程度2. 2 由反应热计算爆炸温度和压力2. 2. 1 爆炸温度计算
化学物质的爆炸最高温度可依据反应热计算, 液化石油气可视作丙烷与丁烷的混合物, 其燃烧反应式如下:
C 3H 8+5O 2=3CO 2+4H 2O C 4H 10+6. 5O 2=4CO 2+5H 2O 总反应式为:
C 3H 8+C 4H 10+11. 5O 2=7CO 2+9H 2O 由于爆炸速度很快, 为瞬间反应, 为了简化计算, 假定爆炸是在绝热情况下进行的, 故此燃烧可看作全部用于提高燃烧产物的温度, 根据燃烧物的热容可计算出爆炸最高温度:t=2834. 5℃2. 2. 2 爆炸最高压力计算
爆炸最高压力可根据最高温度由下式计算求出:
max P max =T O ×P O ×m
式中:P O 、Pmax ……原始压力与爆炸最大压力,
Pa;
T O 、Tmax ……原始温度与爆炸最高温
度, ;
m 、n ……爆炸前与爆炸后的气体分子数。代入后可求得最大压力为:
×106Pa Pmax =1. 16
以上计算没有考虑热损失, 是按绝热、完全燃烧条件推算而得, 因此是理论的最大爆炸压力。2. 3 爆炸应力的计算
当压力容器泄漏可燃气体与氧化剂发生剧烈的化学反应, 导致化学性爆炸时的破坏力, 可按下式进行计算(气体体积均要折算为标态下):
Lo=V ×H
化学性爆炸时的爆炸能量, J ; Lo -参与反应的可燃气体的体积, m 3; V -H-可燃气体的高燃烧值, J/m3根据有关文献可得:H 丙烷=101. 8×10J /m
66
3
丁烷=134. 8×106J /m 3H
液化气=118. 8H ×10J /m
3
故化学性爆炸时的爆炸能量:Lo=118. 8×10×V 单位:J
据此可计算不同体积液化气爆炸释放的能量,
见表1。
表1 不同体积液化气爆炸时释放的能量
液化气体积
0. 03351. 150100
(m 3) 爆炸力
3. 95×1061. 30×1085. 90×1091. 18×1010
(J)
6
2. 4 液化气爆炸事故的环境影响范围计算
根据查阅资料, 爆炸时损害的范围R (s) 可采用TNO 关系式计算:
液化气储罐站爆炸事故的环境风险评价 欧黎闽
1/3
R (s) =C (s) [N Lo ]
式中:
R (s) :为影响范围的半径, 单位:m
C (s) :经验常数, 它和损害水平有关(一般损害水平分为4级, 其取值依据损害水平从重到轻依次为
0. 03、0. 06、0. 15、0. 4) 单位:m J
Lo :化学性爆炸时的爆炸能量, 单位:J
%N :效率因子, 取10
由以上公式可预测出不同量级的液化气发生爆炸时的影响范围, 见表2。
-1/3
表2 不同量级的液化气发生爆炸时的影响范围
液化气体积
(m 3) 损害范围(m) 损害范围(m) 损害范围(m) 损害范围(m)
0. 0335
(1个钢瓶)
1. 1
(33个钢瓶)
爆炸损害特性
50
100
对建筑物损害重创建筑物
对建筑物造成外表损伤或可修复的破坏玻璃破坏10%玻璃破坏
对人体损害
1%死于肺部损害>50%耳膜破裂>50%被抛射物砸伤
1%耳膜破裂1%被抛射物砸伤
被飞起的玻璃损伤
2. 24. 411. 029. 4
7. 114. 135. 394. 1
25. 250. 3125. 8335. 5
31. 763. 4158. 5422. 7
由上表可知:发生任何事故均不会重创建筑物, 选址基本合理。发生任何爆炸事故均会给果园带来严重破坏; 若罐装的33个钢瓶发生爆炸, 则部队营房仅有相当部分玻璃破碎, 对人员不会造成伤害, 对2处民宅影响不大; 若为1个50m 3的储罐发生爆炸, 则对部队营房的建筑物将造成外表损伤或可修复的破坏, 部队人员将有2%受到较重损害, 2处民宅玻璃将被破坏, 民宅的居民有可能被飞起的玻璃损伤, 且将波及336m 以外的地方; 若为2个50m 3的储罐发生爆炸, 则对部队营房的建筑物造成外表损伤或可修复的破坏, 部队人员将有2%受到较重损害, 2处民宅玻璃将被破坏, 民宅的居民有可能被起飞的玻璃损伤, 且将波及423m 以外的地方。3 突发性爆炸事故的防范与应急措施
为了避免突发性爆炸事故的发生, 该项目应采取如下措施严加防范, 并切实做好突发性爆炸事故的应急处置。
3. 1 环境污染突发性事故的应急防范措施3. 1. 1 加强对污染突发事故应急的安全知识教育, 提高环境意识。
3. 1. 2 建立突发性污染事故应急的组织系统和抢险救援专业队伍。
3. 1. 3 配备必需的防护器材和药品, 加强技术培
训, 提高技术素质。
3. 1. 4 建立事故报警系统, 及时发现、及时处理, 并及时作好受害地区的补救工作。
3. 2 环境风险综合防治措施
3. 2. 1 所有工作人员均应进行岗前培训取得合格后, 方可上岗, 上岗时应严格操作, 若发现异常情况, 应及时检查处理。3. 2. 2 应经常对设备进行检查维护, 落实施工方案, 消除事故隐患。
3. 2. 3 制订环境风险管理规划和应急预案, 加强环境风险管理。
3. 2. 4 严格按照消防部门的规范进行建设, 并经验收合格后方投入使用。
4 小结
通过以上预测分析, 可以判断液化气储罐站选址的合理性以及发生爆炸事故时对周围环境的影响程度, 从而提出风险防范措施, 确保安全生产, 维护人民生命财产安全。参考文献
1 冯肇瑞等. 化工安全技术手册. 北京:化学工业出版社,
1993
2 国家环境保护总局监督管理司编. 中国环境影响评价培训教材. 北京:化学工业出版社, 2000
液化气储罐站爆炸事故的环境风险评价 欧黎闽
·环境影响评价·
液化气储罐站爆炸事故的环境风险评价
The Enviro nment Risk Evaluatio n of Ex ploding Accident in
Liquid Gas Sto rag e Tank Statio n
欧黎闽(莆田市环保科研所, 莆田351100)
摘要 以兴安液化气储罐站为例, 对其产生爆炸事故时的环境影响范围进行预测, 提出爆炸事故的应急与防范措施。关键词:液化气; 爆炸; 环境风险; 评价
Abstract T aking the Xing ′an liquid gas sto rag e tank sta tio n as an exam ple, the paper predicts the ra ng e of env iro nme ntal effect in the ex ploding accident, and then puts fo rw ar d the eme rg ency co untermeasures. Key words :Liquef ied gas ; Explode ; Environment risk ; Evaluation
随着人们物质生活的提高, 越来越多的液化气已作为清洁能源之一进入了千家万户。近年来, 已有不少液化气储罐站建设项目先后在我市立项并通过环评。从所编制的环境影响报告书内容来看, 我市有相当部分报告书都能详细地分析了泄漏事故对环境的影响, 但对爆炸事故的环境风险一般只做简单的定性分析, 很少进行定量分析。实际上, 在国内外, 液化气储罐站恶性爆炸事故屡有发生且损失惨重。为此, 环境风险的定量分析就显得尤其重要。通常环境风险分析包含有影响范围的界定、风险出现的概率、事故危害后果及应急防范等内容, 由于篇幅的限制, 本文仅以我市兴安液化气储罐站环评为例, 对液化气储罐站建设项目环境影响评价中有关爆炸事故的环境影响范围界定及风险应急与防范措施作一些探讨。
兴安液化气储罐站位于莆田市荔城区西天尾镇溪白村, 设计规模为2个50m 3液化气罐, 年瓶装液化气12000瓶, 平均每天罐装33瓶。周围环境主要是大片果林, 仅在东南面50m 左右有部队营房, 西南及东北面100m 处有2处民宅区。本评价则以这些对象为环境风险分析的主要敏感保护目标。
1 主要环境风险因子的识别
环境风险识别是指运用因果分析的原则, 采用一定的方法从复杂的环境系统中找出具有风险的因素的过程。根据该项目的实际情况, 环境风险因子识别主要是判定该项目所存在的环境风险主要因素是什么。1. 1 项目的工艺流程
该项目的工艺流程是气罐车将液化气运至站内, 在装卸柱处经管道泵入储罐, 完成装料(储存) 作业。分装作业在灌瓶间进行, 经过检查合格的气瓶才能进站充装。其工艺流程如图1:1. 2 环境风险因子识别
液化气的主要成分为丙烷、丁烷等有机气体, 属于易燃、易爆物质, 其装料过程都是在具有一定压力的密闭系统中进行。在正常作业情况下, 仅是分装时可能逸出极少量液化气或废旧钢瓶及报废的设备配件处理时产生一定的环境污染。若操作不当或其它原因使管道、储罐、气瓶中的液化气大量泄漏逸散遇到火源, 则会发生爆炸; 储罐、气瓶受热, 内部压力增大等也会有爆炸危险。
植物标本的查验与鉴定是一项十分重要的工作, 直接影响到我国野生动植物进出口管理工作的成效, 关系到履约形象, 同时也是一项专业性极强的工作。野生动植物种类繁多, 仅列入公约附录的物种就多达3万多种, 其次野生动植物产品形式多种多样, 经加工后的制成品与原来的形态有着质的差别, 大多数用肉眼无法识别。根据我省的实际情况, 依托省内
大专院校, 建立野生动植物鉴定中心, 配备专业鉴定人员, 建立标本陈列室, 存放没收的样品, 并作为培
训基地, 及时协助海关及其他执法部门进物物种识别与鉴定。参考文献
1 万自明. 中国野生动植物进出口管理实用手册. 2001
福建环境 第19卷 第5期 2002年10月
根据以上分析可知, 液化气储罐站的环境风险因子主要有:
①设备因素:管道、储罐堵塞或漏气。
②人为因素:操作不当、管理不严、环保安全意识差。
③自然或人为破坏因素:自然灾害或其它不可抗拒突发因素。
2 爆炸事故对环境的影响预测
环境风险影响范围主要是液化气发生爆炸时对环境的影响范围。2. 1 预测计算的基本步骤
爆炸按其性质可分为由物理变化引起的爆炸(物理爆炸) 和由化学反应引起的爆炸(化学爆炸) 。前者只释放物理能量, 其爆炸影响一般较为有限, 而化学爆炸则往往产生更大的破坏力, 因此对爆炸及其危害性的分析主要是探讨化学爆炸。基于对爆炸特性的分析, 计算化学爆炸对环境的破坏影响的基本步骤可描述如下:
计算爆炸产生的最高温度→求取爆炸产生的压力→估算爆炸形成的应力→确定爆炸影响的范围与程度2. 2 由反应热计算爆炸温度和压力2. 2. 1 爆炸温度计算
化学物质的爆炸最高温度可依据反应热计算, 液化石油气可视作丙烷与丁烷的混合物, 其燃烧反应式如下:
C 3H 8+5O 2=3CO 2+4H 2O C 4H 10+6. 5O 2=4CO 2+5H 2O 总反应式为:
C 3H 8+C 4H 10+11. 5O 2=7CO 2+9H 2O 由于爆炸速度很快, 为瞬间反应, 为了简化计算, 假定爆炸是在绝热情况下进行的, 故此燃烧可看作全部用于提高燃烧产物的温度, 根据燃烧物的热容可计算出爆炸最高温度:t=2834. 5℃2. 2. 2 爆炸最高压力计算
爆炸最高压力可根据最高温度由下式计算求出:
max P max =T O ×P O ×m
式中:P O 、Pmax ……原始压力与爆炸最大压力,
Pa;
T O 、Tmax ……原始温度与爆炸最高温
度, ;
m 、n ……爆炸前与爆炸后的气体分子数。代入后可求得最大压力为:
×106Pa Pmax =1. 16
以上计算没有考虑热损失, 是按绝热、完全燃烧条件推算而得, 因此是理论的最大爆炸压力。2. 3 爆炸应力的计算
当压力容器泄漏可燃气体与氧化剂发生剧烈的化学反应, 导致化学性爆炸时的破坏力, 可按下式进行计算(气体体积均要折算为标态下):
Lo=V ×H
化学性爆炸时的爆炸能量, J ; Lo -参与反应的可燃气体的体积, m 3; V -H-可燃气体的高燃烧值, J/m3根据有关文献可得:H 丙烷=101. 8×10J /m
66
3
丁烷=134. 8×106J /m 3H
液化气=118. 8H ×10J /m
3
故化学性爆炸时的爆炸能量:Lo=118. 8×10×V 单位:J
据此可计算不同体积液化气爆炸释放的能量,
见表1。
表1 不同体积液化气爆炸时释放的能量
液化气体积
0. 03351. 150100
(m 3) 爆炸力
3. 95×1061. 30×1085. 90×1091. 18×1010
(J)
6
2. 4 液化气爆炸事故的环境影响范围计算
根据查阅资料, 爆炸时损害的范围R (s) 可采用TNO 关系式计算:
液化气储罐站爆炸事故的环境风险评价 欧黎闽
1/3
R (s) =C (s) [N Lo ]
式中:
R (s) :为影响范围的半径, 单位:m
C (s) :经验常数, 它和损害水平有关(一般损害水平分为4级, 其取值依据损害水平从重到轻依次为
0. 03、0. 06、0. 15、0. 4) 单位:m J
Lo :化学性爆炸时的爆炸能量, 单位:J
%N :效率因子, 取10
由以上公式可预测出不同量级的液化气发生爆炸时的影响范围, 见表2。
-1/3
表2 不同量级的液化气发生爆炸时的影响范围
液化气体积
(m 3) 损害范围(m) 损害范围(m) 损害范围(m) 损害范围(m)
0. 0335
(1个钢瓶)
1. 1
(33个钢瓶)
爆炸损害特性
50
100
对建筑物损害重创建筑物
对建筑物造成外表损伤或可修复的破坏玻璃破坏10%玻璃破坏
对人体损害
1%死于肺部损害>50%耳膜破裂>50%被抛射物砸伤
1%耳膜破裂1%被抛射物砸伤
被飞起的玻璃损伤
2. 24. 411. 029. 4
7. 114. 135. 394. 1
25. 250. 3125. 8335. 5
31. 763. 4158. 5422. 7
由上表可知:发生任何事故均不会重创建筑物, 选址基本合理。发生任何爆炸事故均会给果园带来严重破坏; 若罐装的33个钢瓶发生爆炸, 则部队营房仅有相当部分玻璃破碎, 对人员不会造成伤害, 对2处民宅影响不大; 若为1个50m 3的储罐发生爆炸, 则对部队营房的建筑物将造成外表损伤或可修复的破坏, 部队人员将有2%受到较重损害, 2处民宅玻璃将被破坏, 民宅的居民有可能被飞起的玻璃损伤, 且将波及336m 以外的地方; 若为2个50m 3的储罐发生爆炸, 则对部队营房的建筑物造成外表损伤或可修复的破坏, 部队人员将有2%受到较重损害, 2处民宅玻璃将被破坏, 民宅的居民有可能被起飞的玻璃损伤, 且将波及423m 以外的地方。3 突发性爆炸事故的防范与应急措施
为了避免突发性爆炸事故的发生, 该项目应采取如下措施严加防范, 并切实做好突发性爆炸事故的应急处置。
3. 1 环境污染突发性事故的应急防范措施3. 1. 1 加强对污染突发事故应急的安全知识教育, 提高环境意识。
3. 1. 2 建立突发性污染事故应急的组织系统和抢险救援专业队伍。
3. 1. 3 配备必需的防护器材和药品, 加强技术培
训, 提高技术素质。
3. 1. 4 建立事故报警系统, 及时发现、及时处理, 并及时作好受害地区的补救工作。
3. 2 环境风险综合防治措施
3. 2. 1 所有工作人员均应进行岗前培训取得合格后, 方可上岗, 上岗时应严格操作, 若发现异常情况, 应及时检查处理。3. 2. 2 应经常对设备进行检查维护, 落实施工方案, 消除事故隐患。
3. 2. 3 制订环境风险管理规划和应急预案, 加强环境风险管理。
3. 2. 4 严格按照消防部门的规范进行建设, 并经验收合格后方投入使用。
4 小结
通过以上预测分析, 可以判断液化气储罐站选址的合理性以及发生爆炸事故时对周围环境的影响程度, 从而提出风险防范措施, 确保安全生产, 维护人民生命财产安全。参考文献
1 冯肇瑞等. 化工安全技术手册. 北京:化学工业出版社,
1993
2 国家环境保护总局监督管理司编. 中国环境影响评价培训教材. 北京:化学工业出版社, 2000