1

การวิเคราะหอ์นัตรายร้ายแรง

Accidental Release Assessment

รศ.ดร.วราวธุ เสือดี

ภาควิชาวิทยาศาสตรส์ิ่งแวดล้อม

คณะวิทยาศาสตรแ์ละเทคโนโลยี

มหาวิทยาลยัธรรมศาสตร์

2

รปูแบบของแบบจาํลองทางคณิตศาสตรท์ี่นํามาประยกุติใช้

การฟุ้ งกระจายของสารมลพิษทางอากาศ

(Air Pollution Dispersion Model)

การรัว่ไหลเนื่องจากอบุตัิเหต ุ

(Accidental Release Model)

การวิเคราะหค์วามเสี่ยง

(Risk Assessment)

3

ลาํดบัขัน้ตอนของการวิเคราะหอ์นัตรายร้ายแรง

1. จาํแนกเหตกุารณ์หรืออบุตัิเหตทุี่อาจจะเกิดขึน้ได้

2. จาํแนกลาํดบัขัน้ของเหตกุารณ์หรืออบุตัิเหตทุี่จะ

เกิดขึน้

3. ประเมินผลของเหตกุารณ์นัน้

4. ประเมินโอกาสที่จะเกิดขึน้

4

Stages of a Quantitative Risk Assessment

• What can go wrong? - Hazard Identification

• How bad is it? - Consequence Analysis

• How often? - Frequency Analysis

• Implications? - Risk Assessment

• Prioritisation? - Risk Management

5

การจดัการด้านความเสี่ยง

Identify Hazards

Postulate Accidents

Evaluate Consequences Estimate Frequencies

Risk SummationOptions to Mitigate

ConsequencesOptions to Decrease

Frequencies

Risks Controlled?

Optimise Options to Manage Risks

6

ขัน้ตอนของการวิเคราะหอ์นัตรายร้ายแรง

1. ตรวจดวู่าประเภทกิจการ, ชนิดสารและปริมาณกกัเกบ็

ในกรณี เป็นการทาํงานปกติอยู่ในข่ายที่ต้องวิเคราะหค์วาม

เสี่ยงหรือไม่ โดยตรวจสอบกบับญัชีรายชื่อกิจการที่เข้าข่าย

ชนิดเคมีและบญัชีปริมาณสารที่กกัเกบ็ที่ควรมีการวิเคราะห์

2. พิจารณากรณีความรนุแรงสงูสดุ (worst-case analysis)

ให้พิจารณาจากปริมาณของแต่ละสาร (แยกพิจารณา)

ในถงัเกบ็ถงัปฏิกิริยาหรือท่อที่มีปริมาณมากที่สดุ

7

3) รวบรวมมาตรการการป้องกนัและแก้ไขที่ใช้หรือเคยใช้ สาํหรบัสารแต่ละชนิด

4) สารพิษ (Toxic Substances) อยู่ในสภาพกา๊ซ, ของเหลว, หรือกา๊ซที่ทาํให้เหลว โดยการลดอณุหภมูิหรือทาํให้เหลวโดยการลดความดนั

5) สารพิษที่เป็นของเหลว บนัทึกอณุหภมูิของของเหลวสงูสดุในช่วงวนั ดจูากข้อมลู ย้อนหลงั 3 ปี หรือดจูากอณุหภมูิในกระบวนการผลิตแล้วแต่ว่าข้อมลูใดจะสงูกว่า

6) สาํหรบัสารพิษ จะต้องทราบว่าสารพิษดงักล่าวจะมีคณุสมบตัิหนักที่ปกคลมุเป็นกลุ่มควนั (dense) หรือจะลอยตวัสงูขึน้อย่างรวดเรว็

7) สาํหรบัสารพิษจะต้องมีข้อมลูลกัษณะของพืน้ที่รายรอบ(สาํหรบัข้อมลูความเสียด ทานของพืน้ผิว (Surface roughness)

ขัน้ตอนของการวิเคราะหอ์นัตรายร้ายแรง

8

I. การจาํแนกเหตกุารณ์หรือ อบุตัิเหตทุี่อาจจะเกิดขึน้

บญัชีท้ายประกาศกระทรวงอตุสาหกรรม ฉบบัที่ 3

9

บญัชีรายชื่อสารที่ต้องทาํ Risk Assessment

Benzyl chloride Chlorine Chloroform Fluorine Furan Hydrazine Hydrogen sulfide

Nitric acid Nitric oxide Phenol (liquid) Phosgene Sulfur dioxide Sulfuric acid Vinyl chloride

10

I. การจาํแนกเหตุการณ์หรอื

อุบตัเิหตุที่

อาจจะเกดิขึน้

บญัชทีา้ย

CFR68

ประเภท กจิการทีอ่ยู่ในเกณฑ์

อุตสาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมปิโตรเคม,ี อุตสาหกรรมก๊าซ, อลัคาไลและคลอไรด,์ อุตสาห-

กรรมเคมอีนินทรยี,์ อุตสาหกรรมเคมอีนิทรยี,์ พลาสตกิและเรซนิ, อุตสาห

กรรมเกษตร, สบู่และผงซกัฟอก, วตัถุระเบดิ, อุตสาหกรรมเคมอีื่น ๆ

อุตสาหกรรมการกลัน่ผลติภณัฑ์

ปิโตรเลยีม

อุตสาหกรรมการกลัน่ผลติภณัฑป์ิโตรเลยีม

กระดาษและเยื่อกระดาษ โรงงานกระดาษ, โรงงานเยื่อกระดาษ, ผลติภณัฑท์ีเ่กีย่วกบักระดาษ

อุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมแปรรปูอาหารสด,ผกัและผลไม,้ เนื้อสตัว,์ อาหารทะเล

โพลยีรูเีทน โฟม อุตสาหกรรมผลติโฟมพลาสตกิ

อุตสาหกรรมผลติภณัฑท์ีไ่ม่ใช่โลหะ แกว้และผลติภณัฑจ์ากแกว้, ผลติภณัฑท์ีไ่ม่ใช่โลหะอื่นๆ

ผลติภณัฑท์ีเ่ป็นโลหะ โลหะพืน้ฐาน, ผลติภณัฑจ์ากโลหะ

เครื่องจกัรกล เครื่องจกัรอุตสาหกรรม, เครื่องจกัรอุตสาหกรรมเกษตร, อื่น ๆ

คอมพิวเตอรแ์ละอุปกรณ์

อิเลคทรอนิคส์

อุปกรณ์อเิลคทรอนิคส,์ เคมคิอนดกัเตอร์

อุปกรณ์ไฟฟ้า ไฟแสงสว่าง, เครื่องใชไ้ฟฟ้า, แบตเตอรี่

อุปกรณ์ขนสง่ รถยนตแ์ละอุปกรณ์อะไหล่ เครื่องบนิ

สถานีจดัจาํหน่ายผลติภณัฑอ์าหาร อาหารแช่แขง็, เบยีร,์ ไวน์

สถานีจดัจาํหน่ายสารเคมี ตวัแทนจาํหน่ายสารเคมี

ผลติภณัฑก์ารเกษตร การคา้สง่และคา้ปลกีผลติภณัฑก์ารเกษตร

ตวัแทนจาํหน่ายก๊าซโปรเปน การคา้สง่และปลกีก๊าซโปรเปน

โกดงัเกบ็สนิคา้ หอ้งเยน็, โกดงัเกบ็สารเคมี

อุตสาหกรรมปรบัปรุงคุณภาพนํ้า อุตสาหกรรมนํ้าดื่ม

โรงงานบาํบดันํ้าเสยี ระบบระบายนํ้า, โรงบาํบดันํ้าเสยี, โรงงานบาํบดักากของเสยี

อุตสาหกรรมผลติไฟฟ้า โรงงานผลติไฟฟ้า

ผูใ้ชโ้ปรเปน โรงงานขนาดใหญ่, สถาบนัขนาดใหญ่, ศนูยก์ารคา้

องคก์รของรฐั การตดิตัง้อุปกรณ์ดา้นการทหาร, การตดิตัง้อุปกรณ์ดา้นการพลงังาน

11

เอกสารอ้างอิง

1. US.EPA, Risk Management Program Guidance for

Offsite Consequence Analysis, EPA 550-B-99-009,

United States Office of Solid Waste, Environmental

Protection and Emergency Response, April 1999

2. Hazardous Installation (Notification and Survey)

Regulations 1978, Schedule of Hazardous

Substances (Courtesy of H.M. Stationary Office)

12

I. การจาํแนกเหตกุารณ์หรืออบุตัิเหตทุี่อาจจะเกิดขึน้

กลุ่มที่ 1 สารพิษ

กลุ่มที่ 2 สารพิษร้ายแรง

กลุ่มที่ 3 สารที่ไวต่อปฏิกิริยาเคมี

กลุ่มที่ 4 สารอื่นๆ

Hazardous Installation (Notification and Survey)

Regulations 1978, Schedule of Hazardous

Substances (Courtesy of H.M. Stationary Office)

http://www.opsi.gov.uk/

13

ปริมาณ การครอบครองที่ควรจะมี การประเมิน

กลุ่มที่ 1 สารพิษ

คลอรีน 100 ตนั

อะคริโรไนตริล 200 ตนั

ไฮโดรเจนไซยาไนต ์ 200 ตนั

คารบ์อนไดซลัไฟด ์ 200 ตนั

ซลัเฟอรไ์ดออกไซด ์ 200 ตนั

แอมโมเนีย 1000 ตนั

14

กลุ่มที่ 2 สารพิษร้ายแรง

สารพิษที่เป็นของแขง็และของเหลวที่ 1 กิโลกรมั

ปริมาณที่ทาํให้เสียชีวิตได้ตํา่กว่า 1 มิลลิกรมั

สารอื่นที่มีพิษอย่างเดียวกนักบัข้างต้นแต่ 1 กิโลกรมั

ปรากฏอยู่ในอากาศหรือมีสภาพเป็นกา๊ซ

ปริมาณ การครอบครองที่ควรจะมี การประเมิน

15

กลุ่มที่ 3 สารที่ไวต่อปฏิกิริยาเคมี

ไฮโดรเจน 20 ตนั

เอททีลีนออกไซด ์ 50 ตนั

โปรปิลีนออกไซด ์ 50 ตนั

ออแกนิคสเ์ปอรอกไซด ์ 50 ตนั

สารประกอบไนโตรเซลลโูลส 500 ตนั

แอมโมเนียมไนเตรท 5000 ตนั

ปริมาณ การครอบครองที่ควรจะมี การประเมิน

16

กลุ่มที่ 4 สารอื่นๆ

แอลพีจี คือ โปรเปน บิวเทน และ 300 ตนั

สารผสมของสารทัง้สอง

กา๊ซติดไฟเกบ็ที่อณุหภมูิตํา่มีจดุเดือด 500 ตนั

ตํา่กว่า 0 oซ ที่ความดนับรรยากาศ

ที่ไม่จดัอยู่ใน 3 กลุ่มข้างต้น

ปุ๋ ยเคมี 5000 ตนั

โฟมพลาสติก 5000 ตนั

ปริมาณ การครอบครองที่ควรจะมี การประเมิน

17

II. การลาํดบัขัน้ตอนการเกิดอบุตัิเหตรุ้ายแรง

2.1 จาํแนกแบบของการรัว่ไหลของสาร

* สถานะของสารขณะรัว่ไหล

* รปูแบบของการรัว่ไหล เช่น ขนาดของรรู ัว่

* หาอตัราการรัว่ไหล

2.2 อธิบายเหตกุารณ์ที่อาจเกิดขึน้

* เป็นการอธิบายลาํดบัเหตกุารณ์ที่จะทาํให้เกิด

อบุตัิเหต ุ ร้ายแรง

18

วิเคราะหข์ัน้ตอนการเกิด

พิจารณาเหตกุารณ์ที่สามารถเกิดขึน้ได้

Flammable ?

Explosive ?

Toxic Effects? from releases of Liquids and/or Vapours

อตัราการรัว่ไหล

GAS DISPERSION / POOLS

FLAMMABLE & TOXIC EFFECTS

19

1.ลาํดบัขัน้ตอนเหตกุารณ์

ถงัความดนัเกบ็วตัถไุวไฟ

20

2. ลาํดบัขัน้ตอนเหตกุารณ์

รัว่ไหล

21

3. ลาํดบัขัน้ตอนเหตกุารณ์

DISPERSION

22

4. ลาํดบัขัน้ตอนเหตุการณ์

เวลากลางคืน

23

5. ลาํดบัขัน้ตอนเหตกุารณ์

IGNITION

24

6. ลาํดบัขัน้ตอนเหตกุารณ์

Wind Direction

Speed/ Stability Categories

Day/Night

Time dependent ignition

Various risk indices

Every Case modelled

25

III. วิเคราะหผ์ลที่เกิดขึน้

- การประมาณอตัราการรัว่ไหล และรปูแบบ

การรัว่ไหล

- การประมาณความเข้มข้นจากการฟุ้ ง

กระจายของกา๊ซ

- การประมาณผลเนื่องมาจากความร้อนจาก

การลกุติดไฟของสารติดไฟ

- การประมาณผลจากการระเบิด

26

3. ผลเนื่องมาจากความเป็นพิษ

จากการแพร่กระจายของสาร

สมการทาํนายการฟุ้ งกระจายของสาร

ประมาณการเคลื่อนที่และขยายของเส้นความเข้มข้นของสารนัน้ที่เป็นระดบัอนัตราย

Isopleths ตามเวลาตัง้แต่เกิดอบุตัิเหต ุ

27

3.1 การประมาณความเข้มข้นจากการฟุ้ งกระจายของกา๊ซ

1. Short Term Exposure Limits (STEL) -implicit time interval of 15 minutes2. Immediately Dangerous to Life and Health limit (IDLH) -implicit interval of 30 minutes3. Emergency Response Planning Guideline (ERPG) -concentrations have a 60-minute implied exposure timeThe ERPG-1 is the maximum airborne concentration below which it is believed that nearly all individuals could be exposed for up to 1 hr without experiencing other than mild transient adverse health effects or perceiving a clearly defined, objectionable odor.

The ERPG-2 is the maximum airborne concentration below which it is believed that nearly all individuals could be exposed for up to 1 hr without experiencing or developing irreversible or other serious health effects or symptoms which could impair an individual's ability to take protective action.

The ERPG-3 is the maximum airborne concentration below which it is believed that nearly all individuals could be exposed for up to 1 hour without experiencing or developing life-threatening health effects.

28

3.2 การประมาณผลเนื่องมาจากความร้อนจากการ

ลกุติดไฟของสารติดไฟ

1. Pool Fire

29

3.2 การประมาณผลเนื่องมาจากความร้อนจากการ

ลกุติดไฟของสารติดไฟ

2. Jet Fire

30

3.2 การประมาณผลเนื่องมาจากความร้อนจากการ

ลกุติดไฟของสารติดไฟ

3. BLEVE หรือ Fireball

31

3.2. ผลจากความร้อนเนือ่งจาก การติดไฟของสารติดไฟ

ความร้อน

(KW/m2)

ผล

1.6

4.0

5.0

12.5

37.5

ระดับที่ทนไม่ได้

เกิดอาการไฟลวกในขั้นแรก

ระดับมีผลกระทบ (US.EPA Criteria)

ไม้เริ่มติดไฟ ยาง พลาสติกจะหลอม

อุปกรณ์ในบริเวณนี้ถูกทําลายทั้งหมด

32

3.2. ผลจากความร้อนเนือ่งจาก การติดไฟของสารติดไฟ

ความร้อน

(KW/m2)

เวลา(วินาที)ที่ทําให้เกิด %เสียชีวิต

1% 50% 99%

1.6

4.0

12.5

37.5

500 1300 3200

150 370 930

30 80 200

8 20 50

33

3.3. ผลจากการระเบิด

ความดัน

(กิโลปาสคาล) ผล

4

7

14

35

- 90% ของหน้าต่างจะสั่นและส่วนน้อยจะแตก

- กระจกจะแตก กระเบื้องหลังคาจะหลุดออก

- บ้านบางส่วนจะเสียหาย(แต่ยังซ่อมแซมได้)

ฝาถังเก็บน้ํามันจะ ถูกทําลาย

- บ้านจะถูกทําลายสิ้นเชิง อุปกรณ์ในโรงงาน

ถูก ทําลาย เชื้อเพลิงในถังเก็บรั่วไหล

34

IV การวิเคราะหโ์อกาสที่จะเกิดอบุตัิเหตรุ้ายแรงนัน้

เครือข่ายการต่อเนื่องของความผิดพลาด

(Fault Trees)

เครือข่ายการต่อเนื่องของเหตกุารณ์

(Event Trees)

จากข้อมลูเฉพาะที่ทราบแน่ชดั

35

การประเมินความเสี่ยง - Risk Assessmentการบง่ชี้อนัตราย - Hazard Identification

วิธีการและเครื่องมือในการบง่ชี้อนัตราย

- Checklist

- What - If Analysis

- HAZOP study (Hazard and Operability Study)

- Fault Modes and Effects Analysis (FMEA)

- Event - tree Analysis

หมายเหต ุเฉพาะที่ระบไุว้ในประกาศกระทรวงฯ ฉบบัที่ 3 พ.ศ. 2542

36

Fault Event

TOP Event

Fault Event

UndevelopedEvent

Fault Event BasicEvent

BasicEvent

1

พิจารณาจาก Fault Treeพิจารณาจาก Fault Tree

37

ตวัอยา่ง Fault Treeตวัอยา่ง Fault Tree

Motor Overheats

TOP

Basic Motor Failure(Overheated)

1

Excessive Currentto Motor

A

Switches Failto Open

B

Basic PowerSupply Failure(Power Surge)

4

Switch 1 Failsto Open

2

Switch 2 Failsto Open

3

38

ตวัอย่าง

39

ตวัอย่าง

40

Footprint - overlaid on map

41

BLEVE Radii overlaid on map

42

BLEVE Radii overlaid on map

43

แหล่งข้อมลูทางด้าน การวิเคราะหอ์นัตรายร้ายแรง

44

แหลง่ขอ้มลูทางดา้น Accidental Release Modeling

www.epa.gov/ceppo/cameo/

45

แบบจาํลองทางคณิตศาสตรใ์นรปูของ โปรแกรม

คอมพิวเตอร์

WHAZAN( World Bank Hazard Analysis)

DEGADIS

SLAB

PHASE

Breeze Haz

46

หลกัการวิเคราะหค์วามเสี่ยงจากอบุตัิเหตรุ้ายแรง

เป็นวิธีการทาํนายทางวิทยาศาสตร์

ผลที่ได้ขึน้อยู่กบัสมมติฐานที่ใช้ คณุภาพของทัง้ข้อมลู

และแนวคิดของผูว้ิเคราะห ์

จดุเริ่มต้นที่ร่วมกนัทัง้ 3 ฝ่าย

วิธีสาํหรบัภาคราชการในการศึกษาปํญหา

การเตรียมการที่เชื่อถือได้ระดบัหนึ่ง

47