黃明

環(huán)境風險評價在垃圾焚燒發(fā)電項目環(huán)評中的應(yīng)用
——以成都九江垃圾焚燒發(fā)電廠為例

黃明

生活垃圾焚燒過程中會存在某些潛在的環(huán)境風險因素，以成都九江垃圾焚燒發(fā)電廠為例，研究了環(huán)境風險評價在生活垃圾焚燒發(fā)電廠的應(yīng)用。通過評價認識生活垃圾焚燒項目的風險程度、危險環(huán)節(jié)和事故后果影響大小，從中提高風險管理的意識，提出生活垃圾焚燒項目環(huán)境風險防范措施和應(yīng)急預(yù)案，杜絕環(huán)境污染事故的發(fā)生。

垃圾焚燒發(fā)電；環(huán)境風險評價；風險識別；風險防范

風險評價是針對人類各種社會經(jīng)濟活動所引發(fā)或面臨的危害（包括自然災(zāi)害），可能會對人體健康、社會經(jīng)濟、生態(tài)系統(tǒng)等造成的損失進行評估，并據(jù)此進行管理和決策的過程[1]。隨著風險評價應(yīng)用領(lǐng)域的逐步拓展，風險評價方法也產(chǎn)生差異，出現(xiàn)了一系列針對不同風險評價類型的評價體系和適用技術(shù)，提高了風險事故預(yù)測和事故后果評價的準確性[2]。我國環(huán)境風險評價始于20世紀90年代，1990年國家環(huán)?？偩窒掳l(fā)第57號文，要求對重大環(huán)境污染事故隱患進行環(huán)境風險評價。2005年松花江污染事件促使中國環(huán)境保護部門開始關(guān)注設(shè)施安全性，并將較多精力投身于建設(shè)項目環(huán)境風險評價，并對此發(fā)布了相應(yīng)的技術(shù)導(dǎo)則。導(dǎo)則涵蓋了危險源的評價、事故發(fā)生后污染物釋放和擴散造成的影響等內(nèi)容[3-6]。

生活垃圾焚燒發(fā)電目的是將生活垃圾經(jīng)過焚燒做到無害化、減量化、資源化處理。生活垃圾本身不屬于危險廢物，因此在儲存運輸過程中發(fā)生惡性環(huán)境事故可能性極小，但在垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的有害煙氣在事故排放時會存在某些潛在的環(huán)境風險因素。

本文以成都九江垃圾焚燒發(fā)電廠為例，研究環(huán)境風險評價方法在生活垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)境評價中的應(yīng)用。

1 風險評價范圍

由于垃圾焚燒發(fā)電廠危險物質(zhì)毒性較大及周圍環(huán)境較敏感等因素，評價范圍確定為：大氣風險評價范圍為以焚燒爐車間為中心5 km范圍內(nèi)社會關(guān)注點，見表1。

2 項目風險識別

2.1 危險性物質(zhì)識別

根據(jù)《建設(shè)項目環(huán)境風險評價導(dǎo)則》附錄a，根據(jù)對項目使用原料、產(chǎn)生污染物的分析，涉及的主要危險物質(zhì)是焚燒爐排放煙氣所含污染物，主要有HCl、HF、CO、二英等。

2.2 重大危險源識別

本項目篩選出風險評價物質(zhì)對象為：有毒物質(zhì)——鹽酸、一氧化碳、氟化氫、二英。項目主要危害源有環(huán)保處理設(shè)施及罐區(qū)，根據(jù)GB 18218—2000《重大危險源識別》標準，本項目重大危險源辨識結(jié)果具體見表2。

從表2可見，項目生產(chǎn)場所、貯存區(qū)內(nèi)有毒和易燃物質(zhì)的貯量均未超過標準臨界量；單元內(nèi)存在多種危險物時，重大危險源按∑(qn/Qn)判別，當合計結(jié)果大于1 h，其單元為重大危險源，式中qn代表各危險物實際儲存量，Qn代表各危險物相應(yīng)的標準臨界量。計算結(jié)果表明項目各單元∑(qn/Qn)均小于1，不屬重大危險源。

2.3 生產(chǎn)過程潛在危險性識別

項目焚燒運行過程中存在的主要環(huán)境風險事故有：

（1）異常燃燒，煙氣溫度過高，布袋損壞，影響除塵效果；

表1 社會關(guān)注點

表2 重大危險源辨識表

（2）煙氣凈化處理監(jiān)控故障或石灰、活性炭注入故障，造成污染物超標排放；

（4）除塵器中飛灰累積，遇火源引起爆炸，或活性炭質(zhì)量不符合要求，產(chǎn)生二英類等物質(zhì)超標排放；

（5）由于構(gòu)造、防滲等問題造成滲瀝液滲漏，對附近地下水造成污染；

（6）系統(tǒng)排氣不良，造成爐內(nèi)壓力增加；

（7）鹽酸儲罐管線破裂泄漏；

（8）垃圾滲濾液處理系統(tǒng)發(fā)生故障產(chǎn)生事故排放。

3 最大可信事故及源項分析

事故風險識別和事故因素分析表明，項目環(huán)境風險將主要來自儲罐區(qū)的事故性泄漏和煙氣處理系統(tǒng)事故排放。泄漏后將發(fā)生大氣環(huán)境污染或遇明火燃爆，一旦事故發(fā)生，將可能給環(huán)境質(zhì)量、生命和財產(chǎn)帶來嚴重影響；煙氣事故排放將造成污染物超標排放，對周圍環(huán)境空氣造成一定程度影響。

由此，根據(jù)項目物質(zhì)危險性識別、重大危險源識別、生產(chǎn)過程潛在風險識別、事故發(fā)生原因、事故后果嚴重性等因素，確定項目最大可信事故為：

（1）鹽酸儲罐閥門、管線泄漏事故；

（2）煙氣處理系統(tǒng)事故排放；

（3）滲瀝液滲漏污染地下水事故。

根據(jù)最大可行事故分析結(jié)果，事故源強設(shè)定情況見表3。

4 事故源強分析

4.1 儲罐泄漏速率計算

根據(jù)儲罐事故統(tǒng)計，因腐蝕、焊接、外力撞擊和操作失誤所造成的儲罐物料外泄事故大多數(shù)集中于儲罐與進出料管道連接處，破損程度為接口口徑的20 %～100 %。結(jié)合事故類比調(diào)查和項目事故防范設(shè)計措施，假設(shè)事故發(fā)生情況為液體儲罐發(fā)生泄漏后通過報警、堵漏、噴淋等措施，在15 min內(nèi)控制泄漏并將泄漏物處理完畢。當液體儲罐發(fā)生泄漏時，設(shè)定泄漏孔徑為100 %接口口徑。

因鹽酸為常溫、常壓貯存液體，故其泄漏速度按液體泄漏速率公式計算：

表3 事故源強設(shè)定及概率情況表

式中：Ar——泄漏面積，m2，管徑取100%口徑；

Cd——排放系數(shù)，一般取0.6～0.64；

ρ——液體密度，kg/m3；

ΔP——儲存壓力與大氣壓差，N/m2；

g——重力加速度，m/s2；

h——儲槽中液面距排放點高度，m。泄漏量計算結(jié)果見表4。

表4 泄漏量估算表

4.2 泄漏液體揮發(fā)量計算

通常泄漏后液體的揮發(fā)按其機理可有閃蒸、熱量蒸發(fā)和質(zhì)量蒸發(fā)3種，其揮發(fā)總量為這3種蒸發(fā)之和。

當物料的沸點高于環(huán)境溫度，物料泄漏后形成液池。鹽酸沸點為108 ℃，因此通常不會發(fā)生閃蒸和熱量蒸發(fā)，泄漏后在其周圍形成液池，而揮發(fā)主要原因是液池表面氣流運動使液體蒸發(fā)，造成大氣污染。根據(jù)《建設(shè)項目環(huán)境風險評價技術(shù)導(dǎo)則》，質(zhì)量蒸發(fā)速度Q3下式計算：

式中：Q3——質(zhì)量蒸發(fā)速度，kg/s；

α，n——大氣穩(wěn)定度系數(shù)，見表5；

p——液體表面蒸汽壓，Pa；

R——氣體常數(shù)，J/mol·K；

T0——環(huán)境溫度，K；

U——風速，m/s；

r——液池半徑，m；

M——物質(zhì)摩爾質(zhì)量，g/mol。

表5 液池蒸發(fā)模式參數(shù)

液池面積A等于圍堰面積減儲罐占地面積；液池溫度T取25 ℃，在此溫度下鹽酸的飽和蒸汽壓約為30.66 kPa。由于項目在爆炸危險區(qū)域和有可能泄漏可燃、有毒氣體的地方，設(shè)置傳感變送器和報警器，信號直接進入控制室內(nèi)的獨立報警系統(tǒng)，有利于及時采取補救措施。假定泄漏于圍堰中的液體15 min內(nèi)將全部被收集，所以實際揮發(fā)時間為15 min。泄漏后在不同大氣穩(wěn)定度下的揮發(fā)速率結(jié)果及源項參數(shù)見表6。

表6 泄漏后揮發(fā)事故源強參數(shù)

由于鹽酸罐中30 %鹽酸濃度中等，泄漏后不會及時全部揮發(fā)，15 min內(nèi)的揮發(fā)影響在事故源50 m范圍內(nèi)產(chǎn)生中等中毒危害區(qū)域，限于廠內(nèi)。人體傷害區(qū)域為150 m左右，相對廠外企業(yè)影響不大。事故狀態(tài)下，空氣中氯化氫濃度超過居民區(qū)濃度限值，對周邊居民生活造成一定影響。

5 事故防范與應(yīng)急預(yù)案

本項目為垃圾焚燒發(fā)電項目，生產(chǎn)過程中使用的原輔料具有有毒有害特性，同時煙氣處理系統(tǒng)存在事故隱患，存在各種內(nèi)外因素所導(dǎo)致的事故性危害，其中物料泄漏和煙氣事故排放是引發(fā)環(huán)境污染的主要因素。

根據(jù)分析，項目主要事故源來自鹽酸儲罐、煙氣處理系統(tǒng)、垃圾滲瀝液處理系統(tǒng)等。計算表明，發(fā)生有毒物質(zhì)泄漏等事故情況，財產(chǎn)損失和健康影響基本上限于廠界范圍內(nèi)，對環(huán)境敏感點影響不大；發(fā)生垃圾滲瀝液處理系統(tǒng)事故時，可通過擴大調(diào)節(jié)池的容量來防止?jié)B瀝液超標排放。

對生產(chǎn)運行中事故隱患和后果的認識，是要求通過安全措施的配備和落實，最大可能地降低事故風險性，因此建設(shè)單位必須完全落實和完善事故預(yù)防措施，以及確定詳盡的事故應(yīng)急預(yù)案。

（1）加強項目集中控制，包括主體關(guān)鍵裝置采用分散控制系統(tǒng)（DCS），能進行緊急停爐、停機操作。

（2）焚燒煙氣配備SO2、NOx、CO、HCl、HF、煙塵的自動監(jiān)測系統(tǒng)。

（3）減少煙氣事故排放的措施，采用半干法噴霧除酸系統(tǒng)故障防范措施和活性炭噴射系統(tǒng)故障防范措施、布袋除塵器泄漏故障防范措施、除二英系統(tǒng)故障防范措施。

（4）加強焚燒煙氣處理工序的安全措施，一旦煙氣處理系統(tǒng)出現(xiàn)異常，自動報警系統(tǒng)自動報警。

（5）一旦垃圾滲濾液處理系統(tǒng)發(fā)生故障時，設(shè)置足夠容積的垃圾滲濾液事故調(diào)節(jié)池。

（6）預(yù)防泄漏，建造儲罐區(qū)防護堤（圍堰）和裝置防漏外逸地溝和事故收集池；在有毒氣體或可燃氣體可能泄漏的場所，根據(jù)規(guī)范設(shè)置有毒氣體或可燃氣體檢測。

（7）建立健全的安全環(huán)境管理制度，對可能存在的不安全因素采取相應(yīng)的安全防范措施，消除事故隱患，一旦發(fā)生事故應(yīng)采取有效措施，降低因事故引起的損失和對環(huán)境的污染。

6 結(jié)語

與建設(shè)項目和金融投資類行為在設(shè)計和實施前需要進行成本效益分析一樣，環(huán)境影響評價等也需要風險評價的支持。與經(jīng)濟、資源以及社會因素相比，風險評價在環(huán)境決策中發(fā)揮著更為重要的作用。通過評價認識生活垃圾焚燒項目的風險程度、危險環(huán)節(jié)和事故后果影響大小，從中提高風險管理的意識，提出生活垃圾焚燒項目環(huán)境風險防范措施和應(yīng)急預(yù)案，杜絕環(huán)境污染事故的發(fā)生。

[1] 劉琰，鄭丙輝，萬俊，等.一個案例研究：對城市飲用水源的風險評估[J].環(huán)境科學研究，2009,2(1): 52-59.

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2095-6444-2014(01)-0049-04

黃明，重慶三峰環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團有限公司。