化工园区安全规划方法与程序研究

第 1 7 卷 第 9 期 2 0 0 7 年 9 月 　　　　　　　　　　 中 国 安 全 科 学 学 报 China Safety Science Journal　　　　　　　　　　　 Vol. 1 7No. 9 Sep . 2 0 0 7 化工园区安全规划方法与程序研究 3 魏利军　教授级高工 　多英全　高级工程师 　于立见　高级工程师 　刘　骥　高级工程师 　吴宗之　研究员 (中国安全生产科学研究院 ,北京 100029) 学科分类与代码 : 620. 2060　　　　　　中图分类号 : X923　　　　　文献标识码 :A 资助项目 :国家“十一五 ”科技支撑 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目 ( 2006BAK01B02)。 【摘 　要 】　针对我国化工园区急剧发展 ,且无统一的安全规划方法指导的现状 ,分析了化工园区安 全规划的目的、指导思想与一般原则 ;对国外常用的“基于安全距离 ”、“基于后果 ”和“基于风险 ”等 3种安全规划技术方法进行比较研究 ,给出基于区域性定量风险评价方法的化工园区安全规划技术 思路 ;进而提出了化工园区安全规划应至少包括化工园区工厂选址与土地使用安全规划、化工园区 安全管理模式研究和化工园区应急体系建设及应急预案编制等 3项内容 ,并给出了化工园区安全规 划的基本程序。笔者建议 ,将化工园区安全规划的内容纳入化工园区的总体规划 ,在化工园区规划、 开发和建设过程中编制化工园区安全规划。 【关键词 】　化工园区 ; 　安全规划 ; 　区域定量风险评价 (QARA ) ; 　方法 ; 　程序 Research on the Method and Procedure of Safety Planning for Chem ical Industry Parks W E IL i2jun, Prof. 　D UO Y ing2quan, Sen ior Eng ineer　Y U L i2jian, Sen ior Eng ineer L I U J i, Sen ior Eng ineer　W u Zong2zh i, Research Fellow (China Academy of Safety Science & Technology, Beijing 100029, China) Abstract: 　A im ing at the situation of rap id development of chem ical industry parks without consistent safety p lanning in China, this paper analyzed the purpose, guideline and general p rincip les of safety p lan2 ning for chem ical industry park. By comparing the three common safety p lanning methods abroad respec2 tively based on“safety distance”,“consequence”and“risk”, a thread of safety p lanning for chem ical in2 dustry park is given on the basis of regional quantitative risk assessment. It is pointed out that safety p lan2 ning for chem ical industry parks should at least contain three parts such as site selection and land2use p lan2 ning, mode of safety management and construction of emergency system as well. In addition, basic p roce2 dures of safety p lanning for chem ical industry park are p rovided. It is suggested that safety p lanning should be a part of the comp rehensive p lanning of chem ical industry parks and be comp iled during the p lanning, develop ing and constructing of chem ical industry parks. Key words:　chem ical industry parks; 　safety p lanning; 　quantitative area risk assessment (QARA) ; method; 　p rocedure3 文章编号 : 1003 - 3033 (2007) 09 - 0045 - 07; 　收稿日期 : 2007 - 04 - 20; 　修稿日期 : 2007 - 08 - 30 0　引　言 化工园区是现代化学工业为适应资源或原料转 换 ,顺应大型化、集约化、最优化、经营国际化和效益 最大化发展趋势的产物。国外发达国家在二战结束 后就兴起了化工产业带的建设 ,促进了战后经济恢 复和腾飞。 近年来 ,我国石油化学工业发展迅速 ,且从 1995年开始各地就兴起一股兴建化工园区的热潮 , 2000年后 ,该热潮进一步升温。据不完全统计 ,通 过 10多年的发展 ,我国迄今拥有省级以上人民政府 批准建设的新建化学工业园区就达 60多处 [ 1 ]。化 工园区的建设与发展 ,在促进当地经济和化工产业 发展的同时 ,也带来了新的安全问题。 由于化工园区中多为化工石化企业 ,生产、储 存、使用、运输着大量易燃、易爆、有毒的危险化学 品 ,且园区内重大危险源数量众多 ,一旦发生火灾、 爆炸或危险化学品泄漏扩散事故 ,极易造成大面积 的群死群伤事故 ,并且园区企业相对密集 ,使得某个 企业若发生重大事故会波及相邻企业 ,很可能引发 灾难性的多米诺事故连锁效应。 事实上 ,化工园区已构成一个完整、复杂的宏观 系统 ,其事故风险具有连锁性、扩张性。如 2004年 4月 15日 ,重庆天原化工厂氯气泄漏爆炸事故 ,造 成 9人死亡 , 15万名群众被迫紧急疏散 ;更为严重 的是 2005年 11月 13日 ,中石油吉林石化公司双苯 厂苯胺装置发生危险化学品特大燃爆事故 ,除造成 8人死亡 , 1人重伤 , 59人轻伤 ,疏散群众 1万多人 外 ,还造成了松花江水体的严重污染 ,给下游人民群 众的生产生活造成了严重的影响 ,甚至污染了临国 的水域 ,经济损失难以估算 [ 2 ]。 随着我国化工园区的建设与发展 ,如何对化工 园区进行合理规划 ,预防和控制潜在的重特大事故 , 降低其造成的损失和影响 ,以确保化工园区的生产 安全和社会稳定 ,实现企业良性发展、可持续发展 , 已成为各级政府、园区建设者与管理者日益关心、关 注和需要解决的核心问题。 笔者在国家“十五 ”科技攻关课题“城市公共安 全规划技术、方法与程序研究 ”[ 3 ]、国家“十五 ”科技 攻关滚动课题“城市重大工业危险源评价与监测关 键技术研究 ”[ 4 ]和国家社会公益研究专项资金项目 “城市工业安全规划关键技术 ”[ 5 ]研究成果的基础 上 ,通过对国外安全规划技术方法 [ 6—7 ]的分析研究 , 提出了基于定量风险评价的化工园区安全规划技术 思路 ,给出了化工园区安全规划采用的技术方法和 编制程序 ,以期对各级政府和化工园区开展安全规 划提供参考。 1　化工园区安全规划的目的 化工园区安全规划是指人们为使化工园区工业 生产过程安全与经济社会协调发展 ,而对自身活动 所做的时间和空间的合理安排。化工园区安全规划 在于调控人类自身的活动 ,减少危险 ,防止事故发 生 ,从而保持化工园区经济和社会持续稳定发展。 为达到化工园区“安全发展 ”的要求 ,通过化工园区 安全规划 ,主要达到两方面的目的 : 第一 ,根据保障安全生产的需要 ,对园区的经济 社会活动提出约束要求。例如 :实行正确的产业政 策和措施 ,确立合理的土地使用、生产规模、产业结 构和布局 ,装置间、装置与其他目标之间要合理布 局 ,采取本质安全的技术和工艺 ,建立合理高效的安 全生产监督管理模式 ,提高园区应急管理的能力和 水平等。 第二 ,根据经济社会发展和人民生活水平提高 对安全越来越高的需要 ,对安全的保障和设施建设 作出长远的安排与部署 ,如确立长远的安全目标等。 2　化工园区安全规划的指导思想与 一般原则 　　化工园区安全规划的指导思想是 :谋求经济、社 会和安全状况的协调发展 ,保障人民群众的生命财 产安全 ,促进园区社会生产力持续发展。 在经济社会发展的同时 ,改善园区安全状况 ;在 改善园区安全状况中 ,促进园区经济社会发展。 化工园区安全规划要适应社会主义初级阶段经 济社会发展水平 ,体现社会主义市场经济特点 ,贯彻 安全保障的总方针和总战略 ;坚持经济建设、园区建 设与安全建设同步规划、同步实施、同步发展 ,实现 园区经济效益、社会效益和安全效益的统一。 化工园区安全规划应遵循以下原则 : 1) 坚持全面规划、合理布局、突出重点、兼顾 一般的原则 ,保障安全与经济协调发展。 2) 坚持系统原则。园区安全作为一个系统 ,它 的风险具有系统的属性。由于系统的脆弱性而易受 攻击和破坏 ,由于系统的社会敏感性而易被激化及 猝变。因此 ,用系统论方法进行园区安全规划有更 强的实用性。 3) 坚持以提高经济效益、社会效益、安全效益 ·64· 中 国 安 全 科 学 学 报 China Safety Science Journal　　　　　　　　　　　　　　　　 第 17卷 2007年 为核心的原则 ,遵循经济规律 ,使有限的资金发挥更 大的效益。 4) 坚持依靠科技进步的原则 ,大力发展本质安 全型的生产工艺 ,将危险消灭在生产过程之中 ,积极 采用适宜规模的、先进的、经济的治理技术 ,发展经 济、保障安全。 5) 坚持事故及灾害预防与基本建设、技术改造 和园区建设紧密结合的原则 ,实行危险综合整治的 方针。 6) 坚持实事求是 ,因地制宜的原则。从实际出 发 ,安全目标要切实可行 ,与经济发展要相协调 ,规 划措施要具有可操作性。 7) 坚持强化安全管理的原则。安全管理对保 持园区良好的安全状况起着举足轻重的作用 ,强化 园区的安全管理 ,运用法律、经济、市场和行政手段 保证以及促进园区安全事业的发展 ,充分体现具有 中国特色的安全管理思想、制度和措施。 3　国外安全规划技术方法 国外安全规划主要是指土地使用安全规划 ,从 目前的情况看 ,欧盟、美国、加拿大、澳大利亚等国 家 [ 8 ]主要采用 3种风险评价方法支持土地使用规划 的决策 : 第一种方法基于一系列假想事故情景的后果评 估 ,通常称为“基于后果 ”的方法。 第二种方法同时基于事故情景后果和发生可能 性的评估 ,称为“基于风险 ”方法。对于给定的设 施 ,“基于后果 ”的方法评估由事故造成的死亡和重 伤的区域 ,而“基于风险 ”的方法给出一个区域 ,在 区域内人员面临着特定事故造成特定伤害水平的 一个概率。 第三种简便的方法 :“基于安全距离 ”的方法。 该方法使用与危险活动的类型有关的“类别 ”距离 , 而不对现场进行详细的分析。安全距离通常通过判 断得出 ,主要基于历史原因、操作类似设施的 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 (包括历史事故信息 )或装置的环境影响等。 311　“基于安全距离 ”的方法 该法是国外发达国家早期用于安全规划的方 法。该方法基于如下原理 :土地利用上互不相容的 区域应当设置适当的隔离距离 ,这些安全距离的范 围通常仅仅依赖于工业活动的类型或现存危险物质 的数量。 为了便于操作 ,建立了与工业活动类型相对应 的安全距离表 ,每一类推荐一个安全距离。类别中 分为大类和小类。大类不区分现存的物质种类或其 数量 ,如“无机化学工业 ”。小类区分物质种类和数 量 ,并且考虑现存物质的数量以及其他影响因素 (如罐的形状、地上储存或地下储存等 )。该方法的 不足之处在于对系统的详细设计特征、安全措施和 设施的特殊性等考虑较少。 安全距离的具体数值主要通过历史数据、类似 装置的操作经验、粗略的后果评估或专家的判断得 到。此外 ,也可通过装置设施对环境的影响得出 ,即 可借鉴“环境损害 ”距离的数值。而对于涉及爆炸 等的危险活动 ,则可通过简单的计算模型计算出安 全距离。 当没有条件进行风险评价或后果评价时 ,安全 距离的方法简便实用 ,能够在危险活动和新开发项 目之间保证一定的隔离距离。 312　“基于后果 ”的方法 20世纪 70年代 ,欧洲几起重大事故的发生 ,如 1974年 6月英国弗利克斯巴勒 ( Flixborough)爆炸事 故 , 1976年的意大利塞维索 ( Seveso)工厂环己烷泄 漏事故等引起了人们对预防重大事故的高度重视 , 开展了针对重大危险源的风险评价技术研究工作 , 发展了“基于后果 ”的评价方法 ,用于危险设施附近 新开发项目的规划和新建危险设施的选址。 “基于后果 ”的方法依据对假定事故后果的评 估 ,但不对事故的可能性进行量化。该方法的指导 思想为 :如果现有的保护措施能够充分保护人群免 受最坏事故的影响 ,那么也能够充分保护人群避免 受任何较轻事故的影响。因此 ,该方法有时也被称 为“最坏假想事故情景 ”方法。 该评价技术建立在各种事故后果模型的基础 上 ,如火灾、爆炸、毒物扩散等模型 ,通过模型计算出 与潜在事故发生可能性无关的各种死亡或伤害半径 作为事故后果严重度的一种量度 ,计算得出的伤害 半径便可作为“基于后果 ”方法的规划 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 使用。 例如 : 1) 对于毒物泄漏 ,确定对应一定死亡剂量或严 重伤害 (如死亡率为 1%的浓度 )的距离。 2) 对于火灾产生的热效应 ,确定在给定暴露时 间内可能引起燃烧或导致严重伤害的热辐射相对应 的距离。 3) 对于爆炸 ,确定与可能导致死亡或严重伤害 (如耳膜破裂 )的超压相对应的距离。 ·74·第 9期 　　　　　　　　　　魏 利 军 等 : 化 工 园 区 安 全 规 划 方 法 与 程 序 研 究 此方法的不足之处在于选择“最坏 ”事故情景 的难度上。事实上 ,原本认为是“最坏 ”的事故情 景 ,可能在某些情况下导致的事故后果比原本认为 不是“最坏”的情景的后果小。 313　“基于风险 ”的方法 在土地使用规划中使用的另一种方法是“基于 风险 ”的方法 (也称为“概率 ”法 )。该方法的目标是 评估潜在的事故后果的严重度和发生的可能性 ,并 将两者结合。由于这一方法涉及事故发生频率的计 算 ,因此 ,在风险分析方面比前述的方法更完整。 此方法通常使用以下两类风险指标 : 1) 个人风险 ,定义为由于设施的事故导致特定 位置的个体死亡的概率 (或者特定的伤害水平 ) ,个 人风险通常表示为风险等值线。 2) 社会风险 ,与不同类型的人群有关 ,定义为 任何导致大于或等于特定人数死亡的事故发生的概 率 ,社会风险通常用 F - N 曲线表示。 基于风险的安全规划方法使用个人风险和社会 风险两种标准作为判定的依据 ,而在基于后果的方 法中仅仅使用后果的范围作为土地规划的标准。个 人风险标准用于保护个体免受危险的影响。社会风 险标准是对个人风险标准的补充 ,是为保护公众免 受大规模事故的影响而建立的。 该方法的不足之处是引发事件的概率具有不确 定性 ,并且该方法复杂且耗时 ,需要大量的模型、数 据支持。 4　化工园区安全规划的技术方法 笔者对化工园区进行安全规划采用的技术方法 为“基于风险 ”的方法 ,亦即“区域性定量风险评价 (QARA, Quantitative A rea R isk A ssessment)方法 ”。 定量风险评价方法 ( QRA, Quantitative R isk A ssessment) ,也称概率风险评价方法 ,采用定量化 的风险值 ,如个人风险和社会风险值 ,对系统的危险 性进行描述。该方法采用基于大数定理的概率统 计、可靠性分析理论及可靠性试验等方法确定部件 或系统的事故率 ,采用灾害模型及相关的概率函数 方程进行事故后果的量化 ,综合运用概率论、统计数 学、系统科学、可靠性理论及方法、灾害学等学科的 理论与技术 ,涉及的内容非常广泛 ,长期以来该方法 已成为风险评价领域研究的热点和重要的发展 方向。 发达国家从 20世纪 70年代开始采用区域性定 量风险评价方法研究土地使用安全规划问题 ,并取 得了良好的应用效果。1978年英国进行的坎威岛 (Canvey Island)研究项目 [ 9 ]、1979年荷兰进行的雷 几蒙德 ( R ijnmond)研究项目以及意大利开展的 Ravenna研究计划中 [ 10—11 ] ,都将区域性定量风险评 价方法应用于化工园区的整体风险评估与安全规 划中。 化工园区安全规划采用区域性定量风险评价方 法的基本原则是 : 1) 采用区域性定量风险评价方法以确定风险。 2) 采用个人风险和社会风险两个风险指标作 为化工园区安全规划的主要指标。 3) 根据国家的要求及化工园区的实际 ,确定个 人风险和社会风险的可接受标准。 根据个人风险和社会风险计算的基本原理 ,区 域性定量风险评价的总体框架如图 1所示 [ 12—13 ]。 图 1　区域性定量风险评价过程总体框架 ·84· 中 国 安 全 科 学 学 报 China Safety Science Journal　　　　　　　　　　　　　　　　 第 17卷 2007年 　　在区域性定量风险评价计算过程中 ,涉及到危 险源、气象数据、危险化学品危险特性、人口数据等 数据库建设 ,涉及到事故概率的计算 ,以及各种气象 条件下不同事故情景的事故后果计算 ,其计算量大、 计算过程复杂 ,同时需要绘制出个人风险等值线图 和社会风险曲线。 中国安全生产科学研究院危险化学品与重大危 险源研究课题组 ,开发了区域性定量风险评价软件 , 采用该软件系统可对化工园区进行区域性定量风险 评价。该软件系统的主界面如图 2所示。 图 2　区域性定量风险评价软件主界面 5　化工园区安全规划的主要内容与 程序 511　化工园区安全规划的主要内容 化工园区安全规划主要从以下 3个方面内容 展开。 1) 化工园区工厂选址与土地使用安全规划 化工园区工厂选址与土地使用安全规划主要包 括以下方面 [ 13 ] : ①包含重大危险源的新设施的选址 ,如化工园 区要新建一套化工石化装置 ,该装置生产、储存或使 用危险化学品的数量构成了重大危险源 ,在此情况 下该装置如何选址。 ②现有重大危险源的改变 ,如某构成重大危险 源的化工石化装置要进行改扩建 ,在此情况下对其 周边及化工园区的安全有何影响。 ③现有重大危险源附近的土地开发 ,如要在某 构成重大危险源的化工石化装置周边进行土地开发 与利用 ,在此情况下该装置对周边有何影响 ,以及周 边开发项目对该装置有何影响。 通过预先进行的区域性定量风险评价 ,可以了 解上述 3种情况下重大危险源可能发生的事故类 型、影响范围、后果严重程度及个人风险和社会风险 分布 ,为化工园区平面布局提出具体的建议和要求 , 从而避免化工园区由于规划不合理带来重大事故的 连锁效应。为方便起见 ,化工园区区域性定量风险 评价可分为已建企业、近期及远期规划企业 3种情 形并分别评价和规划。 2) 化工园区安全管理模式研究 化工园区作为一个易燃、易爆、有毒重大危险源 高度集中的区域 ,一旦发生火灾、爆炸或毒物泄漏扩 散事故 ,将造成事故的连锁反应 ,产生灾难性的后 果。因此 ,园区内企业的安全状况不仅取决于企业 自身 ,很大程度上还受周边企业的影响 ,安全管理水 平最差的企业将影响园区的整体安全管理水平的提 高。因此 ,在深入细致调查分析园区内各企业自身 安全管理方式方法和水平的基础上 ,开展园区安全 管理模式研究 ,探讨建立适合于化工园区自身实际 情况的安全管理模式与方法。 3) 化工园区应急体系建设及应急预案编制 在对化工园区各企业危险源普查与风险分析的 基础上 ,通过脆弱性目标调查与分析、应急能力调 查、分析与评估等基础性工作 ,研究提出化工园区应 急体系建设 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,重点要完成化工园区的应急功能 设置、组织机构与响应机制设计、标准操作程序 ( SOPs)和支持附件的编制等工作。 512　化工园区安全规划程序 化工园区安全规划的程序如图 3所示 ,主要工 作包括以下几个方面的内容 : 1) 资料的调查与收集 ,包括对化工园区平面布 置、人口及规划 ,自然条件 ,以及危险源情况 ,园区脆 弱性目标情况 ,应急力量与应急资源情况 ,园区安全 管理及应急机制情况 ,类比装置情况及类比事故等 资料进行现场收集。 2) 危险源危险有害因素分析 ,即在资料收集与 现场考察的基础上 ,分析确定化工园区内各危险源 的主要危险、有害因素。 3) 危险源事故后果及对周边影响评价 ,包括 : 在对危险源相关技术参数、脆弱性目标调查以及危 险有害因素分析的基础上 ,运用各类事故后果模型 , 对园区内各企业重大危险源的可能事故后果进行评 价 ,确定事故的影响范围、项目的相互影响及对周边 环境的影响 ;在自然条件如地震、台风、洪水、内涝、 雷电等资料收集的基础上 ,对自然条件对园区内项 ·94·第 9期 　　　　　　　　　　魏 利 军 等 : 化 工 园 区 安 全 规 划 方 法 与 程 序 研 究 目的影响进行评估。 图 3　化工园区安全规划程序框图 　　对于中、远期规划 ,结合类比装置的资料情况以 及园区的总体规划 ,进行预测评估。 4) 园区区域性定量风险评价 ,即运用区域性定 量风险评价技术 ,将安全状况评价、事故后果评价结 果以及周边人口分布情况结合 ,通过事故频率与后 果分析 ,将各危险源的事故风险进行叠加 ,获得园区 整体性的个人安全风险等值线分布 ,以及整体性的 社会安全风险容量曲线 ,并以此结合风险容许标准 共同作为安全规划的依据。对于中、远期规划 ,结合 类比装置的资料情况以及化工园区总体规划 ,进行 预测评估。 5) 选址安全规划、安全管理对策措施及应急体 系建设建议 ,包括 :根据事故后果评价、区域性定量 风险评价的结果 ,结合园区的总体规划 ,给出园区内 项目存在禁忌、选址安全等方面的对策建议及近期 安全整治对策措施 ;根据园区安全管理调查情况 ,给 出园区安全管理、安全投入方面的规划建议 ;同时 , 根据园区现有应急能力 ,给出包括重大事故应急救 援工作机制设计、应急组织机构及职责设计、各应急 部门的应急标准运行程序、应急预案等内容的化工 园区应急体系建设方案。 6　结　论 1) 随着全球经济一体化步伐的加快 ,中国化工 石化行业面临着比其他行业更为严峻的挑战。在环 境保护、公共安全和新一轮产业结构调整的双重压 力下 ,中国的化工石化企业已呈现出向各种化工园 区集聚发展的态势 ,各地争先恐后地建设了大量化 工园区 [ 14 ]。 2) 由于各地发展条件不一 ,且化工园区无统一 的发展模式可循 ,因此 ,如何提高化工园区的安全水 平已成为亟待解决的问题。 3) 化工园区安全规划作为化工园区安全的基 础与重要保障 ,已成为化工园区建设与发展的一项 重要内容。 4) 笔者建议应将化工园区安全规划的内容纳 入化工园区的总体规划 ,在化工园区规划、开发和建 设过程中编制化工园区安全规划 ,为建设“平安园 区 ”打下坚实的基础。 ·05· 中 国 安 全 科 学 学 报 China Safety Science Journal　　　　　　　　　　　　　　　　 第 17卷 2007年 参 考 文 献 [ 1 ]　刘芳. 浅谈化工园区安全生产 [ J ]. 精细化工中间体 , 2007, 37 (6) : 18～20 [ 2 ]　吴宗之 ,关磊. 重大危险源安全规划与监控是城市安全的重要保障 [ J ]. 中国公共安全 (综合版 ) , 2005 ( 12) : 122～125 [ 3 ]　“十五 ”国家科技攻关计划“城市公共安全规划技术、方法与程序研究 ”专题总结报告 [ R ] , 2004 [ 4 ]　“十五 ”国家科技攻关计划“城市重大工业危险源评价与监测关键技术研究 ”专题总结报告 [ R ] , 2006 [ 5 ]　社会公益研究专项资金项目“城市工业安全规划关键技术 ”研究报告 [ R ] ,. 2006 [ 6 ]　高建明 ,吴宗之 ,魏利军等. 国内外安全生产发展规划编制的研究 [ J ]. 中国安全科学学报 , 2004, 14 (11) : 109～112 [ 7 ]　吴宗之. 论重大危险源监控与重大事故隐患治理 [ J ]. 中国安全科学学报 , 2003, 13 (9) : 20～23 [ 8 ]　 M. 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