摘要：根據(jù)現(xiàn)有評價程序，結合煤氣發(fā)生爐的具體特點，提出煤氣發(fā)生爐環(huán)境風險評價技術框架，為煤氣發(fā)生爐類建設項目的環(huán)境風險評價提供技術參考。

　　關鍵詞：煤氣發(fā)生爐  環(huán)境風險評價  技術框架

　　中圖分類號：TQ174    文獻標識碼： A   文章編號： 2095-0802-(2012)06-00-

　　Gas Generating Furnace Technological Frame of Environmental Risk Assessment

　　LI Dong-yuan   ZHAO Su

　　(Guangdong Province Environmental Protection Engineering Research and Design Institute, Guangzhou 510635, Guangdong, China)

　　Abstract: On the basis of existing methods of environmental risk assessment combined with specific characteristics of gas furnace, a environmental risk assessment framework for gas furnace is drew up to provide technological reference for environmental risk assessment of gas furnace construction projects.

　　Key words: gas furnace; environmental risk assessment; framework

　　0引言

　　煤氣發(fā)生爐廣泛應用于建陶、軋鋼[1]、日用玻璃制品制造等行業(yè)，但其在使用的過程中存在著許多風險因素：如爆炸、有毒有害氣體泄漏等。因此，對煤氣發(fā)生爐類建設項目進行科學的環(huán)境風險評價是很有必要的。本文將根據(jù)現(xiàn)有評價程序，結合煤氣發(fā)生爐的具體特點，提出針對煤氣發(fā)生爐的環(huán)境風險評價技術框架，為煤氣發(fā)生爐類建設項目的環(huán)境風險評價提供技術參考。

　　1煤氣發(fā)生爐運行原理[1]

　　煤氣發(fā)生爐是以煤為原料生產(chǎn)煤氣，供燃氣設備使用的裝置。按照氣化劑的不同，可以分為空氣煤氣、混合煤氣、水煤氣、純氧煤氣等[2]。本問討論的煤氣發(fā)生爐是指以空氣和水蒸汽作為氣化劑的常（微）壓固定床煤氣發(fā)生爐。固體原料煤從爐頂部加入，隨煤氣爐的運行向下移動，在與從爐底進入的氣化劑（空氣、蒸汽）逆流相遇的同時，受爐底燃料層高溫氣體加熱，發(fā)生物理、化學反應，產(chǎn)生粗煤氣。

　　2環(huán)境風險評價技術框架的構建過程

　　本文將根據(jù)HJ/T169-2004 建設項目環(huán)境風險評價技術導則 [2]中規(guī)定的評價程序[4]，并結合煤氣發(fā)生爐的具體特點，制定出適合煤氣發(fā)生爐項目的環(huán)境風險評價技術框架。

　　2.1風險識別

　　2.1.1物質風險性識別

　　煤氣發(fā)生爐涉及的物質主要有煤氣、焦油和酚水等。煤氣是無色有特殊臭味的易燃氣體，其主要成分為CO、H2、CH4、H2S等，主要危險因素為火災、爆炸和中毒[3]。焦油在常溫下是一種黑色粘稠液體，主要由多環(huán)芳香族化合物組成，烷基芳烴含量較少，高沸點組分較多，熱穩(wěn)定性好。酚水為混合煤氣凈化過程中由煤氣中的水份冷凝下來的水、酚、氰化物的混合物，有毒，泄漏進入水體將引起嚴重污染。

　　2.1.2運行過程中潛在的風險識別

　　煤氣發(fā)生爐的事故是多方面的，主要是有下列3個部分組成：a) 屬于機械方面的，由于機械的不正常轉動和移動造成對人體的傷害；b) 屬于物理方面的，如電壓的電源對人體造成電擊傷，各種高溫的流體（煤氣等）造成的燙傷、燒傷；容器及管道在爆炸時產(chǎn)生的沖擊波及爆炸后炸裂件對人體傷害及設備的破壞；c) 屬于化學方面的，如煤氣中毒、易燃著火及化學燃燒爆炸等在煤氣站中最為常見，煤的堆放時的自燃、高濃度煤塵也可能造成爆炸。另外，焦油池和酚水池的泄漏風險。

　　2.2源項分析

　　源項分析主要是確定最大可信事故的發(fā)生概率、危險化學品的泄露量。煤氣發(fā)生爐最大可信事故為混合煤氣在生產(chǎn)、使用時發(fā)生泄漏或爆炸。本文用類比法計算事故發(fā)生概率。據(jù)同類項目調查和統(tǒng)計，得混合煤氣爆炸的概率為4.20×10-7。

　　煤氣發(fā)生爐煤氣管道破損事故時，泄漏量按HJ/T169-2004建設項目環(huán)境風險評價技術導則 中推薦的公式計算[5]。

　　，         （1）

　　式中，QG為氣體泄漏速度，kg/s；Cd為氣體泄漏系數(shù)，當裂口形狀位圓形時取1.00，三角形時取0.95，長方形時取0.90；A為裂口面積，m2；P為容器壓力，Pa；M為分子量；R為氣體常數(shù)，8.31J/(mol·k)；TG為氣體溫度，K；κ為氣體的絕熱指數(shù)(熱容比)，即定壓熱容Cp與定容熱容CV之比；Y為流出系數(shù)，對于臨界流Y=1.0，對于次臨界流按下式計算：

　　。 （2）

　　臨界流和亞臨界流的判斷方法為：

　　當氣體流速在音速范圍（臨界流）：  。                （3）

　　氣體流速在亞音速范圍（次臨界流）：

　　。                              （4）

　　上兩式中，P0為環(huán)境壓力，Pa；其余同前。

　　根據(jù)上述公式和壓力、氣體溫度、熱容等基本參數(shù)，即可確定出泄露時間、泄露速率和泄露量。

　　2.3后果預測

　　2.3.1泄露危害程度影響分析[3]

　　泄露危害程度影響預測根據(jù)源項分析中各類風險事故的煤氣泄漏量估算結果，推薦采用導則推薦的多煙團模式[6]，根據(jù)不利氣象條件D類、靜風（0.5 m/s），計算有毒氣體CO、H2S下風向地面軸線濃度。

　　2.3.2爆炸危害程度影響分析

　　爆炸危害程度影響分析推薦采用TNT當量計算煤氣發(fā)生爐爆炸的影響范圍。

　　WTNT=αWQ/QTNT,              （5）

　　式中，WTNT為可燃性氣體的TNT當量，kg；α為可燃性氣體蒸氣云當量系數(shù)，（統(tǒng)計平均值為0.04）；W為蒸氣云中可燃性氣體質量；Q為可燃性氣體燃燒熱；QTNT為TNT爆炸熱，取4520 KJ/kg。

　　2.4風險評價

　　根據(jù)預測計算結果，分析煤氣發(fā)生爐發(fā)生事故時，下風向環(huán)境空氣中CO、H2S是否超過GB3095-1996 環(huán)境空氣質量標準 及其2000年修改單中的相應空氣質量標準[7-8]和TJ36-79 工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準 居住區(qū)大氣中有害物質的最高容許濃度要求[9]，得出項目中毒安全防護距離、急性中毒距離、死亡半徑、重傷半徑、輕傷半徑、財產(chǎn)損失半徑。并著重分析事故發(fā)生對周圍環(huán)境敏感點的影響。

　　采用最大可信災害事故風險值R與同行業(yè)可接受風險水平RL比較方法，分析項目風險可接受水平。化工行業(yè)RL為8.33×10-5/年[4]。如果項目最大可信災害事故風險值R大于化工行業(yè)可接受風險水平RL，則該項目最大可信事故風險不可接受，否則可接受。

　　2.5風險管理

　　2.5.1安全防護距離

　　GB50016-2006建筑設計防火規(guī)范[10]規(guī)定，煤氣發(fā)生爐與民用建筑滿足25 m的防火間距。結合后果計算的各項距離，確定煤氣發(fā)生爐的中毒安全防護距離以及爆炸安全防護距離，確保環(huán)境敏感點不受該事故的影響。

　　2.5.2風險防范措施

　　除了對煤氣發(fā)生爐設置安全防護距離外，對煤氣發(fā)生爐采取風險防范措施也是必要的。

　　a) 煤氣發(fā)生爐凈化設備布置在室外保持良好的通風；

　　b) 煤氣發(fā)生爐配備一氧化碳檢測儀，隨時檢測設備、管道的漏氣情況。配備氧氣呼吸器、自動蘇生器等救護設備，即可在發(fā)生以外情況時救護，也可在帶氣操作、搶修時用于安全防護；

　　c) 在煤氣發(fā)生爐運行過程中，采取以下措施，以確保安全生產(chǎn)：(a)在鼓風機空氣總管末端安裝放散管及爆破膜，在煤氣低壓總管上設有爆破膜，在萬一遇到爆炸事故時起泄壓作用，以保護設備及管道系統(tǒng)；(b)在發(fā)生爐飽和蒸汽管上，安裝干式逆止閥，防止突然停電時煤氣倒入空氣管內，形成混合氣體引起爆炸；(c)在發(fā)生爐煤氣出口管道上安裝鐘罩閥，當煤氣壓力超過規(guī)定值時，鐘罩閥打開放散；(d)為使工藝參數(shù)在即將超過某一極限，或生產(chǎn)過程中將處于某一危險狀態(tài)前，內自動將有關生產(chǎn)過程和設備置于安全的臨時狀態(tài)，以防釀成設備損壞、人員傷亡等重大事故，電器控制系統(tǒng)采用安全連鎖裝置。由連鎖保護（啟動連鎖、停車連鎖、行動連鎖）、信號報警組成；(e)負責對煤氣操作人員進行技術、操作、安全培訓，合格方可上崗；

　　d) 發(fā)生爐內設置專門的廢水渠道，雨污分流，嚴禁各種廢水直接排放；建消防廢水事故池，防止火災發(fā)生時消防水夾帶煤氣站中的有害物質進入河涌。發(fā)生爐應設統(tǒng)一的污水排放口，事故發(fā)生時應立即關閉總排放口，事故后收集處理。

　　2.5.3應急預案

　　制定風險事故應急預案的目的是為了在發(fā)生風險事故時，能以最快的速度發(fā)揮最大的效能，有序的實施救援，盡快控制事態(tài)的發(fā)展，降低事故造成的危害，減少事故造成的損失。

　　a) 煤氣爆炸事故的處理。

　　在發(fā)生爐煤氣爆炸事故后，應立即切斷煤氣，并迅速打開吹掃蒸汽閥門，向其內通入蒸汽進行氣體置換，直至內部殘余氣體趕盡為止。

　　由于有時爆炸時同時發(fā)生著火，此時就不能立即切斷煤氣，而要根據(jù)煤氣著火事故的處理方法進行處理。

　　在處理爆炸事故時，可能會因炸防爆膜后吸入空氣又產(chǎn)生第二次爆炸，在未通入蒸汽吹掃前，人員不能接近防爆孔以及站立在防爆孔的正前方。

　　手持CO監(jiān)測儀于下風向進行實時探測，超標時組織下風向人員疏散，直至空氣中的CO恢復到正常水平為止。

　　b) 煤氣失火事故的處理。

　　發(fā)生爐中常見的著火事故，可按下述方法處理：(a)設備及所屬管等輕微泄漏引起的著火事故，應以黃泥粘水草袋、水濕麻袋等撲滅之；(b)煤氣大量泄漏引起著火時，應將該支管煤氣來源之總閥關2/3以減低壓力，待人可靠近后再以黃泥等撲滅之；(c)道內萘及焦油著火時，可將該管道所有入孔、放散孔及能進入空氣部分立即密閉斷絕空氣，使之窒息熄滅后，再通入大量蒸汽；(d)發(fā)生爐如果被火燒裂，冒出煤氣引起著火時，可緊急停止生產(chǎn)，采取安全措施后，按第二條進行處理；(e)發(fā)生爐煤氣發(fā)生著火事故時，禁止將煤氣切斷，以防止因回火而引起爆炸。

　　c) 煤氣中毒事故的處理。

　　出現(xiàn)煤氣中毒時，應根據(jù)中毒的程度不同，分別加以急救。

　　(a)當值班操作人員或維修人員發(fā)現(xiàn)有頭暈的情況，應立即到空氣新鮮處，呼吸新鮮空氣，并打開室內的窗戶和通風設備，以加強空氣的對流，使室內的一氧化碳濃度下降；(b)當出現(xiàn)惡心，氣喘等癥狀時，應至空氣新鮮處靜臥休息，放松衣著，注意保暖，并可直接送鄰近醫(yī)務室急救；(c)當出現(xiàn)昏迷休克時，應立即移至空氣新鮮處，作人工呼吸，并應通知煤氣發(fā)生爐工作人員和醫(yī)務人員急赴現(xiàn)場急救；(d)當中毒都已停止呼吸，應在現(xiàn)場做人工呼吸，并應用蘇生器急救或作人工呼吸急救，同時應通知煤氣發(fā)生爐工作人員和醫(yī)務人員速到現(xiàn)場急救；(e)在出現(xiàn)昏迷休克及停止呼吸，搶救者在未恢復知覺前不能送往較距離遠的醫(yī)院急救，若送往距離較近的醫(yī)院搶救時，途中應采取有效的急救措施，并應有醫(yī)務人員護送；(f)手持CO監(jiān)測儀于下風向進行實時探測，超標時組織下風向人員疏散，直至空氣中的CO恢復到正常水平為止。

　　3煤氣發(fā)生爐環(huán)境風險評價技術框架

　　對涉及煤氣發(fā)生爐的項目進行環(huán)境風險評價時，應按照以下步驟進行分析（見圖1）。

　　圖1 煤氣發(fā)生爐的項目進行環(huán)境風險評價

　　4結語

　　煤氣發(fā)生爐環(huán)境風險評價技術框架可以對煤氣發(fā)生爐運行過程風險存在的環(huán)節(jié)進行有效分析，識別出風險源項，用最大可信事故和風險可接受程度分析周圍環(huán)境敏感點受影響的大小以及敏感點的可接受程度，為煤氣發(fā)生爐類項目的環(huán)境風險評價提供技術參考。

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　　[10] 中華人民共和國建設部，建筑設計防火規(guī)范（GB50016-2006）[S]，2006：14-15.