2015年環(huán)境影響評價師《技術方法》章節(jié)講義2.3

　第三節(jié)事故風險源項分析

　　源項分析是建設項目環(huán)境風險評價的基礎工作之一，其準確度直接關系環(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。建設項目環(huán)境風險評價中的源項分析是通過對建設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。在此基礎上進行后果分析，確定該項目風險度，與相關標準比較，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 圍和對象是建設項目所包含的所有工程系統(tǒng)，從物質(zhì)、設備、裝置、工藝到與之相關的其他單元。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項目工程系統(tǒng)，一般建設項目有生產(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. 泄漏設備分析

　　不論建設期，還是施工期，由于設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、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。泄漏必然涉及設備，在建設項目環(huán)境風險評 價中只有少數(shù)幾種類型生產(chǎn)設備是泄漏的重要源?？筛爬橐韵?0種設備類型：

　　(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、反應槽。包括分離器、氣體洗滌器、反應器、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 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)結束，轉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

　　首先應明確，最大可信事故概率的含義是所有可預測的概率不為零，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)污染事故評價技術手冊》把事件樹法推薦為事故泄漏后果分析方法。《建設項目環(huán)境風險 影響評價技術導則》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。