（化工过程机械专业论文）基于多米诺效应的化工园区整体风险评价研究.pdf

摘要 摘要 化工是我国五大支柱产业之一，为促进我国化工行业的健康发展并顺应世 界潮流，我国于2 0 世纪9 0 年代中期开始兴建化工园区。另外，国家“十一五 规划中也提出在临海、临江地区新建一批化工园区，可以预见未来五年是我国 化工园区发展的黄金时期。 然而，由于化工园区内企业数量、危险源数量众多，一旦发生事故，危险 源之间、企业之间极有可能相互影响，从而使事故进一步升级，造成重大的人 员伤亡、财产损失和环境破坏。为保证园区生产生活的顺利进行，十分有必要 对园区的整体安全状况进行评估，但是，我国并没有针对化工园区整体风险评 价的相关标准，给化工园区风险评价带来一定的困难。 本文旨在探求一种适合化工园区整体风险评价的模式与风险评价方法，从 而为制定化工园区的规划以及安全管理提供相关的理论依据。 本文主要做了以下工作： 首先从多米诺效应入手，对多米诺效应进行深入的研究。由于化工园区的 整体风险评价不同于单一设备或单一工厂的安全评价，其所考虑的因素要复杂 得多，其中多米诺效应是其中要考虑的最重要因素之一。 基于多米诺效应，提出了化工园区整体风险评价的模式与方法。将区域风 险评价与化工园区的实际危险性相结合，拓展单个危险源为相关耦合评价，通 过迭加的方法确定园区整体风险；拓展区域风险评价的指标，提出化工园区固 有风险值及实际风险值；在v b 6 0 平台上，结合地理信息系统和s u f e r 8 0 开发 了计算机辅助的化工园区整体风险评价软件- - c p d e f r e 。 根据提出的化工园区整体风险评价方法并利用开发的软件对某化工园区的 整体安全性进行了评估。 提出了化工园区整体安全管理模式。本文结合化工园区的实际风险性，对 化工园区的安全管理模式进行了研究，制定了针对化工园区多米诺效应的联防 措旌c i p e d a p ，并详述了安全管理程序；针对化工园区内危险源数量、种类繁 多的实际情况，研究了对园区内危险源分级管理的方法。 关键词：化工园区；多米诺效应；火灾爆炸；风险评价；安全管理 a b s t r a c t a b s t r a c t c h e m i c a li n d u s t r yi so n eo fc h i n a s f i v ep i l l a ri n d u s t r i e s f o rp r o m o t i n gt h e h e a l t h yd e v e l o p m e n to ft h ec h e m i c a li n d u s t r ya n da d a p tt ot h ew o r l d ，m a n yc h e m i c a l i n d u s t r i a lp a r k sw e r eb u i l ti nt h em i d 19 9 0 si nc h i n a i na d d i t i o n ，ag r o u po fn e w c h e m i c a li n d u s t r i a lp a r k sw i l lb ec o n s t r u c t e dd u r i n gt h e ”ll t hf i v e - y e a rp l a n , i tc a n b ee x p e c t e dt h a tt h en e x tf i v ey e a r si st h eg o l d e na g ef o rt h ed e v e l o p m e n to fc h i n a s c h e m i c a li n d u s t r i a lp a r k s h o w e v e r , t h e r ea r ean u m b e ro fe n t e r p r i s e sa n dh a z a r d sw i t hd i f f e r e n ta f f i l i a t i o n i nt h ee v e n to fa c c i d e n t s ，i ti sv e r yl i k e l yt oi n f l u e n c ee a c ho t h e ra m o n g e n t e r p r i s e s a n dh a z a r d s ，c a u s i n gac h a i no fa c c i d e n t st h a ti sd o m i n oe f f e c t ，l e a d i n gt oh e a v y c a s u a l t i e sa n dp r o p e r t yl o s sa n dd a m a g et ot h ee n v i r o n m e n t i no r d e rt oe n s u r et h e s m o o t hp r o d u c t i o na n dl i f eo ft h ep a r k ，i ti sv e r yn e c e s s a r yt oa s s e s st h es e c u r i t y s i t u a t i o no ft h ew h o l ec h e m i c a li n d u s t r i a lp a r k ，h o w e v e r ，t h e r ei sn oo v e r a l lr i s k e v a l u a t i o nc r i t e r i o np r e s e n ti nc h i n a t h ep u r p o s eo ft h i sp a p e ri st od e v e l o pas u i t a b l eo v e r a l lr i s ke v a l u a t i o nm o d e l f o rc h e m i c a li n d u s t r i a lp a r k ，t h u si tc a nb eu s e df o rc h e m i c a li n d u s t r i a lp a r kp l a n n i n g a sw e l la ss a f e t ym a n a g e m e n t t h ef o l l o w i n gw o r ki sd o n ei nt h i sp a p e r ： f i r s to fa l l ，d o m i n oe f f e c ti ss t u d i e dc o m p r e h e n s i v ea n dd e t a i l e d t h eo v e r a l l r i s ke v a l u a t i o no fac h e m i c a li n d u s t r i a lp a r kw h i c hc o n s i d e rm u c hm o r ec o m p l e xi s d i f f e r e n tf r o mas i n g l ed e v i c eo ras i n g l ep l a n ts a f e t ye v a l u a t i o n d o m i n oe f f e c ti so n e o ft h em o s ti m p o r t a n tf a c t o rt ob ec o n s i d e r e d 。 a no v e r a l lr i s ke v a l u a t i o nm o d e la n dm e t h o df o rc h e m i c a li n d u s t r i a lp a r ki s i l l u s t r a t e db a s e do nd o m i n oe f f e c t t h eo v e r a l lr i s ki sc a l c u l a t e d t h r o u g h t h e s u p e r p o s i t i o nm e t h o d so fac o u p l eo fs i n g l eh a z a r du n i t ea l l o w i n gf o rr e g i o n a lr i s k a s s e s s m e n tm e t h o da n dt h ea c t u a lr i s ko fc h e m i c a li n d u s t r i a lp a r k s ；t h ei n h e r e n tr i s k a n da c t u a lr i s ko fac h e m i c a li n d u s t r i a l p a r ka r ed e t e r m i n e db yd e v e l o p m e n to f r e g i o n a li n d i c a t o r s as o f t w a r e c p d e f r eu s e df o ro v e r a l la s s e s s m e n to fac h e m i c a l i n d u s t r i a l p a r k h a sb e e n d e v e l o p e db y t h ec o m b i n a t i o no f g i s ( g e o g r a p h y i i a b s t r a c t i n f o r m a t i o ns y s t e m s ) a n ds u f e r 8 0i nt h ep l a t f o r mv b 6 0 t h eo v e r a l ls e c u r i t ya s s e s s m e n to fac h e m i c a li n d u s t r i a lp a r ki sc a r r i e do u t a c c o r d i n gt o t h ep r o p o s e do v e r a l lr i s ke v a l u a t i o nm e t h o d sa n dt h es o f t w a r e d e v e l o p e d a no v e r a l ls e c u r i t ym a n a g e m e n tm o d l ef o rc h e m i c a li n d u s t r i a lp a r ki sm a d e t h e u l t i m a t eg o a lo fr i s ke v a l u a t i o na r er i s kc o n t r o la n ds a f e t ym a n a g e m e n t ，s a f e t y m a n a g e m e n tf o rc h e m i c a li n d u s t r i a lp a r ki ss t u d i e da l l o w i n gf o rt h er e a lr i s ko fa c h e m i c a li n d u s t r i a l p a r k f o rp r e v e n t i n g t h ed o m i n oa c c i d e n t s ，ac r o s s c o m p a n y m e a s u r e s c i p e d a ph a sb e e nd e v e l o p e da n das a f e t ym a n a g e m e n tp r o g r a mi s i l l u s t r a t e d ；t h eh a z a r dm a n a g e m e n ta td i f f e r e n tl e v e l si ss t u d i e da l l o w i n gf o ran u m b e r o fd i f f e r e n th a z a r d si nt h ec h e m i c a l i n d u s t r i a lp a r k k e y w o r d s ： c h e m i c a li n d u s t r i a lp a r k ；d o m i n oe f f e c t ；f i r ea n de x p l o s i o n ；r i s k e v a l u a t i o n ；s a f e t ym a n a g e m e n t i i i 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得直昌态堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写) ：名红j ：狂签字日期：如字年肛月二二日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌态堂可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：锄才；弘 导师签名： ” 签字日期：沙珂年p 月z z e t签字日期：少了年2 月矽日 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 化工园区现状分析 1 1 1 化工园区的概念、起源及其特点 化工园区，国际上通常是指在符合一定的自然资源和环境条件要求的特定 区域内，依托主要消费区和资源来源地，占有充足的水源保证或有较强自净能 力的纳污水域，且在交通条件便利、物流发达、配套产业较完善的地区，以石 化工产业和电力纽带形成的加工体系匹配、产业联系紧密、原料互供、物流成 熟完善、公用工程共用、环境污染统一治理、管理统一规范、资源利用高效的 产业聚集地。 化工园区起源于美国。从2 0 世纪4 0 年代初起，美国在具有丰富石油资源、 众多炼化厂和交通运输便利的墨西哥湾沿岸地区，率先采取基地型集中模式发 展石油化学工业，在该地区逐步形成了一批大型石油化工产业聚集区，开创了 世界化工园区大规模建设发展的雏型和先河。二战结束后，日、德及西欧其他 发达国家借鉴美国模式，相继在沿海沿江地区建起了石化产业较为集中的石油 化工产业带，促进了战后经济的恢复和腾飞【。 石油和化学工业的突出特点是产品链长，产品的上下游关系紧密，因此， 相互关联的不同装置集中在一起，通过管道进行原料或产品的互送，以产业链 的形式将上中下游产品之问环坏相扣，使上游企业的产品成为下游企业的原料， 不断延长生产链，实现原料、中间产品和副产品的综合利用，甚至上游企业产 生的废物也能够成为下游企业的原料，进而实现变废为宝的目的，形成生产过 程的一体化和成本的集约化。可见，石油和化学工业适合、也需要建设化工园 区，建设化工园区是实现石油和化工产业进一步发展的必然选择。 1 1 2 国外主要化工园区发展现状 随着2 0 0 3 年世界经济的回暖，化工发展加速，世界各国、各地区的化工园 区也蓬勃发展。世界主要化工园区有：美国得克萨斯墨西哥湾化工园区、韩国 蔚山和丽川石油化工园区、新加坡裕廊工业园、日本千叶、水岛和鹿岛化工园、 荷兰鹿特丹沿江石油化工带、比利时安特卫普化工区、沙特朱拜勒石化基地( 亚 1 第1 章绪论 洲第一) 、德国路德维希化工区和鲁尔化工区等。 国外化工园区虽然在地域及产品上有所差异，但都具有一些共同的特点， 总结起来可以分为以下6 点【2 , 3 , 4 】： ( 1 ) 规模大。有的园区方圆几十平方公罩，如荷兰鹿特丹工业园，沿江两岸 几十公旱长，集聚几乎世界所有知名的化工公司的石油化工生产装置。 ( 2 ) 装置之间优化配置。装置之间基本是管道连接，不管是否同一个公司， 相互配套和谐，生产规模匹配，资源优化配置。 ( 3 ) 园区外部环境优越。园区大部分位于沿江、沿海地区，或靠近深水码头， 或靠近原料产地或靠近消费市场。 ( 4 ) 园区实现五个一体化：项目设计一体化。利用化工产品上下游相关联 的特点，形成化工项目链；公用工程一体化。对园区能源供应进行统一规划、 集中建设，形成一体化的公用工程；物流传输一体化。通过输送管网、仓库、 码头、铁路和公路等，形成园区内一体化的物流运输系统；环境保护一体化。 园区内设立环保中心，统一处理废水、废气和废渣：园区管理服务一体化。 ( 5 ) 隔墙供应。隔墙供应是指长期、稳定、近距离并以管道相连接的直接销 售方式。通过隔墙供应：保证下游生产企业的原料供应；减少了运输费用； 取消了贮存费用；减少了营销费用。 ( 6 ) 强调供应链管理。化工园区便于化工产业链的形成。2 1 世纪企业之间的 竞争必然导致供应链之间的竞争，加强供应链的管理是园区企业的一项很重要 的内容，如：实行准时制生产；物料、资金和交易“三流合一 ；实现装置原 料的零库存；减少物流成本( 增加第三利润源) ；信息共享等。利益相关者共同营 造效益环境，规避风险。 1 1 3 我国化工园区发展现状 随着我国改革开放的深入以及投资环境的优化，招商引资取得了重大成就。 为顺应此种形式及世界化工行业的发展趋势，我国从1 9 9 5 年开始，各省市掀起 了兴建化工园区的热潮。 据不完全统计，经过十多年的发展，我国新建的化工园区有6 0 多家。主要 有：1 ) 上海化学工业园区；2 ) 南京化学工业园区；3 ) 南通经济技术开发区化 工区( 特种有机原料、材料) ；4 ) 常熟国际氟化工园区( 氟化工) ；5 ) 苏州经济新 区化工区；6 ) 张家港经济开发区化工区( 合成材料等) ：7 ) 镇江经济开发区化工 2 第1 章绪论 区( 合成材料、造纸品) ；8 ) 泰兴化工园区( 烧碱、氯、聚丙烯系列等) ；9 ) 常州 化工开发园区( a b s 、p v c 等) ；1 0 ) 浙江杭州湾精细化工园区；1 1 ) 宁波化学工 业园区( m d i 等) ；1 2 ) 天津开发区化学工业区；1 3 ) 福建泉港石油化工区；1 4 ) 广东大亚湾开发区石化工业区( 惠州) ；1 5 ) 四川西部化工城( 泸州) ( 一碳化工等) ； 1 6 ) 广东茂名石化工业区；1 7 ) 广东珠海石化工业区( p t a 等) ；1 8 ) 北京精细 化工园区( 助剂等) ；1 9 )山东齐鲁化学工业园( p v c 等) ：2 0 )山东青岛石化工 业园；2 1 ) 河北沧州临港化学工业园区；2 2 ) 深圳精细化工园区等。 特别是国家发改委发布的节能中长期专项规划及关于加快发展循环 经济的若干意见指出在“十一五”期间国家将在原有化工园区继续扩建的同时， 在临海、临江或资源丰富的地区新建一些国家级或省级化工园区，这无疑更是 将我国化工园区建设推向了一个新的高潮，可以预见未来五年是化工园区在我 国发展的最佳时期。 表1 1我国部分化工园区的部分技术经济指标 面积己投入预期投入 名称计划将完成的主要项目 ( k m 2 ) ( 亿)( 亿) 1 ) 拜耳公司的颜料和涂料装置； 上海化学工业园区2 9 4 8 8 ( $ )2 5 0 ( $ ) 2 ) 巴斯夫公司建设四氢呋喃和聚四 氢呋喃装置等。 1 ) 1 0 0 2 0 0 k t a 醋酸乙烯装置； 2 ) 4 0 k t a 聚甲醛装置 南京化学工业园区 4 51 4 ( $ )不详 3 ) 5 0 k t a 甲基丙烯酸甲酯装置； 4 ) 1 0 0 k t a 聚酯装置等。 江苏扬子江国际化 1 ) 1 0 0 k t a 聚苯乙烯装置； 学工业区( 张家港) 1 3 8不详不详2 ) 陶氏化学公司的乳胶和环氧树脂 装置等。 广东惠州大亚湾石6 6 0 1 ) 中海壳牌南海石化项目； 化工业区 2 7 81 0 0 0 ( ￥)2 ) 惠州l n g 电厂项目和1 2 0 0 万吨 ( ￥) 炼油项目等。 1 ) s n f ( 中国) 公司的丙烯酰胺装 中国精细化学工业 置； 泰兴同区 4 0不详不详 2 ) m c a 泰兴公司的2 5 k t a 单氯乙 酸装置等。 浙江杭州湾精细化 2 11 ) 生产的分散性染料占中国生产能 ( i2 3 ( $ )6 9 ( $ ) 力的4 0 和全球生产能力的2 5 ： 工区 期)2 ) 全球9 0 余家公司落户园区。 天津经济技术开发 区化r 区 2 7 2 6 ( $ )不详1 ) 已进驻2 4 家企业； 摘白中国化工和石化业近期发展现状j 进展；摘自天津经济技术开发区化工区安伞顶评价报告。 3 第1 章绪论 经过十几年的发展，我国化工园区已初具规模，并结合地方的实际情况形 成了自己的产业特色和发展类型，目前我国建设的化工园区大体分为四种类型： ( 1 ) 大型石油化工型。是以世界级规模炼油乙烯装置为龙头、以产业和产 品链的衔接为纽带，采用国际化的经营理念，统一规划、协同发展。这类园区 规模大，与国际化工园区接轨。例如上海化学工业园区。 ( 2 ) 精细化工型。一般为中小型园区，以精细或专用化学品以及非大宗合 成材料为主，大都各具特色。例如浙江杭州湾精细化工区。 ( 3 ) 城市搬迁型。就是结合城市发展规划，将原来分散在城区的老化工企 业，集中搬迁到规划建设的化工园区。例如天津经济技术开发区化工区。 ( 4 ) 老企业扩张型。这类园区一般是在原有企业的基础上以特色产品为核 心，辐射、扩张而建设的化工园区，产业基础比较扎实，产品特色比较鲜明， 对外商和其他投资者也有较强的吸引力。例如山东齐鲁化工园区。 1 2 化工园区风险评价现状 1 2 1 国外风险评价研究进展 风险评价起源于2 0 世纪3 0 年代的美国保险行业，在2 0 世纪6 0 年代得到 较大发展并且首先应用于美国军事工业【5 ，6 ，7 1 。 1 9 6 4 年美国道( d o w ) 化学公司【8 , 9 , 1 0 , 1 1 , 1 2 根据化工生产的特点，首先开发 出著名的“火灾爆炸危险指数评价法”，用于对化工装置进行安全评价，并于1 9 9 4 年推出第七版。 1 9 7 4 年英国帝国化学公司( i c i ) 蒙德( m o n d ) 部在道化学指数法第三版的 基础上进行了扩充，增加了毒性的观点，提出了“蒙德火灾、爆炸、毒性指标 评价法”。 1 9 7 6 年日本劳动省【1 3 , 1 4 1 针对当时化工企业火灾、爆炸事故频发的实际情况， 制定了化工企业六阶段评价法，主要应用于化工产品的制造和贮存过程中的火 灾爆炸危险性评价。 1 9 8 4 年世界卫生组织( w h o ) 和国际劳工组织( i l o ) 联合推出了危险评 价管理方案，该方案包括危险辨识、后果分析和危险定量三步骤。 1 9 8 9 年美国化学工程师协会推出了化工过程定量风险分析指南。 1 9 9 9 年美国环保总署颁发了风险管理计划非现场后果分析指南，用以指 4 第1 章绪论 导企业对火灾、爆炸以及中毒事故进行后果分析。 2 0 0 2 年美国s a n d i a 国家实验室提出了化工设备弱点评价法，此方法主要考 虑对化工设备的物理性能的评价。 随着计算机技术的迅速发展，一些化工危险性分析与评价软件相继被开发 出来，如l e a k ，t o p h a z o p ，h a z d i g 等。 1 2 2 国内风险评价研究进展 我国对安全评价技术的研究起步比较晚。2 0 世纪8 0 年代初，安全系统引入 我国，通过消化、吸收国外安全检查表和安全分析的方法，机械、冶金、化工、 航空、航天等行业的有关企业开始应用安全分析评价方法，如安全检查表( s c l ) 、 事故树分析( f t a ) 、故障类型及影响分析( f m e a ) 、事件树分析( e t a ) 、预先 危险性分析( p h a ) 、危险与可操作性研究( h a z o p ) 、作业条件危险性评价( l e c ) 竺 1 5 ，1 6 ，1 7 寸。 在借鉴国外风险评价的基础上逐步形成了适合我国国情的较为完备的评价 方法。 1 9 8 7 年原化工部通过研究率先提出了“检查表一危险指数法一系统安全分 析”三阶段评价方法，并于1 9 8 9 年通过化工部的鉴定。 1 9 8 8 年原劳动部开展了对“化工厂危险程度分级 项目的研究，1 9 9 2 年该 研究成果通过对各单元危险性加以综合，提出了对整个化工厂进行危险性分级 的方法。 1 9 9 2 年中国石油化工公司推出检查表形式的中国石油化工总公司石化企 业安全性综合评价方法。 1 9 9 5 年1 0 月，由原劳动部劳保所等单位完成的我国“八五 国家科技攻关 专题“易燃、易爆、有毒重大危险源辨识、评价技术研究 通过验收，通过对 固有危险性和危险性的抵消因子的评价来综合评价现实危险性。 然而，我国安全评价方法与发达国家相比，在理论以及技术手段上仍有较 大差距。 1 2 3 化工园区危险性特点 化工行业是我国的五大支柱行业之一。毫无疑问，化工园区的集群效应对 促进化工企业的迅速发展以及国民经济的持续发展有着不可替代的重要作用。 5 第1 章绪论 但由于化工企业生产过程中的原料、半成品以及成品大多为有毒有害或易燃易 爆的化学品，如果管理不善极有可能发生事故。为防止化工事故的发生，首先 应该了解化工企业的危险性。化工企业普遍具有如下的特点： ( 1 ) 化工生产中使用的原料、半成品和成品，绝大部分是易燃、易爆、有 毒有害、腐蚀性的化学品； ( 2 ) 化工生产的条件苛刻。很多反应需要在高温、高压或低温、高真空度 的条件下进行； ( 3 ) 生产装置的大型化、自动化以及复杂化成为现代化工的主要趋势。生 产的大型化虽然能够降低成本以及提高效率，但装置的大型化也会造成危险物 料的增多、潜在危险源的数量增多以及事故后果的严重性增加：装置自动化的 提高虽然减少了人力成本以及增加了设备运行的可靠性，但也可能因为控制系 统而失灵； ( 4 ) 化工生产已经由原来的敞开式变为密闭式，绝大多数化学反应是在密 闭容器或管道中进行，这就给操作、监测带来了更高的要求。 化工园区作为一个化工企业聚集的特殊区域，其危险特性与单个化工企业 又有所不同。化工园区的危险特性如下： ( 1 ) 对周边环境产生影响。化工园区一般建在临海、临江等水陆交通发达 的区域，一旦发生危险品重大事故极有可能对区域内的水体产生严重污染。2 0 0 5 年1 1 月中石油吉林石化公司双苯厂发生爆炸，爆炸污染物进入松花江，导致松 花江流域严重污染就属此类状况。另外，虽然一般化工园区附近的城镇居都会 搬迁，但如果发生严重的毒性气体泄漏事故，毒性气体可能会顺风波及周围城 镇居民： ( 2 ) 重大危险源种类繁多且相对集中。化工生产的特点决定了所需化学品 种类较多，且化工园区内各企业彼此相邻，在某一范围内可能会有重大危险聚 集的现象； ( 3 ) 园区内企业之间、重大危险源之间的相互影响。化工园区内的企业隶 属关系不一，管理不便且分布密集，一旦某一企业发生火灾爆炸事故如果救援 不及时，就有可能引起相邻企业发生连锁事故，从而造成特大事故： ( 4 ) 事故后果严重性较大。化工园区与单个化工厂不同，如果园区内发生 火灾爆炸等重大事故时，由于危险源之间、企业之间的相互影响可能会造成事 故的蔓延以及升级，从而有可能造成群死群伤的灾难性后果； 6 第1 章绪论 ( 5 ) 事故造成的财产损失巨大。由于化工园区对周边经济的带动作用，园 区周围的人员密度以及财产密度较大，一旦发生事故则会造成巨大的财产损失。 ( 6 ) 事故的社会影响性巨大。化工园区代表了本地区甚至一个国家的化工 行业发展状况及生产能力，一旦化工园区发生连锁的重大事故会造成巨大的财 产损失及人员伤亡，由此产生负面的社会效应，造成社会成员的心理阴影。 1 3 事故多米诺效应研究动态 由初始事故引发的二次事故或二次以上事故并造成严重后果的现象称为事 故多米诺效应【1 8 , 1 9 1 。 事故多米诺效应的发生必须同时具备以下三个条件。其一是事故所形成破 坏效应的范围之内存在敏感装置；其二是破坏效应的强度足够大以致装置失效； 其三是破坏的发生存在极大的可能性【2 0 1 。 为预防多米诺效应的发生，1 9 9 6 年欧盟重大事故灾害控制指令9 6 8 2 e c 即 塞维索法令2 对控制化工企业内部以及外部多米诺效应做了法律上的规定。但 多米诺效应的定量研究目前在国际上仍处于起步阶段。 国外的学者在多米诺效应发生概率方面进行了大量的研究，其中最具代表 性的是加拿大的f a i s a lik h a n 和sa a b b a s i 。 1 9 9 8 年f a i s a lik h a n 和sa a b b a s i t 2 1 1 研究了触发多米诺效应的事故类型、多 米诺效应发生的典型模式，提出了多米诺效应分析方法并建立了相关的多米诺 事故概率模型，在此基础上开发了多米诺效应分析软件一d o m i f f e c t 。 2 0 0 4 年，v a l e r i oc o z z a n i 和e m e s t os a l z a n o 2 2 】针对由爆炸冲击波引起的多米 诺效应的域值进行了研究，提出了伤害概率模型，并给出了不同设备的伤害临 界值。 2 0 0 5 年，v a l e r i oc o z z a n i ，g i a c o m oa n t o n i o n i 和g i g l i o l as p a d o l l i l 2 3 j 对区域多 米诺效应进行了定量分析，提出了系统的区域定量分析程序，并对由多米诺效 应引起的社会风险以及个人风险进行了计算。 2 0 0 5 年，g l l r e n i e r s k s o u d a n 2 4 】针对化工园区外部多米诺效应进行了研 究，提出了化工园区外部多米诺效应所选用的分析方法以及外部多米诺事故预 防框架h a z w i m 。 2 0 0 6 年，v a l e r i oc o z z a n i ，g i a c o m oa n t o r t i o n i ，和g i g l i o l as p a d o m 2 5 】结合g i s 7 第1 章绪论 技术编制了多米诺效应定量分析软件。 2 0 0 8 年，g l l r e n i e r s 和w d u l l a e r t 2 6 】依据实验研究结果，即预防区域多米 诺效应的最好办法是实行企业间的联防合作，利用较少数据编制了多米诺效应 分析软件d o m p r e v p l a n n i n g 近年来我国区域定量风险评价进展较快，随着化工园区的迅速发展以及重 大事故的频发，我国政府有关部门也开始关注化工园区的整体安全状况。但是 截至目前，我国只有两个化工园区进行过整体安全评价。 2 0 0 6 年元月9 日，宁波市化学工业区区域风险评价研讨会在镇海区九龙山 庄举行，在国内率先提出化学工业区进行区域性风险评价。 2 0 0 7 年1 1 月9 日下午，由中国安全生产科学研究院编制的杭州湾上虞工 业园区区域性安全评价报告通过专家评审。 目前我国针对化工园区的整体安全评价尚处于起步阶段，基于事故多米诺 效应的研究尚处于空白，为避免日后化工园区的事故如现阶段的矿难一样频发， 对化工园区进行整体风险评价具有十分重要的现实意义。 1 4 课题研究的意义 安全是保证企业正常运行的前提，对于化工园区这样一个重大危险源众多、 物质危险性高、存量大，并且集中布局、风险较大的特殊区域，安全的重要性 更是不言而喻。有关资料表明，人均g d p 在1 0 0 0 美元至3 0 0 0 美元时期是事故 的多发期。国内外都有类似灾难性重大事故的报道： 1 9 7 9 年1 2 月1 8 日1 4 时7 分，吉林市煤气公司液化气站1 0 2 号4 0 0 m 3 液化 石油气球罐发生破裂，大量液化石油气喷出，顺风向北扩散，遇明火发生燃烧， 引起球罐爆炸。由于该球罐爆炸燃烧，大火烧了1 9 个小时，致使5 个4 0 0 m 3 的 球罐，4 个4 5 0 m 3 卧罐和8 0 0 0 多只液化石油气钢瓶( 其中空瓶3 0 0 0 多只) 爆炸 或烧毁，罐区相邻的厂房、建筑物、机动车及设备等被烧毁或受到不同程度的 损坏，4 0 0 米远相邻的苗圃、住宅建筑及拖拉机、车辆也受到损坏，死亡3 6 人， 重伤5 0 人，直接经济损失约6 2 7 万元。 1 9 7 9 年9 月，浙江温州电化厂液氯钢瓶发生爆炸事故，一氯气瓶爆炸飞出 碎片引发附近其他氯气瓶的破裂，造成氯气泄漏，最终造成5 9 人死亡，7 7 9 人 中毒，直接经济损失约6 3 万元。 8 第1 章绪论 1 9 9 7 年6 月2 7 日，北京东方化工厂储罐区由于人员操作失误，造成石脑油 罐冒顶泄漏后遇明火发生第一次燃爆，继而引发罐区内乙烯等其他罐相继发生 燃烧爆炸事故，最终造成9 人死亡，3 9 人受伤，直接经济损失1 1 7 亿元。 2 0 0 5 年1 1 月1 3 日下午1 时4 5 分，位于吉林市龙潭区遵义东路的中石油吉 林石化公司双苯厂发生爆炸，在随后的2 个小时内，厂内又接连发生5 次爆炸。 据媒体披露共造成5 人死亡、1 人失踪、7 0 多人受伤，直接经济损失6 9 0 8 万元。 事故导致该厂新苯胺装置、1 个硝基苯储罐、2 个苯储罐报废，导致苯酚、老苯 胺装置等四套装置停产。爆炸发生后，排出的苯、苯胺、硝基苯等爆炸污染物 和污水进入了松花江，造成了重大的环境污染事件。 1 9 8 4 年1 1 月，墨西哥国家石油公司在墨西哥城圣胡安i x h a u t e p e c 液化石油 气转运油库发生一系列严重的火灾和爆炸，这个油库的储量高达1 6 ，0 0 0 立方米， 由6 个球形储罐和4 8 个卧式储罐构成，其所引发的灾难性的后果造成大约5 0 0 人死亡，油库被毁。 1 9 9 7 年9 月1 4 日，隶属于印度斯坦石油化工有限公司的h p c l 炼油厂发生 特大火灾爆炸事故。在h p c l 炼油厂正门附近有8 个液化石油气粗柴油球罐，1 4 日上午5 ：1 5 一个球罐发生泄漏，6 ：4 0 着火并发生爆炸，巨大的爆炸声震撼着维 沙卡帕特南。1 5 分钟以后另一个球罐爆炸，中午前全部贮罐着火( 贮罐充满几天 前刚进口的原油) 。此次事故共有2 5 个贮罐，1 9 座建筑物被烧毁，6 0 多人丧生( 事 故当天是星期天，否则死亡人数有可能超过2 0 0 人。) ，造成1 5 亿美元财产损 失，威胁附近城市2 0 0 万居民的安全。 鉴于我国目前所处的发展阶段且考虑到我国化工园区大部分分布在沿海经 济发达地区，为保证化工园区的正常运行、促进我国经济的发展，十分有必要 对化工园区进行整体风险评价。 对化工园区进行整体性风险评价，具有重要的现实意义，概括起来主要有 以下几点： ( 1 ) 掌握化工园区安全现状，为园区内重大危险源分级管理提供依据。 ( 2 ) 为化工园区的发展规划提供依据。 ( 3 ) 为化工园区事故应急预案的编制提供依据。 ( 4 ) 为化工园区内安全基础设施配置以及安全管理体系建设等提供科学的 依据。 ( 5 ) 拓宽安全评价领域、加快安全评价技术的开发与应用。 9 第1 章绪论 1 5 本文研究的内容与方法 鉴于我国目前化工园区的整体风险评价尚处于起步阶段，且重大事故多米 诺效应研究仍处于空白的实际情况，本文旨在将二者结合，以化工园区为主体 对象研究出一套科学有效的基于多米诺效应的化工园区整体风险评价方法。具 体内容如下： ( 1 ) 化工园区重大危险源的辨识与评价。 根据多米诺效应的定义以及多米诺效应发生条件，重点分析能够引发多米 诺效应的重大危险源。采用重大事故后果分析方法，结合多米诺效应概率数学 模型，建立多米诺效应定量分析方法。 ( 2 ) 确定多米诺效应发生模式。 对初始事故的扩展进行研究，确定多米诺效应的扩展形式。明确热辐射、 冲击波超压和爆炸破片为多米诺事故的主要扩展模式，并对其进行后果分析。 ( 3 ) 化工园区整体风险评价模式与方法。 拓展重大危险源评价技术，提出安全等级迭加原理，将对单个危险源的评 价拓展为化工园区相关耦合评价。 计算单个事故的后果严重度以及事故易发性，从而确定各个重大危险源对 化工园区整体风险的影响值，通过风险叠加得到化工园区的固有风险值；同时 考虑园区的消防设施以及园区外部的救援力量，将其量化为风险补偿系数，从 而得到化工园区的实际风险值。结合人口分布密度计算园区整体个人风险值以 及社会风险值。 ( 4 ) 化工园区重大危险源分级以及多米诺事故管理模式。 为了给管理部门提供危险源危险性分级管理的依据，研究化工园区内危险 源的分级方法；为预防化工园区多米诺事故的发生，重点研究园区内企业间的 联防预防多米诺效应的方法与程序。 ( 5 ) 软件开发与案例研究及预防对策。 编制园区风险评价软件，对某化工园区进行整体风险评价。依据评价结果 对化工园区的土地规划、企业布局以及重大危险源的管理提供建议。 1 0 第2 章事故多米诺效应 第2 章事故多米诺效应 化工园区的迅速崛起促进了化学工业的迅猛发展以及国家和地方经济的起 飞，但是，化工园区一旦发生事故，园区内部企业与企业之间可相互影响，从 而产生多米诺效应，其所造成的灾难性事故会导致群死群伤和重大财产损失以 及重大环境污染，从而给化工园区的安全管理带来新的问题。 由于多米诺效应的严重性，欧盟的塞维索法令i i ( 9 6 8 2 e c ) 对于重大危险 源的多米诺效应做出专门的规定，要求重大危险源企业提交的安全报告中要有 多米诺效应分析内容，可能产生多米诺效应的企业之间要共享危险源信息等。 而我国目前对于重大危险源的多米诺效应研究极少，特别是在安全评价或土地 规划中很少考虑重大危险源的多米诺效应。 本章从多米诺效应的定义入手，分析多米诺效应发生及扩展的机理，明确 多米诺事故发生的概率，并简要分析多米诺效应的影响因素。 2 1 多米诺效应简述 多米诺现象很早就为人们所认识，但关于多米诺效应的定义至今并没一个 统一的标准。在对多米诺效应的研究中，不同的作者【2 7 ，2 8 2 9 1 从不同角度给出了不 尽相同的定义。 其中，d e l v o s a l l e 引入了多米诺效应的数学模型，d e l v o s a l l e 认为多米诺效 应是由空间内的偶发事故引起较大事故并造成严重后果的现象。即，多米诺效 应由初始事故引发( 此初始事故不一定是重大事故) 造成二次事故，二次事故 必须为重大事故且事故损失大于初始事故。另外，美国化学工程师协会化工过 程安全中心( a i c h e c c p s ) 编制的定量风险评价指导手册中对多米诺效应给出 了如下定义：事故多米诺效应由初始事故引发，通过热辐射、冲击波和爆炸破 片等方式作用于临近设备，从而导致一系列严重事故发生并造成严重后剽3 0 】。 本文将化工园区多米诺效应定义为：在化工园区内，一个工厂的某单元发 生事故，在满足一定的扩展条件下引发临近单元或其他工厂的单元发生事故， 并引起二次事故，依次有可能发生三次或更高级别的事故，从而引发严重后果 的现象。 第2 章事故多米诺效应 2 2 多米诺效应引发机理 深入剖析多米诺效应发生、扩展的机理是预防多米诺事故的关键所在。本 节将从多米诺效应的发生条件、能够触发多米诺效应的事故类型、多米诺效应 扩展模式、多米诺效应分类、多米诺效应判别准则及分析程序、多米诺效应概 率模型和多米诺效应影响因素等几个方面进行阐述，以便进行多米诺效应的定 量分析。 2 2 1 多米诺效应发生条件 多米诺效应的发生必须同时具备以下三个条件，其一事故所形成破坏效应 的范围之内存在敏感装置；其二破坏效应的强度足够大以致装置失效；其三破 坏的发生存在极大的可能性【3 1 1 。 能够触发多米诺效应发生的事故类型主要有：( 1 ) 火灾( 2 ) 爆炸( 3 ) 毒物泄漏( 4 ) 以上三种情况同时或交叉发生【3 2 】。 火灾对设备及人员的伤害形式主要是强烈的热辐射；爆炸对设备的破坏形 式主要包括冲击波超压、热辐射和爆炸破片；毒物泄漏及扩散虽然能造成大量 人员死亡和环境的破坏，但由于单纯的毒物泄漏及扩散并不能直接造成二次目 标设备的破坏，因此，在对多米诺效应进行分析时可以不对其进行讨论。 2 2 2 多米诺效应扩展模式 初始火灾、爆炸事故发生后，其扩展因素是不同的。明确初始事故的扩展 因素是研究事故伤害模式及预防事故进一步扩大的基础。通过对1 0 0 起多米诺事 故的统计分析，不同初始事故的扩展因素不完全相同1 3 3 】，具体见表2 1 。 表2 11 0 0 起多米诺事故扩展冈素 扩展因素 初始事故类型 事故数( 起) 热辐射冲击波超乐爆炸破片 物理爆炸 1 701 07 蒸汽云爆炸 1 701 61 沸腾液体扩展蒸汽云爆炸 1 30o1 3 火球 lloo 喷射火88 oo 池火 4 44 4oo 闪火o0 00 总计 l o o5 32 62 l 1 2 第2 章事故多米诺效应 在定量风险分析中，对于不同的初始事故，其影响因素及扩展因素对于设 备及人员的损害程度是不一样的。初始事故的影响形式见表2 2 。 表2 2 定量风险分析中初始事故的影响因素及扩展冈素 初始事故类型影响闪素扩展因素 物理爆炸超压超乐 蒸汽云爆炸超压超压、爆炸破片 沸腾液体扩展蒸汽云爆炸超压超压、爆炸破片 火球热辐射热辐射 喷射火热辐射热辐射 池火热辐射热辐射 闪火热辐射热辐射 综合以上两表可以看出，能够触发多米诺效应的重大事故的具体形式主要