化工裝置事故多米諾效應風險評估導則2024-04-26發布江蘇省市場監督管理局發布Ⅰ前言 Ⅲ 2規范性引用文件 3術語和定義 4風險評估程序 5多米諾效應風險評估內容 6評價報告編制 附錄A（資料性）數據資料收集 附錄B（規范性）危險度評價法 附錄C（規范性）裝置清單 附錄D（規范性）事故后果計算 附錄E（資料性）同類設備（設施）典型泄漏場景泄漏頻率值 參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由江蘇省應急管理廳提出并組織實施。本文件由江蘇省安全生產標準化技術委員會歸口。本文件起草單位：江蘇省安全生產科學研究院、南京工業大學、南京江北新材料科技園、江蘇中安科技服務有限公司、江蘇國恒安全評價咨詢服務有限公司、南京南工應急科技有限公司。1化工裝置事故多米諾效應風險評估導則本文件規定了化工裝置多米諾效應風險評估的基本程序、評估內容和評估報告編制要求。本文件適用于生產、儲存及使用易燃易爆危險化學品的化工裝置初始事故（火災或爆炸）引發鄰近裝置次生事故多米諾效應風險評估。本文件僅考慮化工裝置間的第一級多米諾效應。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB18218危險化學品重大危險源辨識GB/T34708化學品風險評估通則GB/T37243危險化學品生產裝置和儲存設施外部安全防護距離確定方法GB50160石油化工企業設計防火標準GB50089民用爆炸物品工程設計安全標準危險化學品生產建設項目安全風險防控指南（試行應急〔2022〕52號）3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。化工裝置chemicalplant用于生產化工產品的設備系統，通常為一個或一個以上相互關聯的工藝單元的組合。注：本文件中特指涉及易燃易爆危險化學品的反應器、壓力容器、換熱器、儲罐、泵、壓縮機等生產裝置和儲存設施。化工裝置事故多米諾效應dominoeffectonaccidentsofchemicalplants化工裝置初始事故（火災或爆炸）產生熱輻射、超壓、碎片等破壞效應，作用于周邊裝置引發多個次生事故（火災、爆炸次生事故的破壞效應在具體環境下相互耦合引發更深層次的事故，生成多條事故鏈的現象。風險risk發生特定危害事件的可能性與后果嚴重性的結合。2風險評估riskassessment對某一裝置設施或作業活動中發生事故頻率和后果進行分析，并與風險可接受標準進行比較的系統分析方法，通常通過個人風險和社會風險兩類指標進行表征。4風險評估程序化工裝置事故多米諾效應風險評估程序，見流程圖1。化工裝置事故多米諾效應風險評估程序，見流程圖1。組成評價項目組資料數據收集初始事故裝置辨識該裝置涉及易燃液體、易燃氣體、壓縮氣體、液化氣體，且設計最大量與其在GB18218中規定的臨界量比定量風險評價法最嚴重事故情景確定最大可能事故情景確定目標裝置篩選目標裝置篩選事故鏈風險耦合事故后果疊加風險基準對比是是否有其他初始事故裝置否安全對策措施評估報告編制該裝置涉及爆炸物事故后果法圖1化工裝置事故多米諾效應風險評估程序圖35多米諾效應風險評估內容5.1數據資料收集成立評價項目組，項目組成員不應少于4人，專業應至少涵蓋總圖設計、工藝、設備、安全管理等。應根據評價目標裝置區域確定所需收集的數據資料，包括但不限于附錄A。5.2初始事故裝置辨識采用危險度評價法（按照附錄B）對帶壓管道、固定的帶壓容器和儲罐、固定的常壓容器和儲罐、泵和壓縮機、換熱器、壓力釋放裝置等設備（設施）進行初步評估排序后，按附錄C給出的清單格式編制初始事故裝置清單。儲存爆炸物的倉庫則直接列入初始事故裝置清單。若裝置涉及爆炸物，則采用事故后果法分析事故后果；否則采用定量風險評價法分析風險。5.3事故后果法5.3.1最嚴重事故情況確定辨識裝置或設施（倉庫）內涉及爆炸物的單元，應按照GB50089的要求，確定裝置或設施（倉庫）內能夠發生同時爆炸的最大爆炸物數量，并將該數量爆炸物同時發生爆炸的場景作為最嚴重事故情景，不考慮裝置反應爆炸。5.3.2目標裝置篩選根據最嚴重事故情景以及附錄D中公式（D.28）爆炸事故后果計算模型，按照D.1.6計算多米諾事故半徑，篩選出多米諾事故半徑內的目標裝置。應按照表D.2中各類目標裝置在超壓作用下的破壞條件概率單位公式，按照公式（D.30）計算目標裝置的破壞概率。將破壞條件概率單位大于70%的目標裝置列入最終目標裝置清單。5.3.3事故后果疊加選取事故造成人員死亡概率為50%的半徑作為死亡半徑，按照附錄D計算火災、爆炸事故后果的死亡半徑。將初始事故及目標裝置次生事故的死亡半徑進行事故后果空間上綜合疊加。5.4定量風險評價法5.4.1發生頻率發生頻率參照以下數據來源：a）工業失效數據庫，泄漏場景與失效數據場景基本假設相一致；b）企業歷史數據，歷史數據充足并具有統計意義；c）供應商的數據，謹慎使用；d）基于可靠性的失效概率模型；e）同類設備（設施）典型泄漏場景泄漏頻率值參見附錄E中表E.1~表E.7。5.4.2最大可能事故情景確定最大可能事故按照GB/T37243與GB18218應同時滿足以下兩個條件：a）設備發生最大可能事故情景的泄漏頻率≥10-6a-1；4b）涉及易燃液體、易燃氣體和壓縮氣體、液化氣體的化工裝置，其設計最大量與GB18218中規定的臨界量比值之和大于或等于1的應采用定量風險評價方法；上述物質以外的化工裝置參照采用定量風險評價方法。5.4.3目標裝置篩選多米諾事故半徑，篩選多米諾事故半徑內的各類目標裝置。應按照表D.2中各類目標裝置在熱輻射和超壓作用下的破壞條件概率單位公式和公式（D.30）計算目標裝置的破壞概率，形成以初始事故裝置事故為源頭，最終目標裝置次生事故為終點的多條事故鏈。5.4.4事故鏈風險耦合針對初始事故和次生事故構成的多條事故單鏈[5]，按照公式（D.31）計算每條事故單鏈上最終目標裝置或設備（設施）的破壞概率，計算初始事故和次生事故風險耦合下個人風險和社會風險。5.4.5風險基準對比事故周邊的最終目標裝置或設備（設施）所承受的個人風險，宜按照GB36894的個人風險基準判定風險是否可接受。5.5安全對策措施根據篩選的初始事故裝置以及最大可能事故的情景，確定事故后果影響及多米諾效應影響的目標裝置，采取以下安全對策措施，包括但不限于：a）優化生產工藝。研究并優化生產工藝，改變工藝路線或優化反應條件，提升工藝本質安全。b）優化自動化控制措施。采取自動化控制、緊急切斷、緊急停車、安全聯鎖、檢測報警等控制方案和安全管控措施，提高設備安全可靠性。c）降低儲量。降低主要生產裝置的在線量、儲存設施的儲存量。d）優化建（構）筑物安全設施。依據國家相關法律法規和標準規范中建（構）筑物火災危險性分類、耐火等級、防爆、抗震、層數、面積、防火分區、安全出口及安全疏散距離的要求，設置必要的防e）優化裝置或設備防護措施。采取隔熱、噴淋等措施降低熱輻射破壞效應；采取泄壓、隔爆、泄爆、自動抑爆等措施降低超壓沖擊波破壞效應。f）優化消防救援及應急處置。優化消防站的車輛、消防器材、個人防護裝備配備；新建、待建企業優化消防給水系統、消防水源、消防管網布置、消防泵房及消防泵設置、消防水池（罐）、各類滅火系統、冷卻設施、滅火器配置、滅火藥劑及其儲存等的設計。g）優化定崗定員。涉及硝化、加氫、氮化、氟化、重氮化、過氧化等的生產車間（區域涉及易燃易爆、毒性氣體、毒性粉塵、爆炸性粉塵的作業現場或廠房，應按照《危險化學品生產建設項目安全風險防控指南（試行）》的要求優化定崗定員。h）優化總平面布置。新建企業從防火間距、功能分區、最小頻率風向等方面優化化工裝置的布局，從防火間距、主導風向等方面優化總平面布置中消防泵房、消防站的位置。56評價報告編制6.1評價報告主要內容評估報告應包括但不限于以下內容：a）概述，包含評估目的、評估范圍及評估依據；b）化工裝置概況；c）初始事故裝置辨識；d）最嚴重事故情景或最大可能事故情景選取；e）目標裝置篩選；f）事故后果疊加或事故鏈風險耦合和風險基準對比；g）判定事故后果及多米諾效應；h）安全對策措施；i）評估結論。6.2評價報告要求評估報告的內容應簡潔、準確，評估過程科學、規范。6.3評價報告附件評估報告附件應包括但不限于以下內容：a）化工企業總平面布置圖、初始事故裝置分布圖、多米諾效應影響范圍圖、事故后果范圍圖、重大危險源分布圖、消防安全重點單位分布圖、風險源四色等級分布圖、應急避難場所分布圖等；b）被評估化工企業提供的原始資料目錄或復制件等；c）其他。6.4評估報告格式評估報告格式一般包括：a）封面；c）前言；d）正文；e）附件及附錄。6（資料性）數據資料收集數據資料收集見表A.1。表A.1數據資料收集類別數據收集危害信息爆炸物、易燃液體、易燃氣體及壓縮液化氣體物質存量、危險物質安全技術說明書（SDS）、現有的工藝危害分析[如危險與可操作性分析（HAZAP）]結果、點火源等設計和運營數據安全規劃、安全設計、區域位置圖、平面布置圖、技術說明、工藝技術程序、安全操作規程、工藝流減緩控制系統探測和隔離系統、聯鎖切斷等（可燃氣體和有毒氣體檢測、火焰探測、電視監控）、消防、水幕等減緩控制系統管理系統管理制度（設備完好性管理制度、本質安全設計、采購、制造、安裝質量控制、運行維護、檢驗和測包商管理、機械完整性管理、變更和作業程序等自然條件場建筑物等歷史數據事故案例、設備失效統計資料、各設備（設施）典型泄漏場景泄漏頻率值（見附錄E）材料信息制造各設備（設施）所用材料性能資料人口數據評價范圍內人口分布風險基準區域內防護目標個人、社會風險基準應急預案企業、園區內事故應急救援預案7（規范性）危險度評價法危險度評價法是以各設備（設施）的物料、容量、溫度、壓力和操作等五項指標進行評定，每一項又分險程度等級。危險度評價取值表見表B.1。危險度分級見表B.2。表B.1危險度評價取值表工程指標分值物質（系指單元中危險、有害程度最大的物質）1.甲類可燃氣體a；2.甲A類物質及液態烴類；3.甲類固體；4.極度危害物質b1.乙類可燃氣體；A類可燃液體；3.乙類固體；4.高度危害物質AB類可燃液體；2.丙類可燃固體；3.中、輕度危害物質不屬于左述之A、B、C項的物質容量c及以上；2.液體在100m3及以上1.氣體在500m3~1000m31.氣體在100m3~500m3（不包括500m31.氣體<100m3；2.液體<10m3溫度1000℃及以上使用，其操作溫度在燃點以上1.1000℃及以上使用，但操作溫度在燃點以下；括1000℃)使用，其操作溫度在燃點以上1000℃)使用，但操作溫度在燃點以下；2.在低于250℃時使用，操作溫度在燃點以上在低于250℃時使用，操作溫度在燃點以下壓力100MPa及以上20MPa~100MPa（不包括1MPa~20MPa（不包括操作1.臨界放熱和特別劇烈的放熱反應操作；2.在爆炸極限范圍內或其附近操作1.中等放熱反應（如烷基縮合等反應）2.系統進入空氣或不純物質，可能發生危險的操作；3.使用粉狀或霧狀物質，有可能發生粉塵爆炸的操作；4.單批式操作1.輕微放熱反應（如加氫、2.在精制過程中伴有化學反應；3.單批式操作，但開始使用機械等手段進行程序操作；4.有一定危險的操作無危險的操作a物質火災危險性分類按GB50160中可燃物質的火災危險性分類確定。c有觸媒的反應，去掉觸媒所占空間；氣液混合反應，按其反應的相態選擇上述規定。8表B.2危險度分級總分值≥16分11分~15分≤10分等級ⅠⅡⅢ危險程度高度危險中度危險低度危險選擇總分值≥11分的設備（設施）進行評估。9（規范性）裝置清單初始事故裝置清單和目標裝置清單分別見表C.1和表C.2。表C.1初始事故裝置清單序號類別1管道初始事故裝置2固定的帶壓容器和儲罐初始事故裝置3固定的常壓容器和儲罐初始事故裝置4泵和壓縮機初始事故裝置5換熱器初始事故裝置6壓力釋放裝置初始事故裝置7儲存爆炸物的倉庫初始事故裝置注：固定的帶壓容器和儲罐分為以下三類。a）帶壓容器：內部絕對壓力大于0.1MPa的儲存容器。例如分液罐、壓力儲罐等。b）工藝容器：在容器內，物質發生物理性質變化（如溫度或相態）的容器。如果容器僅僅發生液位的變化，則它作為一個帶壓容器（不包括具有管程和殼程結構的換熱器）。例如蒸餾塔、過濾器等。c）反應容器：在容器內物質發生了化學變化的容器。如果在一個容器內發生了物質混合放熱，則該容器也作為一個反應容器。例如通用反應器、釜式反應器、床式反應器等。表C.2目標裝置清單序號類別1管道目標裝置2固定的帶壓容器和儲罐目標裝置3固定的常壓容器和儲罐目標裝置4泵和壓縮機目標裝置5換熱器目標裝置6壓力釋放裝置目標裝置7儲存爆炸物的倉庫目標裝置注：固定的帶壓容器和儲罐分為以下三類。a）帶壓容器：內部絕對壓力大于0.1MPa的儲存容器。例如分液罐、壓力儲罐等。b）工藝容器：在容器內，物質發生物理性質變化（如溫度或相態）的容器。如果容器僅僅發生液位的變化，則它作為一個帶壓容器（不包括具有管程和殼程結構的換熱器）。例如蒸餾塔、過濾器等。c）反應容器：在容器內物質發生了化學變化的容器。如果在一個容器內發生了物質混合放熱，則該容器也作為一個反應容器。例如通用反應器、釜式反應器、床式反應器等。（規范性）事故后果計算D.1源項事故后果范圍計算D.1.1池火池火火焰的幾何尺寸及熱輻射參數計算執行公式（D.1）~公式（D.14）。1-0.058lnr）V…………（D.1）0.25πD2ΔHCmffhq0=0.25π0.25πD2ΔHCmffh=42×[mf÷(ρ0)]0.61…………（D.3）S=W∕(Hmin×ρ)…………（D.5）V=…………（D.6）πVH=A-B…………（D.7）(b-1)/s((b-1)/s(b+1)(s-1)b2-1(b-1)(s+1)(a-1)(s+1)πVV=arctan[h/(s2-1)0.5]/s+h(J-K)/s…………（D.10）K=arctan[(s-1)/(s+1)]0.5…………（D.12）a=…………（D.13）式中：r——目標裝置到火焰中心的距離，單位為米（mq0——火焰表面的熱通量，單位為千瓦每平方米（kW/m2q(r)——目標裝置接收到的熱通量，單位為千瓦每平方米（kW/m2D——液池直徑，單位為米（mS——防火堤所圍面積，單位為平方米（m2W——泄漏液體質量，單位為千克（kgHmin——最小物料層厚度，單位為米（mDB32/T4745—2024ρ——液體的密度，單位為千克每立方米（kg/m3L——火焰高度，單位為米（mmf——燃燒速率，單位為千克每平方米秒[kg/（m2·s）]；ρ0——空氣密度，單位為千克每立方米（kg/m3g——重力加速度，單位為米每二次方秒（m/s2ΔHC——燃燒熱，單位為千焦每千克（kJ/kgfh——熱輻射系數，可取0.15；V——視覺系數；s——目標裝置到火焰垂直軸的距離與火焰半徑之比；h——火焰高度與直徑之比；H、VV——引入的中間變量。D.1.2沸騰液體擴展蒸氣云爆炸（BLEVE）沸騰液體擴展蒸氣云爆炸熱輻射模型計算執行公式（D.15）~公式（D.17）。q0R2r(q0R2r(1-0.058lnr)R=2.9W1/3t=0.45W1/3式中：r——目標裝置到火球中心的平均距離，單位為米（m）。q(r)——目標裝置接收到的熱通量，單位為千瓦每平方米（kW/m2q0——火焰表面200W/m2；R——火球直徑，單位為米（mW——火球中消耗的可燃物質量，單位為千克（kg單罐存儲，取罐容量的50%；雙罐存儲，取罐容量的70%；多罐存儲，取罐容量的90%；D.1.3噴射火噴射火熱輻射通量模型計算執行公式（D.18）~公式（D.21）。q(r)=τaηm?ΔHcFp…………（D.18）τa=2.02×(pwXs)-0.09…………（D.19）14.4114-532814.4114-5328Fp=4πr2…………（D.21）式中：q(r)——目標裝置接收的熱通量，單位為千瓦每平方米（kW/m2τa——大氣傳輸率；η——熱輻射系數；m?——燃料質量流速，單位為千克每秒（kg/s△H.——燃燒熱，單位為千焦每千克(kJ/kg);X,——目標到火焰表面的距離，單位為米(m);RH——相對濕度，%;F。——視角因子；r——目標裝置到火焰中心的距離，單位為米(m)。E=V,×3.5×10?…式中：E——爆炸源內燃料-空氣混合物的燃燒能，單位為焦(J);V,——爆炸源中燃料-空氣混合物體積，單位為立方米(m3);R——爆炸源的Sachs比擬距離(無量綱);r——目標裝置到爆炸源中心的距離，單位為米(m);po——環境大氣壓，單位為帕(Pa);△ps——Sachs比擬爆炸超壓(無量綱),見圖D.1。圖D.1TNO模型的Sachs比擬超壓D.1.5TNT當量爆炸模型爆炸物發生爆炸情景時目標裝置到爆炸點的距離計算執行公式(D.25)和公式(D.26)。WTNT=…………（D.25）?p=14+4.3+1.1…………（D.26）壓力容器產生物理爆炸的能量計算執行公式（D.27）。式中：Eg——氣體的爆破能量，單位為千焦（kJp——容器內氣體的絕對壓力，單位為兆帕（MPaV——容器的容積，單位為立方米（m3k——氣體的絕熱指數，空氣取值1.4。?p——沖擊波超壓值，105Pa；Q——一次爆炸的TNT當量，單位為千克（kgr——目標裝置到爆炸點的距離，單位為米（m）。采用公式（D.28）和表D.1結合進行多米諾事故半徑計算。R0=…………（D.28）式中：WTNT——TNT當量，單位為千克（kgR0——比擬距離，單位表D.11000kgTNT爆炸時的沖擊波超壓R0/m56789超壓p/kPaR0/m超壓p/kPaR0/m超壓p/kPaD.1.6多米諾事故半徑在事故后果模型范圍內確定多米諾事故半徑。臨界閾值熱輻射值I、臨界閾值超壓值?p，代入公.28確定多米諾事故半徑rd，初始事故中心距ni受損。D.1.7爆炸死亡半徑給定暴露場景下，爆炸事故死亡區內的人員如缺少防護，則被認為將無例外地蒙受嚴重傷害或死亡，其內徑為零，外徑為R0.5，表示外圓周圍處人員因沖擊波作用導致肺出血而死亡的概率為0.5，它與爆炸量…………式中：WTNT——蒸氣云TNT當量質量，單位為千克（kg）。D.2目標裝置破壞概率D.2.1多米諾事故擴展判定準則多米諾事故擴展判斷準則執行公式（D.30）。Pd=-exp(-x2/2)dx…………（D.30）式中：Pd——目標裝置的破壞概率，[0，1]之間；Y——0%~100%破壞分數對應的概率單位值。若熱輻射或超壓的最低臨界閾值低于最低破壞閾值，目標裝置不發生破壞；若高于最低破壞閾值，目標裝置發生不同程度破壞。多米諾事故物理破壞效應的閾值見表D.2。表D.2物理破壞效應閾值計算表作用形式目標裝置破壞條件概率單位Y破壞閾值超壓[6]固定的常壓容器和儲罐Y=-9.36+1.34ln(?p)固定的帶壓容器和儲罐、管道Y=-14.44+1.82ln(?p)塔型裝置Y=-12.22+1.65ln(?p)泵和壓縮機、換熱器Y=-12.42+1.64ln(?p)熱輻射[7]固定的常壓容器和儲罐、管道Y=12.54-1.847ln(tf)(tf)=-1.128ln(I)-2.667×10-5V+9.877>15kW/m2>10min固定的帶壓容器和儲罐Y=12.54-1.847ln(tf)(tf)=-0.947ln(I)+8.845V0.032>40kW/m2>10min注：Y——0%~100%破壞分數對應的概率單位值；?p——目標裝置承受的最大峰值靜態超壓，單位為帕（Patf——裝置失效時間，單位為秒（sV——裝置體積，單位為立方米（m3I——目標裝置上的熱輻射強度，單位為千瓦每平方米（kW/m2）。Pd與Y的對應關系見表D.3。表D.3Pd與Y的對應關系Pd%012345678900.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9D.2.2目標裝置破壞概率發生初始事故以后，鄰近的目標裝置Ti受到破壞作用破壞概率執行公式（D.31）。P=Pi0×P…………（D.31）式中：P——初始事故引發的目標裝置破壞概率。Pi0——選擇場景的初始事故概率；P——目標裝置Ti接受到熱輻射強度或爆炸超壓后破壞概率（Pd，[0，1]之間DB32/T4745—2024附錄E（資料性）同類設備（設施）典型泄漏場景泄漏頻率值同類設備（設施）典型泄漏場景泄漏頻率值參照GB/T37243—2019附錄C，詳見表E.1~表E.7。表E.1管道泄漏頻率值管道直徑mm泄漏頻率/（m-1a-1）小孔泄漏中孔泄漏大孔泄漏完全破裂203×10-5——1×10-6252×10-5——2×10-6501×10-5——2×10-61003×10-62×10-6—2×10-71501×10-61×10-6—3×10-72001×10-61×10-63×10-77×10-82507×10-71×10-63×10-77×10-83003×10-71×10-61×10-77×10-84003×10-77×10-77×10-87×10-8>4002×10-77×10-77×10-83×10-8表E