煤气发生炉环境风险评价技术框架

　　摘要：根据现有评价程序，结合煤气发生炉的具体特点，提出煤气发生炉环境风险评价技术框架，为煤气发生炉类建设项目的环境风险评价提供技术参考。

　　关键词：煤气发生炉  环境风险评价  技术框架

　　中图分类号：TQ174    文献标识码： A   文章编号： 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

　　煤气发生炉广泛应用于建陶、轧钢[1]、日用玻璃制品制造等行业，但其在使用的过程中存在着许多风险因素：如爆炸、有毒有害气体泄漏等。因此，对煤气发生炉类建设项目进行科学的环境风险评价是很有必要的。本文将根据现有评价程序，结合煤气发生炉的具体特点，提出针对煤气发生炉的环境风险评价技术框架，为煤气发生炉类建设项目的环境风险评价提供技术参考。

　　1煤气发生炉运行原理[1]

　　煤气发生炉是以煤为原料生产煤气，供燃气设备使用的装置。按照气化剂的不同，可以分为空气煤气、混合煤气、水煤气、纯氧煤气等[2]。本问讨论的煤气发生炉是指以空气和水蒸汽作为气化剂的常（微）压固定床煤气发生炉。固体原料煤从炉顶部加入，随煤气炉的运行向下移动，在与从炉底进入的气化剂（空气、蒸汽）逆流相遇的同时，受炉底燃料层高温气体加热，发生物理、化学反应，产生粗煤气。

　　2环境风险评价技术框架的构建过程

　　本文将根据HJ/T169-2004 建设项目环境风险评价技术导则 [2]中规定的评价程序[4]，并结合煤气发生炉的具体特点，制定出适合煤气发生炉项目的环境风险评价技术框架。

　　2.1风险识别

　　2.1.1物质风险性识别

　　煤气发生炉涉及的物质主要有煤气、焦油和酚水等。煤气是无色有特殊臭味的易燃气体，其主要成分为CO、H2、CH4、H2S等，主要危险因素为火灾、爆炸和中毒[3]。焦油在常温下是一种黑色粘稠液体，主要由多环芳香族化合物组成，烷基芳烃含量较少，高沸点组分较多，热稳定性好。酚水为混合煤气净化过程中由煤气中的水份冷凝下来的水、酚、氰化物的混合物，有毒，泄漏进入水体将引起严重污染。

　　2.1.2运行过程中潜在的风险识别

　　煤气发生炉的事故是多方面的，主要是有下列3个部分组成：a) 属于机械方面的，由于机械的不正常转动和移动造成对人体的伤害；b) 属于物理方面的，如电压的电源对人体造成电击伤，各种高温的流体（煤气等）造成的烫伤、烧伤；容器及管道在爆炸时产生的冲击波及爆炸后炸裂件对人体伤害及设备的破坏；c) 属于化学方面的，如煤气中毒、易燃着火及化学燃烧爆炸等在煤气站中最为常见，煤的堆放时的自燃、高浓度煤尘也可能造成爆炸。另外，焦油池和酚水池的泄漏风险。

　　2.2源项分析

　　源项分析主要是确定最大可信事故的发生概率、危险化学品的泄露量。煤气发生炉最大可信事故为混合煤气在生产、使用时发生泄漏或爆炸。本文用类比法计算事故发生概率。据同类项目调查和统计，得混合煤气爆炸的概率为4.20×10-7。

　　煤气发生炉煤气管道破损事故时，泄漏量按HJ/T169-2004建设项目环境风险评价技术导则 中推荐的公式计算[5]。

　　，         （1）

　　式中，QG为气体泄漏速度，kg/s；Cd为气体泄漏系数，当裂口形状位圆形时取1.00，三角形时取0.95，长方形时取0.90；A为裂口面积，m2；P为容器压力，Pa；M为分子量；R为气体常数，8.31J/(mol·k)；TG为气体温度，K；κ为气体的绝热指数(热容比)，即定压热容Cp与定容热容CV之比；Y为流出系数，对于临界流Y=1.0，对于次临界流按下式计算：

　　。 （2）

　　临界流和亚临界流的判断方法为：

　　当气体流速在音速范围（临界流）：  。                （3）

　　气体流速在亚音速范围（次临界流）：

　　。                              （4）

　　上两式中，P0为环境压力，Pa；其余同前。

　　根据上述公式和压力、气体温度、热容等基本参数，即可确定出泄露时间、泄露速率和泄露量。

　　2.3后果预测

　　2.3.1泄露危害程度影响分析[3]

　　泄露危害程度影响预测根据源项分析中各类风险事故的煤气泄漏量估算结果，推荐采用导则推荐的多烟团模式[6]，根据不利气象条件D类、静风（0.5 m/s），计算有毒气体CO、H2S下风向地面轴线浓度。

　　2.3.2爆炸危害程度影响分析

　　爆炸危害程度影响分析推荐采用TNT当量计算煤气发生炉爆炸的影响范围。

　　WTNT=αWQ/QTNT,              （5）

　　式中，WTNT为可燃性气体的TNT当量，kg；α为可燃性气体蒸气云当量系数，（统计平均值为0.04）；W为蒸气云中可燃性气体质量；Q为可燃性气体燃烧热；QTNT为TNT爆炸热，取4520 KJ/kg。

　　2.4风险评价

　　根据预测计算结果，分析煤气发生炉发生事故时，下风向环境空气中CO、H2S是否超过GB3095-1996 环境空气质量标准 及其2000年修改单中的相应空气质量标准[7-8]和TJ36-79 工业企业设计卫生标准 居住区大气中有害物质的最高容许浓度要求[9]，得出项目中毒安全防护距离、急性中毒距离、死亡半径、重伤半径、轻伤半径、财产损失半径。并着重分析事故发生对周围环境敏感点的影响。

　　采用最大可信灾害事故风险值R与同行业可接受风险水平RL比较方法，分析项目风险可接受水平。化工行业RL为8.33×10-5/年[4]。如果项目最大可信灾害事故风险值R大于化工行业可接受风险水平RL，则该项目最大可信事故风险不可接受，否则可接受。

　　2.5风险管理

　　2.5.1安全防护距离

　　GB50016-2006建筑设计防火规范[10]规定，煤气发生炉与民用建筑满足25 m的防火间距。结合后果计算的各项距离，确定煤气发生炉的中毒安全防护距离以及爆炸安全防护距离，确保环境敏感点不受该事故的影响。

　　2.5.2风险防范措施

　　除了对煤气发生炉设置安全防护距离外，对煤气发生炉采取风险防范措施也是必要的。

　　a) 煤气发生炉净化设备布置在室外保持良好的通风；

　　b) 煤气发生炉配备一氧化碳检测仪，随时检测设备、管道的漏气情况。配备氧气呼吸器、自动苏生器等救护设备，即可在发生以外情况时救护，也可在带气操作、抢修时用于安全防护；

　　c) 在煤气发生炉运行过程中，采取以下措施，以确保安全生产：(a)在鼓风机空气总管末端安装放散管及爆破膜，在煤气低压总管上设有爆破膜，在万一遇到爆炸事故时起泄压作用，以保护设备及管道系统；(b)在发生炉饱和蒸汽管上，安装干式逆止阀，防止突然停电时煤气倒入空气管内，形成混合气体引起爆炸；(c)在发生炉煤气出口管道上安装钟罩阀，当煤气压力超过规定值时，钟罩阀打开放散；(d)为使工艺参数在即将超过某一极限，或生产过程中将处于某一危险状态前，内自动将有关生产过程和设备置于安全的临时状态，以防酿成设备损坏、人员伤亡等重大事故，电器控制系统采用安全连锁装置。由连锁保护（启动连锁、停车连锁、行动连锁）、信号报警组成；(e)负责对煤气操作人员进行技术、操作、安全培训，合格方可上岗；

　　d) 发生炉内设置专门的废水渠道，雨污分流，严禁各种废水直接排放；建消防废水事故池，防止火灾发生时消防水夹带煤气站中的有害物质进入河涌。发生炉应设统一的污水排放口，事故发生时应立即关闭总排放口，事故后收集处理。

　　2.5.3应急预案

　　制定风险事故应急预案的目的是为了在发生风险事故时，能以最快的速度发挥最大的效能，有序的实施救援，尽快控制事态的发展，降低事故造成的危害，减少事故造成的损失。

　　a) 煤气爆炸事故的处理。

　　在发生炉煤气爆炸事故后，应立即切断煤气，并迅速打开吹扫蒸汽阀门，向其内通入蒸汽进行气体置换，直至内部残余气体赶尽为止。

　　由于有时爆炸时同时发生着火，此时就不能立即切断煤气，而要根据煤气着火事故的处理方法进行处理。

　　在处理爆炸事故时，可能会因炸防爆膜后吸入空气又产生第二次爆炸，在未通入蒸汽吹扫前，人员不能接近防爆孔以及站立在防爆孔的正前方。

　　手持CO监测仪于下风向进行实时探测，超标时组织下风向人员疏散，直至空气中的CO恢复到正常水平为止。

　　b) 煤气失火事故的处理。

　　发生炉中常见的着火事故，可按下述方法处理：(a)设备及所属管等轻微泄漏引起的着火事故，应以黄泥粘水草袋、水湿麻袋等扑灭之；(b)煤气大量泄漏引起着火时，应将该支管煤气来源之总阀关2/3以减低压力，待人可靠近后再以黄泥等扑灭之；(c)道内萘及焦油着火时，可将该管道所有入孔、放散孔及能进入空气部分立即密闭断绝空气，使之窒息熄灭后，再通入大量蒸汽；(d)发生炉如果被火烧裂，冒出煤气引起着火时，可紧急停止生产，采取安全措施后，按第二条进行处理；(e)发生炉煤气发生着火事故时，禁止将煤气切断，以防止因回火而引起爆炸。

　　c) 煤气中毒事故的处理。

　　出现煤气中毒时，应根据中毒的程度不同，分别加以急救。

　　(a)当值班操作人员或维修人员发现有头晕的情况，应立即到空气新鲜处，呼吸新鲜空气，并打开室内的窗户和通风设备，以加强空气的对流，使室内的一氧化碳浓度下降；(b)当出现恶心，气喘等症状时，应至空气新鲜处静卧休息，放松衣着，注意保暖，并可直接送邻近医务室急救；(c)当出现昏迷休克时，应立即移至空气新鲜处，作人工呼吸，并应通知煤气发生炉工作人员和医务人员急赴现场急救；(d)当中毒都已停止呼吸，应在现场做人工呼吸，并应用苏生器急救或作人工呼吸急救，同时应通知煤气发生炉工作人员和医务人员速到现场急救；(e)在出现昏迷休克及停止呼吸，抢救者在未恢复知觉前不能送往较距离远的医院急救，若送往距离较近的医院抢救时，途中应采取有效的急救措施，并应有医务人员护送；(f)手持CO监测仪于下风向进行实时探测，超标时组织下风向人员疏散，直至空气中的CO恢复到正常水平为止。

　　3煤气发生炉环境风险评价技术框架

　　对涉及煤气发生炉的项目进行环境风险评价时，应按照以下步骤进行分析（见图1）。

　　图1 煤气发生炉的项目进行环境风险评价

　　4结语

　　煤气发生炉环境风险评价技术框架可以对煤气发生炉运行过程风险存在的环节进行有效分析，识别出风险源项，用最大可信事故和风险可接受程度分析周围环境敏感点受影响的大小以及敏感点的可接受程度，为煤气发生炉类项目的环境风险评价提供技术参考。

　　参考文献：

　　[1] 洁净煤技术发展及应用俞珠峰等.化学工业出版社[M].123-125.

　　[2] 陈建平.浅谈煤气发生炉风险识别分析[J].科苑论谈,2008(06):47.

　　[3] 孔祥磊.氯碱行业环境风险评价技术框架的构建及应用[J].山东师范大学硕士学位论文环境科学.2006(09):26.

　　[4] 国家环境保护总局，建设项目环境风险评价技术导则（HJ/T169-2004）[S]，2004:3-4.

　　[5] 国家环境保护总局，建设项目环境风险评价技术导则（HJ/T169-2004）[S]，2004:12-13.

　　[6] 国家环境保护总局，建设项目环境风险评价技术导则（HJ/T169-2004）[S]，2004:5-6.

　　[7] 国家环境保护总局，环境空气质量标准（GB3095-1996）[S]，1996:1-5.

　　[8] 科技标准司，关于发布《环境空气质量标准》（GB3095-1996）修改单的通知（环发[2000]1号）[S]，2000.

　　[9] 卫生部，工业企业设计卫生标准（TJ36-79）[S]，1979.

　　[10] 中华人民共和国建设部，建筑设计防火规范（GB50016-2006）[S]，2006：14-15.