摘要: 当前新能源汽车产业加速发展，磷酸铁锂电池是新能源汽车的动力电池之一，磷酸铁锂电池生产项目逐渐增多。磷酸铁项目生产过程中涉及的化学品主要有氨水、磷酸、硫酸铵等。本文以某拟建磷酸铁生产项目为例，阐述了环境风险评价事故模拟过程及情景设定选取方法。分析表明，拟建项目在最不利气象条件下，大气终点浓度出现最远距离小于200 m；厂区设置事故污水三级防控体系，可确保生产事故污水、污染消防水处于受控状态，不排入外环境。本研究为类似建设项目环境风险事故模拟提供有益参考，为建设项目环境风险防控提供科学依据。
Abstract:
At present, the development of the new energy vehicle industry is accelerating. Lithium iron phosphate battery is one of the power batteries for new energy vehicles, and the production projects of lithium iron phosphate battery are gradually increasing. The chemicals involved in the production process of iron phosphate project mainly include ammonia, phosphoric acid, ammonium sulfate, etc. Taking a proposed iron phosphate production project as an example, this paper expounds the accident simulation process of environmental risk assessment and the selection method of scenario setting. The analysis shows that under the most unfavorable meteorological conditions, the farthest distance of atmospheric end-point concentration is less than 200 m; a three-level accident sewage prevention and control system is set in the plant area to ensure that the production accident sewage and polluted fire water are under control and not discharged into the external environment. This study provides a useful reference for the environmental risk accident simulation of similar construction projects, and provides a scientific basis for the environmental risk prevention and control of construction projects.
1. 引言
磷酸铁锂电池由于自身稳定的化学结构，因此具有更长的充放电寿命，以及更加便宜的生产成本。新能源汽车及储能领域的需求增长带动磷酸铁需求快速增长。目前国内已有不少企业通过投资、合资或者扩产等方式建设磷酸铁生产线及配套设施 [1]。
磷酸铁生产属于无机盐制造项目，项目涉及的危险物质主要包括磷酸、硫酸铵、硫酸、氨水，对环境有一定的污染。非正常工况和发生事故时污染物大量超标排放给环境造成的短期风险性危害影响，一直以来都是企业周边公众和环保组织投诉的核心关注点。根据调查，部分建设项目环境风险识别设定的事故情形不具有最大代表性，不能为建设项目环境风险管理提供良好依据，从而影响环境风险评价的科学性 [2]。
本文以某磷酸铁生产项目为例，通过对项目的环境风险进行识别，探索项目环境风险评价事故模拟过程及情景设定选取方法，为类似建设项目环境风险评价提供有益参考。
2. 项目背景
该项目位于某化工园区内，周围无饮用水源保护区等环境敏感区，采用沉淀法以硫酸亚铁为原料，经过滤、中和、合成、过滤洗涤及烘干等工序生产磷酸铁，同时副产硫酸铵。根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2018)表2划分依据 [3]，本项目危险物质及工艺系统危险性为P4，本项目大气环境敏感程度为E1，大气环境风险潜势为III；地表水环境敏感程度为E2，地表水环境风险潜势为II；地下水环境敏感程度为E2，地下水环境风险潜势为II。
3. 风险识别
3.1. 风险物质识别
风险物质识别包括生产过程全覆盖和危险特性准确识别两个方面。磷酸铁生产涉及主要物料为硫酸、液氨、盐酸、磷酸、硫酸铵、双氧水等。该项目物质危险性识别结果详见表1。
Table 1. Physical properties of hazardous substances involved in this project
表1. 项目涉及危险物质的物性表
3.2. 风险因素识别
本磷酸铁生产过程工艺复杂、控制点多，部分装置的反应器、贮槽等具有一定温度、压力，有些工艺设备是在高温下运行，部分生产装置内部是易燃、易爆的化合物，因此对设备及相应管道的承压、密封和耐腐蚀的要求都很高，存在着因设备腐蚀或密封件磨损破裂而引起泄漏及着火爆炸的可能性。在运输、贮存或者操作不当时会发生燃烧、爆炸、腐蚀及毒性危害，人体接触这些物料会产生不同程度的损害。根据工程特点，可能发生的风险因素分析见表2。
Table 2. Analysis of environmental risk factors
表2. 主要风险因素分析
3.3. 风险物质对环境影响途径识别
根据上述物质危险性识别、风险因素识别，拟建磷酸铁生产项目危险物质在事故模拟下对环境的影响途径主要是危险物质泄漏、火灾、爆炸，发生火灾爆炸情形下通过大气对周围环境产生影响以及发生泄漏情形下通过地表水和地表对地表水、地下水环境产生影响 [4] [5] [6]。
3.4 风险识别结果
拟建磷酸铁生产项目涉及的危险物质主要包括磷酸、硫酸铵、硫酸、氨水。选取对周边环境影响较大并具有代表性的事故类型，设定风险事故情形，建设项目环境风险识别结果具体见下表3。
Table 3. Environmental risk identification form of the project
表3. 建设项目环境风险识别表
4. 环境风险事故模拟分析
根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ 169-2018)中风险事故情形设定的原则，拟建项目环境风险事故情形为：
1) 储罐输出管线与阀门连接部位损坏，造成物料泄漏；
2) 生产线反应釜管线与阀门连接部位损坏，造成物料泄漏；
3) 火灾、爆炸事故产生有毒有害物质扩散。
风险事故源强参数及释放或泄露情况具体见下表4、表5。
Table 4. List of risk source intensity parameters of the proposed project
表4. 拟建项目风险源强参数一览表
Table 5. List of simulated accident risk prediction results
表5. 模拟事故风险预测结果一览表
注：最不利气象条件下 [4]。
5. 结论
本项目生产过程中涉及的化学品主要有氨水、磷酸、硫酸铵等。存在着因设备腐蚀或密封件磨损破裂而引起泄漏及着火爆炸的可能性。在运输、贮存或者操作不当时会发生燃烧、爆炸、腐蚀及毒性危害，人体接触这些物料会产生不同程度的损害。本项目涉气的可信环境风险事故情况设定如下：氨水储罐发生泄露最不利气象条件下，大气终点浓度出现最远距离小于200 m。本项目地表水环境敏感程度为E2，厂区设置事故污水三级防控体系，发生泄露、火灾等事故时，泄露的物料、消防废水及其携带的物料等通过第一级、第二级防控系统进入第三级防控系统，依次进入初期雨水池/事故应急池储存，可确保生产事故污水、污染消防水处于受控状态，不排入外环境。人工防渗失效情况下渗漏对区域地下水造成一定的污染。
伴随着新能源汽车行业在我国的快速发展，磷酸铁项目的环境风险评价工作日渐增多，其风险事故模拟还有很多不完善的地方，本文分析也有考虑不周之处，希望有关专家、其他同行批评指正，并可就此问题开展更为深入的探讨。