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摘要:聚氯乙烯简称PVC,是塑料的基础材料,广泛用于工业、建筑、日用生活、包装等多个领域。近年来,PVC生产企业迅猛发展,但是,该类企业在生产过程中涉及到氯气、氢气、氯乙烯单体等易燃易爆有毒气体,一旦发生爆炸或者泄漏事故,极易造成重大后果。本文结合某聚氯乙烯化工有限公司工程实例,运用ALOHA工程软件分别选择了不同风速进行模拟,得出了氯气在不同条件下的危险性及影响范围。基于风险评价结果,对该聚氯乙烯工厂提出有效安全对策和措施。
关键词:氯气;ALOHA;安全设计
聚氯乙烯简称PVC,是重要的有机合成材料,广泛用于工业、建筑、农业、日用生活、包装等领域。目前,我国是全球最大的PVC生产和消费国。但是,生产规模的迅速擴张,装置的大型化、工艺流程的连续化等对安全工作也提出了更高的要求。聚氯乙烯生产过程中,会用到大量的氯气、氢气、氯乙烯等,这些气体具有易燃、易爆、毒性强等特点,在生产、储存等过程中,危险性大,稍有不慎就可能发生燃烧、爆炸、泄漏等重大安全事故,造成巨大的经济损失和人员伤亡。氯为黄绿色气体,有强烈的刺激性气味,被人吸入后,可迅速附着于呼吸道黏膜,导致人体支气管周围水肿、充血和坏死。人吸入浓度为每立方米2.5毫克的氯气时,就会死亡。
2004年4月,位于重庆市江北区的重庆天原化工总厂15日晚发生氯气泄漏事件,16日凌晨发生局部爆炸,造成9人失踪死亡,3人受伤,有15万名群众被疏散。为了预防氯碱企业火灾、爆炸、泄漏等安全事故的发生,对该类企业进行安全风险评估是非常必要的。通过对氯碱企业的安全分析,针对存在的重要危险工艺工段、不安全因素做到预先控制,对各种潜在发生的事故制定科学、合理的应急预案,防患于未然。
1. 氯气泄漏模拟分析
运用Aloha程序模拟计算氯气泄漏特性,以及事故造成的影响范围和人员伤亡半径。根据所确定的事故影响范围和人员伤亡半径,结合单位实际,制定单位安全性方案。
1.1 ALOHA简介
ALOHA ( Areal Locations of Hazardous Atmospheres)是由美国环保署( EPA) 化学制品突发事件和预备办公室( CEPPO) ,美国国家海洋和大气管理( NOAA) 响应和恢复办公室共同开发的应用程序,是计算机辅助突发事件操作管理( CAMEO) 套装中的一部分。ALOHA 内置的危险化学品数据库中含有近1000 种常见的危险化学品物理性质、化学性质和毒性数据,该软件采用高斯模型、重气扩散模型、蒸气云爆炸、BELEVE 火球等成熟的计算模型。目前ALOHA 已经广泛用于预测危险化学品泄漏扩散后的浓度分布和影响范围,可在MARPLOT、GoogleEarth等上显示地理信息系统对有害物品泄漏范围,为发生事故后迅速制定准确的措施进行处置和救援,提供有力的决策依据。
1.2 ALOHA软件的基本参数
(1)地理位置:地理数据,包括经、纬度,海拔、地点;
(2)建筑类型:包括密闭空间、周围无建筑物的敞开空间等;
(3)日期时间:设定模拟时间;
(4)介质选择:选择要研究的化学物质;
(5)气象条件:包括风速、大气压、云层覆盖率、地面温度等;
(6)泄漏装置设置:包括容器尺寸、充装量、泄漏尺寸等;
(7)计算选项:选择泄漏类型,包括高斯扩散、重气体扩散等;
(8)结合M A R P L O T地图软件,和Google Earth地图将污染源位置、污染区域面积等试验结果显示在行政区划图上。
2. 工程泄漏模拟
2.1 工程基本参数
(1)本文选定某聚氯乙烯公司分厂为工程模型,工程模型所在地的工厂模型为平原,海拔最低1090米,最高约1300米,当地区域惠农区人口21万。气候属中温带大陆气候,特点是光照充足,昼夜温差大,冬冷不严寒。
(2)基本参数:本模型工厂的地理位置:北纬39°18‘4.75“ ,东经106°46’58.40”,海拔1200米,建筑类型为周围无建筑的敞开空间类型,设定的模拟时间为2016年某月某日,泄漏源为氯气。大气压强:1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105帕斯卡。海拔每升高12m降低一个毫米汞柱,工程模型所在位置海拔1200米,降低(1200÷12=100)毫米汞柱,即降低了100毫米汞柱,所以大氣压强为:
1.013×105帕斯卡×(760-100)/760=0.8797×105帕斯卡。云层覆盖率 少云。
氯气在生产过程中,有3个卧式罐,其中1个罐作为备用罐,1个罐的体积为35 m3,2个罐的体积为70 m3,储存过程中,是以液氯的形式储存的,储存温度为-35℃,它的密度为0.683852 kg/L,所以最大存储质量为70 m3×1000×0.683852 kg/L =47869.64kg=47.86964 (t)。液氯罐为卧式罐,罐体的尺寸为2200(直径)mm×9616mm(罐体长度)
2.2 ALOHA模拟
2.2.1温度选择25℃,泄漏口径选择10cm,其它参数不变,改变风速,计算氯气泄漏的影响范围变化。
2.2.1.1选择风速2 m/s
(1)泄漏区域
在应用ALOHA模拟中,危险化学品事故对人身造成的伤害程度能够分成以下三个等级:一是致命伤害;二是严重伤害;三是轻度伤害。在计算氯气泄漏模拟中,算出氯气的泄漏影响区域(Threat Zone)中,图中AEGL-the Acute Exposure Guideline Level 表示敏感性暴露指导阀值,即人员暴露于有毒气体环境中1小时,人员受到有毒气体标准体积分数值所造成的影响严重程度。AEGL-1——致轻伤浓度阀值, AEGL-3——致死浓度阀值,AEGL-2——致重伤浓度阀值 。 从上述危险区域图可以看出,虚线区域(Confidence Lines)为波及范围,范围外的即为安全区域。黄色线区域(AEGL-1)为轻伤区域,图中的影响范围为5.5 miles,1 mile =1 英里 = 1.609344千米,即为8851.337米;橙色线区域(AEGL-2)为重伤区域,范围为2.4 miles,即为 3862.4256米;红色线区域(AEGL-3)为死亡线区域,本图的范围为1177 yards,1yards=0.9144米,即为1076.2488米;
按照AEGL-2即为组织疏散的原则,在该泄漏点下风方向约3862.4256米范围内的人员均应该组织进行紧急疏散。
(2)室内外浓度变化
本文选定在该泄漏源的下风方向1000米处,来计算模拟该点室内外氯气浓度随时间的变化情况。从图中可以看出,室外的浓度要远大于室内的浓度。在刚开始的9分钟内,室内外均没有氯气,9分钟后,室外浓度开始快速增长,说明氯气的泄漏已经蔓延到了该点,10分钟后,室外氯气浓度已经超过了AGEL-2,说明该点室外已经非常危险了,需要组织群众转移,24分钟后,氯气浓度达到了AGEL-3,即该点的室外人员已经非常危险了。11分钟后,室内开始有了氯气浓度,且浓度随时间变化基本呈线性增长,且增长缓慢,约30分钟时,室内浓度超过AGEL-2,说明由于室内是封闭的,所以氯气的泄漏渗透蔓延比较慢。
2.2.1.2选择风速9 m/s
(1)泄漏区域
从上述危险区域图可以看出,虚线区域(Confidence Lines)为波及范围,范围外的即为安全区域。黄色线区域(AEGL-1)為轻伤区域,图中的影响范围为6900米;橙色线区域(AEGL-2)为重伤区域,范围为2600米;红色线区域(AEGL-3)为死亡线区域,本图的范围为600米;
按照AEGL-2即为组织疏散的原则,在该泄漏点下风方向约2600米范围内的人员均应该组织进行紧急疏散。
(2)室内外浓度变化
本文选定在该泄漏源的下风方向1000米处,来计算模拟该点室内外氯气浓度随时间的变化情况。从图中可以看出,室外的浓度要远大于室内的浓度。在刚开始的2分鐘内,室内外均没有氯气,2分钟后,室外浓度开始快速增长,说明氯气的泄漏已经蔓延到了该点,3分钟后,室外氯气浓度已经超过了AGEL-2,说明该点室外已经非常危险了,需要组织群众转移。3分钟后,室内开始有了氯气浓度,且浓度随时间变化基本呈线性增长,且增长缓慢,约16分钟时,室内浓度超过AGEL-2。
2.2.1.3选择风速19 m/s
(1)泄漏区域
从上述危险区域图可以看出,虚线区域(Confidence Lines)为波及范围,范围外的即为安全区域。黄色线区域(AEGL-1)为轻伤区域,图中的影响范围为6200米;橙色线区域(AEGL-2)为重伤区域,范围为2400米;红色线区域(AEGL-3)为死亡线区域,本图的范围为548米;
按照AEGL-2即为组织疏散的原则,在该泄漏点下风方向约2400米范围内的人员均应该组织进行紧急疏散。
本文选定在该泄漏源的下风方向1000米处,来计算模拟该点室内外氯气浓度随时间的变化情况。从图中可以看出,3分钟后,室外氯气浓度已经超过了AGEL-2,说明该点室外已经非常危险了,需要组织群众转移。
结论1
当其它基本参数不变,选择环境温度为25℃ ,泄漏口径选择10cm ,选取风速为2 m/s 、9 m/s、19 m/s三种情况,对Threat Zone(米)来进行分析比较。
通过上表可以看出,在风速增大时,它的致命伤害区域、重度伤害区域、轻度伤害区域范围并没有随之增大,而是逐步在减小,这是由于风速增大,空气的流动速度加快,对流密度增大,空气之间的分子交流也就越频繁,氯气在空气中被新鲜空气稀释的也就越快,所以距离不仅没有增大,反而会变小。
当其它基本参数不变,选择环境温度为25℃ ,泄漏口径选择10cm ,选取风速为2 m/s 、9 m/s、19 m/s三种情况,在它的下风方向1000米处,来观察室内外浓度变化进行分析比较。
通过上表可以看出,随着风速的增大,室内外出现氯气的时间、室内外浓度达到AGEL-2的时间是均逐步缩短的,这也与现实情况相符。风速大了,空气的流动速度快了,空气中弥漫着的氯气泄漏扩散的速度也就快了。
3 安全设计对策措施
3.1泄漏风险分析结果
根据ALOHA模拟计算结论,提出消除或减弱火灾爆炸风险、泄漏处理的技术和管理措施。
(1)氯气泄漏模拟结果。从对氯气发生泄漏后,运用ALOHA工程软件对风速为2m/s、9 m/s、19 m/s进行了模拟,分别得出了死亡区域、重伤区域、轻伤区域具体范围,对不同泄漏情况的室内外浓度变化和源强变化情况进行了分析,得出在下风方向,氯气泄漏的死亡区域大于500米,影响范围在3公里以上。所以,氯气泄漏造成的人员伤亡范围是非常大的,一旦发生事故,还可能造成大面积的人群转移,影响非常大,除了要做好初期泄漏的堵漏处置、人员抢救等措施外,还要做好应急疏散预案。
3.2安全对策措施
从前述分析,提出聚氯乙烯生产工艺的以下几个方面安全对策措施。
3.2.1 总图布置和建筑方面安全措施
1)在总图布置上,严格执行国家现行的防火规定,保证防火防爆距离,对储存易燃易爆物料的设备区设防火堤。
2)厂内道路设计为环形,并与厂外道路相连。储罐区四周应设可供消防车通行的环形消防道路或通道。
3)在符合生产流程、操作要求和使用功能的前提下,生产装置应尽可能露天化、联合集中布置。 4)在生产装置中,所有厂房必须是框架结构,应该具备一定的泄压面,从而达到防爆泄爆的相关要求;按规范设置安全疏散梯,以利安全疏散。
3.2.2 消防对策措施
1)应设置专门的消防安全管理机构,设置专职消防安全管理人员,负责检查和监督全公司的消防安全生产。
2)厂区应建消防专用水池,消防水量按界区范围内同一时间火灾次数为一次考虑。
3)在原料罐区围堤内设置可燃气体监测报警装置,贮罐设置氮封。
4)在氯乙烯罐区应设有固定式泡沫灭火系统。
5)对氯气罐区应设置消防水喷淋和夏季降温水喷淋系统。
6)在离最近的消防队出警到达时间超过5分钟的厂区,应建设消防水池和泡沫消防设施。
3.2.3 安全管理方面的对策措施
1)应当建立系統全面的安全管理工作体系,严格落实《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》,落实安全工作责任制,设置必要的、有效的专职安全管理机构,配备相应的专(兼)职管理、检查、安全教育人员。
2)乙炔、氯乙烯、氯气等工艺装置存在一定的火灾爆炸和有毒等危险性,因此对上岗职工必须进行专业培训。重要岗位的工作人员的文化程度必须在中专以上,对于普通操作人员而言,其文化程度必须在高中或者技校以上,并且經过系统的教育教学培训,经考核合格以后才能上岗。
3)对于岗位变化或者新进企业职工必须通过安全教育,经过考核合格之后才能上岗,而对于特种作业的工作人员还得参与专业安全培训,经过考核合格以后才能上岗。
4)制定出一套完善的安全操作制度,经常性的开展安全教育专题活动,来增强工作人员的应变能力和安全意识。还应根据本企业的实际情况,制定“化学事故应急救援预案”,定期进行事故处理、防灾自救的训练,掌握基本的危险处置、急救方法,避免发生重大事故。
5)预防事故、避免人为失误的一个基本条件就是提升员工素质。所以,当招聘员工时,除了对文化素质有一定要求以外,还必须具备很强的身心素质。如将自律性、独立性、忧虑性、敏感性、兴奋性等因素考虑进去,成为选拔人才的重要依据。
6)制定出一套成熟的现场管理制度,制定出岗位操作和工作制度以外,还必须强化巡查管理,有条件时应使用可远距离操纵和控制系统、连锁系统和报警装置。
7)制定各类事故抢险方案,建立企业内业余消防队并对员工进行消防知识培训。要与附近的专业消防队保持密切联系,以便紧急情况下可以得到有效支援,防止事故蔓延。
4 结论
聚氯乙烯简称PVC,是塑料的基础材料,广泛用于工业、建筑、日用生活、包装等多个领域,与人们的生活息息相关。聚氯乙烯(PVC)生产过程的安全评价和分析是一项复杂的系统工程。本文主要运用ALOHA事故后果模拟计算等方法对某聚氯乙烯有限公司年产20万吨聚氯乙烯工程的重要工艺单元的安全评价和分析做了一些有益的工作,希望能够对该类生产企业的安全工作有一定的借鉴意义。
参考文献
[1] 范维澄,孙金华,陆守香.火灾风险评估方法学.北京:科学出版社,2004.6
[2] 黄郑华,建华.氯碱生产过程火灾爆炸事故预防.化工劳动保护,2001 年1 月第22卷第1期
[3] 章昌顺, 郝永梅.液氯生产过程风险分析及控制.中国安全生产科学技术,2007 年2 月第1 期第3 卷
[4]国内聚氯乙烯产业现状和发展趋势分析,邵冰燃,张英民,郎需霞,2004年4月第4期
[5] 赵淑彩 液氯的危险性及防范措施,中国氯碱第,2005年7月第7期33~34
[6] ALOHA USER’S MANUAL U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY Office of Emergency Management Washington, D.C. February 2007
[7] 王爽,王志荣,利用ALO HA 软件对一起氯化氢泄漏事故的模拟分析,灭火指挥与救援 2010年8月 ,第29卷,第8期,698~700
[8] 梁虎 ALOHA软件对危化品泄漏区域分布的预刚 安全 2007年第2期:30~32
[9] 周超,王志荣,室外液氯泄漏条件下室内气体浓度影响因素的研究 中国安全生产科学技术, 2010(8):28~32
作者简介:
周金来(1984-),男,汉族,研究生,工程师, 宁夏银川市人,工作单位:宁夏石嘴山市公安消防支队,主要研究建设工程防火设计。
关键词:氯气;ALOHA;安全设计
聚氯乙烯简称PVC,是重要的有机合成材料,广泛用于工业、建筑、农业、日用生活、包装等领域。目前,我国是全球最大的PVC生产和消费国。但是,生产规模的迅速擴张,装置的大型化、工艺流程的连续化等对安全工作也提出了更高的要求。聚氯乙烯生产过程中,会用到大量的氯气、氢气、氯乙烯等,这些气体具有易燃、易爆、毒性强等特点,在生产、储存等过程中,危险性大,稍有不慎就可能发生燃烧、爆炸、泄漏等重大安全事故,造成巨大的经济损失和人员伤亡。氯为黄绿色气体,有强烈的刺激性气味,被人吸入后,可迅速附着于呼吸道黏膜,导致人体支气管周围水肿、充血和坏死。人吸入浓度为每立方米2.5毫克的氯气时,就会死亡。
2004年4月,位于重庆市江北区的重庆天原化工总厂15日晚发生氯气泄漏事件,16日凌晨发生局部爆炸,造成9人失踪死亡,3人受伤,有15万名群众被疏散。为了预防氯碱企业火灾、爆炸、泄漏等安全事故的发生,对该类企业进行安全风险评估是非常必要的。通过对氯碱企业的安全分析,针对存在的重要危险工艺工段、不安全因素做到预先控制,对各种潜在发生的事故制定科学、合理的应急预案,防患于未然。
1. 氯气泄漏模拟分析
运用Aloha程序模拟计算氯气泄漏特性,以及事故造成的影响范围和人员伤亡半径。根据所确定的事故影响范围和人员伤亡半径,结合单位实际,制定单位安全性方案。
1.1 ALOHA简介
ALOHA ( Areal Locations of Hazardous Atmospheres)是由美国环保署( EPA) 化学制品突发事件和预备办公室( CEPPO) ,美国国家海洋和大气管理( NOAA) 响应和恢复办公室共同开发的应用程序,是计算机辅助突发事件操作管理( CAMEO) 套装中的一部分。ALOHA 内置的危险化学品数据库中含有近1000 种常见的危险化学品物理性质、化学性质和毒性数据,该软件采用高斯模型、重气扩散模型、蒸气云爆炸、BELEVE 火球等成熟的计算模型。目前ALOHA 已经广泛用于预测危险化学品泄漏扩散后的浓度分布和影响范围,可在MARPLOT、GoogleEarth等上显示地理信息系统对有害物品泄漏范围,为发生事故后迅速制定准确的措施进行处置和救援,提供有力的决策依据。
1.2 ALOHA软件的基本参数
(1)地理位置:地理数据,包括经、纬度,海拔、地点;
(2)建筑类型:包括密闭空间、周围无建筑物的敞开空间等;
(3)日期时间:设定模拟时间;
(4)介质选择:选择要研究的化学物质;
(5)气象条件:包括风速、大气压、云层覆盖率、地面温度等;
(6)泄漏装置设置:包括容器尺寸、充装量、泄漏尺寸等;
(7)计算选项:选择泄漏类型,包括高斯扩散、重气体扩散等;
(8)结合M A R P L O T地图软件,和Google Earth地图将污染源位置、污染区域面积等试验结果显示在行政区划图上。
2. 工程泄漏模拟
2.1 工程基本参数
(1)本文选定某聚氯乙烯公司分厂为工程模型,工程模型所在地的工厂模型为平原,海拔最低1090米,最高约1300米,当地区域惠农区人口21万。气候属中温带大陆气候,特点是光照充足,昼夜温差大,冬冷不严寒。
(2)基本参数:本模型工厂的地理位置:北纬39°18‘4.75“ ,东经106°46’58.40”,海拔1200米,建筑类型为周围无建筑的敞开空间类型,设定的模拟时间为2016年某月某日,泄漏源为氯气。大气压强:1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105帕斯卡。海拔每升高12m降低一个毫米汞柱,工程模型所在位置海拔1200米,降低(1200÷12=100)毫米汞柱,即降低了100毫米汞柱,所以大氣压强为:
1.013×105帕斯卡×(760-100)/760=0.8797×105帕斯卡。云层覆盖率 少云。
氯气在生产过程中,有3个卧式罐,其中1个罐作为备用罐,1个罐的体积为35 m3,2个罐的体积为70 m3,储存过程中,是以液氯的形式储存的,储存温度为-35℃,它的密度为0.683852 kg/L,所以最大存储质量为70 m3×1000×0.683852 kg/L =47869.64kg=47.86964 (t)。液氯罐为卧式罐,罐体的尺寸为2200(直径)mm×9616mm(罐体长度)
2.2 ALOHA模拟
2.2.1温度选择25℃,泄漏口径选择10cm,其它参数不变,改变风速,计算氯气泄漏的影响范围变化。
2.2.1.1选择风速2 m/s
(1)泄漏区域
在应用ALOHA模拟中,危险化学品事故对人身造成的伤害程度能够分成以下三个等级:一是致命伤害;二是严重伤害;三是轻度伤害。在计算氯气泄漏模拟中,算出氯气的泄漏影响区域(Threat Zone)中,图中AEGL-the Acute Exposure Guideline Level 表示敏感性暴露指导阀值,即人员暴露于有毒气体环境中1小时,人员受到有毒气体标准体积分数值所造成的影响严重程度。AEGL-1——致轻伤浓度阀值, AEGL-3——致死浓度阀值,AEGL-2——致重伤浓度阀值 。 从上述危险区域图可以看出,虚线区域(Confidence Lines)为波及范围,范围外的即为安全区域。黄色线区域(AEGL-1)为轻伤区域,图中的影响范围为5.5 miles,1 mile =1 英里 = 1.609344千米,即为8851.337米;橙色线区域(AEGL-2)为重伤区域,范围为2.4 miles,即为 3862.4256米;红色线区域(AEGL-3)为死亡线区域,本图的范围为1177 yards,1yards=0.9144米,即为1076.2488米;
按照AEGL-2即为组织疏散的原则,在该泄漏点下风方向约3862.4256米范围内的人员均应该组织进行紧急疏散。
(2)室内外浓度变化
本文选定在该泄漏源的下风方向1000米处,来计算模拟该点室内外氯气浓度随时间的变化情况。从图中可以看出,室外的浓度要远大于室内的浓度。在刚开始的9分钟内,室内外均没有氯气,9分钟后,室外浓度开始快速增长,说明氯气的泄漏已经蔓延到了该点,10分钟后,室外氯气浓度已经超过了AGEL-2,说明该点室外已经非常危险了,需要组织群众转移,24分钟后,氯气浓度达到了AGEL-3,即该点的室外人员已经非常危险了。11分钟后,室内开始有了氯气浓度,且浓度随时间变化基本呈线性增长,且增长缓慢,约30分钟时,室内浓度超过AGEL-2,说明由于室内是封闭的,所以氯气的泄漏渗透蔓延比较慢。
2.2.1.2选择风速9 m/s
(1)泄漏区域
从上述危险区域图可以看出,虚线区域(Confidence Lines)为波及范围,范围外的即为安全区域。黄色线区域(AEGL-1)為轻伤区域,图中的影响范围为6900米;橙色线区域(AEGL-2)为重伤区域,范围为2600米;红色线区域(AEGL-3)为死亡线区域,本图的范围为600米;
按照AEGL-2即为组织疏散的原则,在该泄漏点下风方向约2600米范围内的人员均应该组织进行紧急疏散。
(2)室内外浓度变化
本文选定在该泄漏源的下风方向1000米处,来计算模拟该点室内外氯气浓度随时间的变化情况。从图中可以看出,室外的浓度要远大于室内的浓度。在刚开始的2分鐘内,室内外均没有氯气,2分钟后,室外浓度开始快速增长,说明氯气的泄漏已经蔓延到了该点,3分钟后,室外氯气浓度已经超过了AGEL-2,说明该点室外已经非常危险了,需要组织群众转移。3分钟后,室内开始有了氯气浓度,且浓度随时间变化基本呈线性增长,且增长缓慢,约16分钟时,室内浓度超过AGEL-2。
2.2.1.3选择风速19 m/s
(1)泄漏区域
从上述危险区域图可以看出,虚线区域(Confidence Lines)为波及范围,范围外的即为安全区域。黄色线区域(AEGL-1)为轻伤区域,图中的影响范围为6200米;橙色线区域(AEGL-2)为重伤区域,范围为2400米;红色线区域(AEGL-3)为死亡线区域,本图的范围为548米;
按照AEGL-2即为组织疏散的原则,在该泄漏点下风方向约2400米范围内的人员均应该组织进行紧急疏散。
本文选定在该泄漏源的下风方向1000米处,来计算模拟该点室内外氯气浓度随时间的变化情况。从图中可以看出,3分钟后,室外氯气浓度已经超过了AGEL-2,说明该点室外已经非常危险了,需要组织群众转移。
结论1
当其它基本参数不变,选择环境温度为25℃ ,泄漏口径选择10cm ,选取风速为2 m/s 、9 m/s、19 m/s三种情况,对Threat Zone(米)来进行分析比较。
通过上表可以看出,在风速增大时,它的致命伤害区域、重度伤害区域、轻度伤害区域范围并没有随之增大,而是逐步在减小,这是由于风速增大,空气的流动速度加快,对流密度增大,空气之间的分子交流也就越频繁,氯气在空气中被新鲜空气稀释的也就越快,所以距离不仅没有增大,反而会变小。
当其它基本参数不变,选择环境温度为25℃ ,泄漏口径选择10cm ,选取风速为2 m/s 、9 m/s、19 m/s三种情况,在它的下风方向1000米处,来观察室内外浓度变化进行分析比较。
通过上表可以看出,随着风速的增大,室内外出现氯气的时间、室内外浓度达到AGEL-2的时间是均逐步缩短的,这也与现实情况相符。风速大了,空气的流动速度快了,空气中弥漫着的氯气泄漏扩散的速度也就快了。
3 安全设计对策措施
3.1泄漏风险分析结果
根据ALOHA模拟计算结论,提出消除或减弱火灾爆炸风险、泄漏处理的技术和管理措施。
(1)氯气泄漏模拟结果。从对氯气发生泄漏后,运用ALOHA工程软件对风速为2m/s、9 m/s、19 m/s进行了模拟,分别得出了死亡区域、重伤区域、轻伤区域具体范围,对不同泄漏情况的室内外浓度变化和源强变化情况进行了分析,得出在下风方向,氯气泄漏的死亡区域大于500米,影响范围在3公里以上。所以,氯气泄漏造成的人员伤亡范围是非常大的,一旦发生事故,还可能造成大面积的人群转移,影响非常大,除了要做好初期泄漏的堵漏处置、人员抢救等措施外,还要做好应急疏散预案。
3.2安全对策措施
从前述分析,提出聚氯乙烯生产工艺的以下几个方面安全对策措施。
3.2.1 总图布置和建筑方面安全措施
1)在总图布置上,严格执行国家现行的防火规定,保证防火防爆距离,对储存易燃易爆物料的设备区设防火堤。
2)厂内道路设计为环形,并与厂外道路相连。储罐区四周应设可供消防车通行的环形消防道路或通道。
3)在符合生产流程、操作要求和使用功能的前提下,生产装置应尽可能露天化、联合集中布置。 4)在生产装置中,所有厂房必须是框架结构,应该具备一定的泄压面,从而达到防爆泄爆的相关要求;按规范设置安全疏散梯,以利安全疏散。
3.2.2 消防对策措施
1)应设置专门的消防安全管理机构,设置专职消防安全管理人员,负责检查和监督全公司的消防安全生产。
2)厂区应建消防专用水池,消防水量按界区范围内同一时间火灾次数为一次考虑。
3)在原料罐区围堤内设置可燃气体监测报警装置,贮罐设置氮封。
4)在氯乙烯罐区应设有固定式泡沫灭火系统。
5)对氯气罐区应设置消防水喷淋和夏季降温水喷淋系统。
6)在离最近的消防队出警到达时间超过5分钟的厂区,应建设消防水池和泡沫消防设施。
3.2.3 安全管理方面的对策措施
1)应当建立系統全面的安全管理工作体系,严格落实《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》,落实安全工作责任制,设置必要的、有效的专职安全管理机构,配备相应的专(兼)职管理、检查、安全教育人员。
2)乙炔、氯乙烯、氯气等工艺装置存在一定的火灾爆炸和有毒等危险性,因此对上岗职工必须进行专业培训。重要岗位的工作人员的文化程度必须在中专以上,对于普通操作人员而言,其文化程度必须在高中或者技校以上,并且經过系统的教育教学培训,经考核合格以后才能上岗。
3)对于岗位变化或者新进企业职工必须通过安全教育,经过考核合格之后才能上岗,而对于特种作业的工作人员还得参与专业安全培训,经过考核合格以后才能上岗。
4)制定出一套完善的安全操作制度,经常性的开展安全教育专题活动,来增强工作人员的应变能力和安全意识。还应根据本企业的实际情况,制定“化学事故应急救援预案”,定期进行事故处理、防灾自救的训练,掌握基本的危险处置、急救方法,避免发生重大事故。
5)预防事故、避免人为失误的一个基本条件就是提升员工素质。所以,当招聘员工时,除了对文化素质有一定要求以外,还必须具备很强的身心素质。如将自律性、独立性、忧虑性、敏感性、兴奋性等因素考虑进去,成为选拔人才的重要依据。
6)制定出一套成熟的现场管理制度,制定出岗位操作和工作制度以外,还必须强化巡查管理,有条件时应使用可远距离操纵和控制系统、连锁系统和报警装置。
7)制定各类事故抢险方案,建立企业内业余消防队并对员工进行消防知识培训。要与附近的专业消防队保持密切联系,以便紧急情况下可以得到有效支援,防止事故蔓延。
4 结论
聚氯乙烯简称PVC,是塑料的基础材料,广泛用于工业、建筑、日用生活、包装等多个领域,与人们的生活息息相关。聚氯乙烯(PVC)生产过程的安全评价和分析是一项复杂的系统工程。本文主要运用ALOHA事故后果模拟计算等方法对某聚氯乙烯有限公司年产20万吨聚氯乙烯工程的重要工艺单元的安全评价和分析做了一些有益的工作,希望能够对该类生产企业的安全工作有一定的借鉴意义。
参考文献
[1] 范维澄,孙金华,陆守香.火灾风险评估方法学.北京:科学出版社,2004.6
[2] 黄郑华,建华.氯碱生产过程火灾爆炸事故预防.化工劳动保护,2001 年1 月第22卷第1期
[3] 章昌顺, 郝永梅.液氯生产过程风险分析及控制.中国安全生产科学技术,2007 年2 月第1 期第3 卷
[4]国内聚氯乙烯产业现状和发展趋势分析,邵冰燃,张英民,郎需霞,2004年4月第4期
[5] 赵淑彩 液氯的危险性及防范措施,中国氯碱第,2005年7月第7期33~34
[6] ALOHA USER’S MANUAL U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY Office of Emergency Management Washington, D.C. February 2007
[7] 王爽,王志荣,利用ALO HA 软件对一起氯化氢泄漏事故的模拟分析,灭火指挥与救援 2010年8月 ,第29卷,第8期,698~700
[8] 梁虎 ALOHA软件对危化品泄漏区域分布的预刚 安全 2007年第2期:30~32
[9] 周超,王志荣,室外液氯泄漏条件下室内气体浓度影响因素的研究 中国安全生产科学技术, 2010(8):28~32
作者简介:
周金来(1984-),男,汉族,研究生,工程师, 宁夏银川市人,工作单位:宁夏石嘴山市公安消防支队,主要研究建设工程防火设计。