煤气化工业风险评价 - 图文(5)

2019-04-09 10:08

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,

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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:

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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。

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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)

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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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