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導(dǎo)讀：化工園區(qū)內(nèi)危化企業(yè)眾多，生產(chǎn)、儲存的危險化學品種類多、數(shù)量大、密集度高，能量高度積聚，加之區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的不協(xié)調(diào)，重招商輕安全的現(xiàn)象仍時有存在，安全容量難以得到有效控制，一旦發(fā)生安全生產(chǎn)事故，如未能得到及時、有效應(yīng)急處置，極易引發(fā)多米諾效應(yīng)，造成極大的人員財產(chǎn)損失和不良的經(jīng)濟社會效益，后果不堪設(shè)想。

園區(qū)內(nèi)危險源布局的不同，對園區(qū)的整體安全性有很大的影響，在實際工作中，我們經(jīng)常遇到兩家企業(yè)儲罐區(qū)面對面、臉對臉的情況，所以開展化工園區(qū)的整體安全相關(guān)性分析（即多米諾效應(yīng)影響分析）非常有必要。

本文就化工園區(qū)多米諾效應(yīng)評估方法進行探討，以期能更加真實地反映化工園區(qū)的整體安全風險，為園區(qū)后續(xù)安全發(fā)展提供指導(dǎo)。因全文篇幅較長，將為多個分章節(jié)展示。

化工園區(qū)安全生產(chǎn)事故多米諾效應(yīng)影響分析（一）

近年來，隨著黃島“11.22”事故、天津“8.12”事故、江蘇響水“3.21”事故等特別重大化工安全生產(chǎn)事故的頻發(fā)，化工園區(qū)的整體安全性日益凸顯。化工園區(qū)的建立，在調(diào)整化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高行業(yè)集聚度的同時，也給該區(qū)域帶來了高風險。由于園區(qū)內(nèi)危險源眾多，一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸或有毒物品大量泄漏擴散事故，極易造成嚴重后果。園區(qū)內(nèi)企業(yè)相對密集，事故引發(fā)多米諾效應(yīng)的可能性大，從而引發(fā)更大的災(zāi)難性后果。

《國務(wù)院安委會辦公室關(guān)于進一步加強化工園區(qū)安全管理的指導(dǎo)意見》（安委辦[2012]37號）提出，園區(qū)內(nèi)企業(yè)應(yīng)樹立整體安全意識，防范系統(tǒng)風險，防止企業(yè)生產(chǎn)安全事故影響周邊企業(yè)，產(chǎn)生“多米諾”效應(yīng)。《工業(yè)和信息化部關(guān)于促進化工園區(qū)規(guī)范發(fā)展的指導(dǎo)意見》（工信部原[2015]433號）提出，對化工園區(qū)風險管理綜合考慮主導(dǎo)風向、地勢高低落差、園區(qū)內(nèi)企業(yè)、生產(chǎn)裝置、危險化學品倉庫之間的相互影響、應(yīng)急救援、產(chǎn)品類別、生產(chǎn)工藝、物料互供、公用設(shè)施保障等因素，合理布置園區(qū)功能分區(qū)，滿足安全防護距離的要求。《化工園區(qū)安全風險排查治理導(dǎo)則（試行）》（應(yīng)急〔2019〕78號）要求化工園區(qū)整體性安全風險評估應(yīng)結(jié)合國家有關(guān)法律法規(guī)和標準規(guī)范要求，評估化工園區(qū)布局的安全性和合理性，對多米諾效應(yīng)進行分析，提出安全風險防范措施，降低區(qū)域安全風險，避免多米諾效應(yīng)。

區(qū)域性重特大事故的發(fā)生和國家相關(guān)要求，使得化工園區(qū)的安全風險評估工作日益重要，但國內(nèi)關(guān)于化工園區(qū)的安全風險評估并沒有統(tǒng)一的指導(dǎo)意見或評估導(dǎo)則。區(qū)域性重特大事故的發(fā)生和國家相關(guān)要求，使得化工園區(qū)的安全風險評估工作日益重要，在評估中對化工園區(qū)多米諾效應(yīng)的分析十分必要。

1.多米諾效應(yīng)的理論基礎(chǔ)

當化工園區(qū)內(nèi)某個企業(yè)的危險源發(fā)生事故時，事故造成的影響可能越過企業(yè)的邊界，波及到周邊的設(shè)施和企業(yè)，產(chǎn)生多米諾連鎖效應(yīng)（即安全相關(guān)性），導(dǎo)致事故擴大，甚至引發(fā)群死群傷的災(zāi)難性后果。

那么影響多米諾效應(yīng)的主要因素有哪些呢？顯然，最主要的影響因素有兩個，一是危險源本身事故后果的嚴重性；二是化工園區(qū)內(nèi)危險源的布局。所以，我們有必要對化工園區(qū)企業(yè)和相關(guān)設(shè)施的安全相關(guān)性進行分析，通過對危險源安全相關(guān)性分析，掌握事故多米諾效應(yīng)發(fā)生作用的途徑及其變化規(guī)律，提出應(yīng)對措施，有效防控化工園區(qū)系統(tǒng)性風險。

1.1 多米諾效應(yīng)影響的主要形式分類

多米諾效應(yīng)指的是一個單位的某個單元發(fā)生事故，可能會引起其他單元或鄰近單位發(fā)生次級事故，依次有可能發(fā)生三級或更高級別的事故，即事故的多米諾效應(yīng)。不包括一次事故直接對周邊人員、設(shè)施造成的傷害。

多米諾效應(yīng)影響的主要形式有三種：

（1）火災(zāi)發(fā)生時的熱輻射效應(yīng)；

（2）爆炸的沖擊波；

（3）爆炸拋射物。

多米諾效應(yīng)不考慮毒性物質(zhì)對人員的直接或間接影響（此類影響在某一事故場景中或分析風險時考慮）。同時，多米諾效應(yīng)影響還應(yīng)考慮非化工危險源的相互影響。如，化工裝置與周邊水庫、山體之間的相互影響；化工裝置與交通道路（公路、鐵路）之間的相互影響；化工裝置與地下油氣管道之間的相互影響等等。

1.1.1 火災(zāi)

火災(zāi)是在時間或空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害。火焰強烈熱輻射可以造成嚴重的人員死亡和重大財產(chǎn)損失，還可以進一步引發(fā)爆炸等事故。化工園區(qū)中導(dǎo)致多米諾效應(yīng)的火災(zāi)形式主要有池火、噴射火、火球，固體火災(zāi)在化工園區(qū)中不作為典型分析，多米諾效應(yīng)主要考慮前三種，它們是由可燃液體或氣體泄漏造成的。

（1）池火（Pool fire）。是一種常見的火災(zāi)形式，是可燃液體液面上的自然燃燒。泄漏到地面上、堤壩內(nèi)液體的火災(zāi)，敞開的容器內(nèi)液體的燃燒等均可稱為池火。

（2）噴射火（Jet fire）。帶壓的可燃物質(zhì)泄漏時形成射流，如果在泄漏裂口處被點燃，則形成噴射火。

（3）火球。當壓力容器受外界熱量的作用使槽壁強度下降并突然破壞，儲存的過熱液體或液化氣體突然釋放并被點燃，形成巨大火球；或者泄漏的可燃氣體或蒸氣與空氣混合后被點燃而產(chǎn)生的預(yù)混燃燒。

1.1.2 爆炸

爆炸是物質(zhì)在短時間內(nèi)從一種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，并在瞬間以對外作機械功的形式迅速釋放出大量能量的現(xiàn)象。爆炸分為物理爆炸和化學爆炸兩大類。化學爆炸包括不穩(wěn)定固體或氣體的爆炸、受限空間內(nèi)可燃混合氣體爆炸和開發(fā)空間的可燃氣體蒸氣云爆炸等，發(fā)生化學爆炸時會釋放出大量的化學能，爆炸影響范圍較大。

多米諾影響考慮的爆炸事故，一般有如下幾種：

（1）無約束蒸氣云爆炸（Unconfined Vapor Cloud Explosion，UVCE）。無約束蒸氣云爆炸是由于泄漏的氣體或者泄漏出的液體燃料蒸發(fā)為蒸氣，并與周圍大氣混合形成可燃混合物，在無限大氣中擴散，形成很大面積的可燃氣云，一旦遇到點火源，此云層即發(fā)生大面積的爆炸。作為重大事故后果分析，最主要的是可燃氣體泄漏引起的開放空間蒸氣云爆炸。考慮的主要危害為爆炸沖擊波。

蒸氣云爆炸的能量常用TNT當量法描述，即將參與爆炸的可燃氣體釋放的能量折合為能釋放相同能量的TNT炸藥的量，則可利用有關(guān)TNT爆炸效應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)預(yù)測蒸氣云爆炸效應(yīng)。

（2）沸騰液體擴展蒸氣爆炸（Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion，BLEVE）。沸騰液體擴展蒸氣爆炸是指液化氣容器在外部火焰的烘烤下突然破裂，壓力平衡被破壞，液體急劇氣化并隨即被火焰點燃而產(chǎn)生的爆炸。在這一過程中，雖然也有碎片和沖擊波產(chǎn)生，但與爆炸產(chǎn)生的火球的熱輻射相比，它們的危害可以忽略。在離爆炸事故發(fā)生地較遠的地方，沸騰液體擴展蒸氣爆炸的主要危險是火球產(chǎn)生的強烈熱輻射傷害。

沸騰液體擴展為蒸氣爆炸（BLEVE）的主要危害是強烈的熱輻射。

（3）物理爆炸。物理爆炸所釋放的能量與氣體壓力和容器的容積有關(guān)，而且與介質(zhì)在容器內(nèi)的物性相態(tài)相關(guān)。容積與壓力相同而相態(tài)不同的介質(zhì)，在容器破裂時產(chǎn)生的爆炸能量也不同，而且爆炸過程也不完全相同，其能量計算公式也不相同。鍋爐爆炸、壓縮氣體和液化氣體鋼瓶爆炸是典型的物理爆炸。

1.2 多米諾效應(yīng)概率評價

1.2.1事故多米諾效應(yīng)機理

美國化學工程師協(xié)會化工過程安全中心（AIChE-CCPS）編制的定量風險評價指導(dǎo)手冊中給出的事故多米諾效應(yīng)的定義是：事故多米諾效應(yīng)由初始事故發(fā)生通過熱傳遞、沖擊波和破片等方式作用于鄰近設(shè)備，從而導(dǎo)致一系列事故發(fā)生并造成嚴重后果。

當一次事故導(dǎo)致二次或多次事故的發(fā)生時，這些事件的出現(xiàn)必須滿足的條件是：a.裝置之間的距離必須在事故所形成破壞效應(yīng)的距離之內(nèi)；b.破壞效應(yīng)的強度必須能夠?qū)е卵b置失效；c.破壞的發(fā)生存在極大的可能性。

因此，可以通過計算二級單元（設(shè)為B企業(yè)）在一級單元（設(shè)為A企業(yè)）釋放的能量的作用下，其壓力、溫度、材質(zhì)等的變化，建立多米諾效應(yīng)數(shù)學模型，計算二級單元發(fā)生事故的概率，也就是多米諾效應(yīng)事故發(fā)生的概率。

圖 1  事故的多米諾效應(yīng)機理

1.2.2多米諾效應(yīng)概率分析模型

能夠觸發(fā)多米諾效應(yīng)發(fā)生的事故類型主要有火災(zāi)、爆炸。火災(zāi)對設(shè)備的破壞形式主要是熱負荷。爆炸對設(shè)備的破壞形式主要包括沖擊波、熱負荷以及拋射破片。壓力容器爆炸時，爆炸能量在向外釋放時以沖擊波能量、碎片能量和容器殘余變形能量三種形式表現(xiàn)出來。后二者所消耗的能量只占總爆破能量的3%～5%，也就是說大部分能量是產(chǎn)生沖擊波。而且相鄰企業(yè)內(nèi)的設(shè)備距離較遠，范圍大，拋射碎片觸發(fā)二次事故的可能性較小。因此，火災(zāi)、爆炸事故觸發(fā)多米諾效應(yīng)僅考慮沖擊波、熱負荷，拋射破片不予考慮（拋射物計算的理論研究尚不成熟）。

根據(jù)多米諾效應(yīng)的發(fā)生條件之一“破壞效應(yīng)的強度必須能夠?qū)е卵b置失效”，一般利用臨界值標準確定。如果事故帶來的影響小于給定臨界值時，則認為不會發(fā)生多米諾效應(yīng)。如果事故帶來的影響大于給定的臨界值時，則認為可能會發(fā)生事故多米諾效應(yīng)。一般熱輻射的臨界值為37.5kW/m2，沖擊波超壓的臨界值為70kPa。

a. 熱載荷引起的多米諾效應(yīng)

由于火災(zāi)引起的多米諾效應(yīng)模式主要包括火焰高度的預(yù)測，火焰的溫度以及風對火焰的傾斜度和長度的影響。在多米諾效應(yīng)定量分析中，目標物對熱輻射的接受量（熱通量）是十分重要的，它和空氣穿透率以及幾何形狀有關(guān)。對于多米諾效應(yīng)的定量分析來說，目標物對熱輻射的接受量是十分重要的。

當二級單元吸收來自于一級單元事故釋放的熱量后，會引起此設(shè)備溫度升高，壓力變化以及材質(zhì)的許用應(yīng)力等物理特性的變化。一旦此設(shè)備壓力超過它的許用壓力或者器壁所受應(yīng)力超過其許用應(yīng)力就有發(fā)生爆炸或破裂的可能性。

b. 沖擊波超壓引起的多米諾效應(yīng)

概率單位分析是評估人體對有毒物質(zhì)、熱輻射、超壓劑量反應(yīng)的廣泛應(yīng)用的方法，同樣也可以用于評估超壓對設(shè)備的損壞概率。由超壓引起的多米諾效應(yīng)對設(shè)備損壞的概率單位如下：

1.3 傷害準則

1.3.1 火災(zāi)熱輻射傷害準則

根據(jù)《危險化學品生產(chǎn)裝置和儲存設(shè)施外部安全防護距離確定方法》（GB/T 37243-2019）火災(zāi)熱輻射的不同熱輻射通量造成的傷害和損壞見下表。

1.3.2超壓傷害準則

根據(jù)《危險化學品生產(chǎn)裝置和儲存設(shè)施外部安全防護距離確定方法》（GB/T 37243-2019）不同超壓對建筑物造成的影響和損壞見下表。

(未完待續(xù))