导读：化工园区内危化企业众多，生产、储存的危险化学品种类多、数量大、密集度高，能量高度积聚，加之区域经济发展的不协调，重招商轻安全的现象仍时有存在，安全容量难以得到有效控制，一旦发生安全生产事故，如未能得到及时、有效应急处置，极易引发多米诺效应，造成极大的人员财产损失和不良的经济社会效益，后果不堪设想。

园区内危险源布局的不同，对园区的整体安全性有很大的影响，在实际工作中，我们经常遇到两家企业储罐区面对面、脸对脸的情况，所以开展化工园区的整体安全相关性分析（即多米诺效应影响分析）非常有必要。

本文就化工园区多米诺效应评估方法进行探讨，以期能更加真实地反映化工园区的整体安全风险，为园区后续安全发展提供指导。因全文篇幅较长，将为多个分章节展示。

化工园区安全生产事故多米诺效应影响分析（一）

近年来，随着黄岛“11.22”事故、天津“8.12”事故、江苏响水“3.21”事故等特别重大化工安全生产事故的频发，化工园区的整体安全性日益凸显。化工园区的建立，在调整化工行业产业结构，提高行业集聚度的同时，也给该区域带来了高风险。由于园区内危险源众多，一旦发生火灾、爆炸或有毒物品大量泄漏扩散事故，极易造成严重后果。园区内企业相对密集，事故引发多米诺效应的可能性大，从而引发更大的灾难性后果。

《国务院安委会办公室关于进一步加强化工园区安全管理的指导意见》（安委办[2012]37号）提出，园区内企业应树立整体安全意识，防范系统风险，防止企业生产安全事故影响周边企业，产生“多米诺”效应。《工业和信息化部关于促进化工园区规范发展的指导意见》（工信部原[2015]433号）提出，对化工园区风险管理综合考虑主导风向、地势高低落差、园区内企业、生产装置、危险化学品仓库之间的相互影响、应急救援、产品类别、生产工艺、物料互供、公用设施保障等因素，合理布置园区功能分区，满足安全防护距离的要求。《化工园区安全风险排查治理导则（试行）》（应急〔2019〕78号）要求化工园区整体性安全风险评估应结合国家有关法律法规和标准规范要求，评估化工园区布局的安全性和合理性，对多米诺效应进行分析，提出安全风险防范措施，降低区域安全风险，避免多米诺效应。

区域性重特大事故的发生和国家相关要求，使得化工园区的安全风险评估工作日益重要，但国内关于化工园区的安全风险评估并没有统一的指导意见或评估导则。区域性重特大事故的发生和国家相关要求，使得化工园区的安全风险评估工作日益重要，在评估中对化工园区多米诺效应的分析十分必要。

1.多米诺效应的理论基础

当化工园区内某个企业的危险源发生事故时，事故造成的影响可能越过企业的边界，波及到周边的设施和企业，产生多米诺连锁效应（即安全相关性），导致事故扩大，甚至引发群死群伤的灾难性后果。

那么影响多米诺效应的主要因素有哪些呢？显然，最主要的影响因素有两个，一是危险源本身事故后果的严重性；二是化工园区内危险源的布局。所以，我们有必要对化工园区企业和相关设施的安全相关性进行分析，通过对危险源安全相关性分析，掌握事故多米诺效应发生作用的途径及其变化规律，提出应对措施，有效防控化工园区系统性风险。

1.1 多米诺效应影响的主要形式分类

多米诺效应指的是一个单位的某个单元发生事故，可能会引起其他单元或邻近单位发生次级事故，依次有可能发生三级或更高级别的事故，即事故的多米诺效应。不包括一次事故直接对周边人员、设施造成的伤害。

多米诺效应影响的主要形式有三种：

（1）火灾发生时的热辐射效应；

（2）爆炸的冲击波；

（3）爆炸抛射物。

多米诺效应不考虑毒性物质对人员的直接或间接影响（此类影响在某一事故场景中或分析风险时考虑）。同时，多米诺效应影响还应考虑非化工危险源的相互影响。如，化工装置与周边水库、山体之间的相互影响；化工装置与交通道路（公路、铁路）之间的相互影响；化工装置与地下油气管道之间的相互影响等等。

1.1.1 火灾

火灾是在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。火焰强烈热辐射可以造成严重的人员死亡和重大财产损失，还可以进一步引发爆炸等事故。化工园区中导致多米诺效应的火灾形式主要有池火、喷射火、火球，固体火灾在化工园区中不作为典型分析，多米诺效应主要考虑前三种，它们是由可燃液体或气体泄漏造成的。

（1）池火（Pool fire）。是一种常见的火灾形式，是可燃液体液面上的自然燃烧。泄漏到地面上、堤坝内液体的火灾，敞开的容器内液体的燃烧等均可称为池火。

（2）喷射火（Jet fire）。带压的可燃物质泄漏时形成射流，如果在泄漏裂口处被点燃，则形成喷射火。

（3）火球。当压力容器受外界热量的作用使槽壁强度下降并突然破坏，储存的过热液体或液化气体突然释放并被点燃，形成巨大火球；或者泄漏的可燃气体或蒸气与空气混合后被点燃而产生的预混燃烧。

1.1.2 爆炸

爆炸是物质在短时间内从一种状态迅速转变为另一种状态，并在瞬间以对外作机械功的形式迅速释放出大量能量的现象。爆炸分为物理爆炸和化学爆炸两大类。化学爆炸包括不稳定固体或气体的爆炸、受限空间内可燃混合气体爆炸和开发空间的可燃气体蒸气云爆炸等，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大。

多米诺影响考虑的爆炸事故，一般有如下几种：

（1）无约束蒸气云爆炸（Unconfined Vapor Cloud Explosion，UVCE）。无约束蒸气云爆炸是由于泄漏的气体或者泄漏出的液体燃料蒸发为蒸气，并与周围大气混合形成可燃混合物，在无限大气中扩散，形成很大面积的可燃气云，一旦遇到点火源，此云层即发生大面积的爆炸。作为重大事故后果分析，最主要的是可燃气体泄漏引起的开放空间蒸气云爆炸。考虑的主要危害为爆炸冲击波。

蒸气云爆炸的能量常用TNT当量法描述，即将参与爆炸的可燃气体释放的能量折合为能释放相同能量的TNT炸药的量，则可利用有关TNT爆炸效应的实验数据预测蒸气云爆炸效应。

（2）沸腾液体扩展蒸气爆炸（Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion，BLEVE）。沸腾液体扩展蒸气爆炸是指液化气容器在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡被破坏，液体急剧气化并随即被火焰点燃而产生的爆炸。在这一过程中，虽然也有碎片和冲击波产生，但与爆炸产生的火球的热辐射相比，它们的危害可以忽略。在离爆炸事故发生地较远的地方，沸腾液体扩展蒸气爆炸的主要危险是火球产生的强烈热辐射伤害。

沸腾液体扩展为蒸气爆炸（BLEVE）的主要危害是强烈的热辐射。

（3）物理爆炸。物理爆炸所释放的能量与气体压力和容器的容积有关，而且与介质在容器内的物性相态相关。容积与压力相同而相态不同的介质，在容器破裂时产生的爆炸能量也不同，而且爆炸过程也不完全相同，其能量计算公式也不相同。锅炉爆炸、压缩气体和液化气体钢瓶爆炸是典型的物理爆炸。

1.2 多米诺效应概率评价

1.2.1事故多米诺效应机理

美国化学工程师协会化工过程安全中心（AIChE-CCPS）编制的定量风险评价指导手册中给出的事故多米诺效应的定义是：事故多米诺效应由初始事故发生通过热传递、冲击波和破片等方式作用于邻近设备，从而导致一系列事故发生并造成严重后果。

当一次事故导致二次或多次事故的发生时，这些事件的出现必须满足的条件是：a.装置之间的距离必须在事故所形成破坏效应的距离之内；b.破坏效应的强度必须能够导致装置失效；c.破坏的发生存在极大的可能性。

因此，可以通过计算二级单元（设为B企业）在一级单元（设为A企业）释放的能量的作用下，其压力、温度、材质等的变化，建立多米诺效应数学模型，计算二级单元发生事故的概率，也就是多米诺效应事故发生的概率。

图 1  事故的多米诺效应机理

1.2.2多米诺效应概率分析模型

能够触发多米诺效应发生的事故类型主要有火灾、爆炸。火灾对设备的破坏形式主要是热负荷。爆炸对设备的破坏形式主要包括冲击波、热负荷以及抛射破片。压力容器爆炸时，爆炸能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量三种形式表现出来。后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3%～5%，也就是说大部分能量是产生冲击波。而且相邻企业内的设备距离较远，范围大，抛射碎片触发二次事故的可能性较小。因此，火灾、爆炸事故触发多米诺效应仅考虑冲击波、热负荷，抛射破片不予考虑（抛射物计算的理论研究尚不成熟）。

根据多米诺效应的发生条件之一“破坏效应的强度必须能够导致装置失效”，一般利用临界值标准确定。如果事故带来的影响小于给定临界值时，则认为不会发生多米诺效应。如果事故带来的影响大于给定的临界值时，则认为可能会发生事故多米诺效应。一般热辐射的临界值为37.5kW/m2，冲击波超压的临界值为70kPa。

a. 热载荷引起的多米诺效应

由于火灾引起的多米诺效应模式主要包括火焰高度的预测，火焰的温度以及风对火焰的倾斜度和长度的影响。在多米诺效应定量分析中，目标物对热辐射的接受量（热通量）是十分重要的，它和空气穿透率以及几何形状有关。对于多米诺效应的定量分析来说，目标物对热辐射的接受量是十分重要的。

当二级单元吸收来自于一级单元事故释放的热量后，会引起此设备温度升高，压力变化以及材质的许用应力等物理特性的变化。一旦此设备压力超过它的许用压力或者器壁所受应力超过其许用应力就有发生爆炸或破裂的可能性。

b. 冲击波超压引起的多米诺效应

概率单位分析是评估人体对有毒物质、热辐射、超压剂量反应的广泛应用的方法，同样也可以用于评估超压对设备的损坏概率。由超压引起的多米诺效应对设备损坏的概率单位如下：

1.3 伤害准则

1.3.1 火灾热辐射伤害准则

根据《危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法》（GB/T 37243-2019）火灾热辐射的不同热辐射通量造成的伤害和损坏见下表。

1.3.2超压伤害准则

根据《危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法》（GB/T 37243-2019）不同超压对建筑物造成的影响和损坏见下表。

(未完待续)