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    化工园区及其生产装置安全问题探讨.pdf

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    化工园区及其生产装置安全问题探讨.pdf

    薛祖源 化工园区及其生产装置安全问题探讨 3 化工园区及其生产装置安全问题探讨 薛祖源 中国天辰工程有限公司 天津300400 摘要 化工园区很多生产装置、辅助设施与罐区等集聚在一起,安全问题十分重要,介绍国内外安全评 价发展。国外强调提高本质安全水平和对全员进行安全文化教育来防止事故发生,已普遍采用危险及可操作性 研究HAZOP方法进行分析研究并认为行之有效。 关键词 化工园区本质安全 危险及可操作性研究安全系统工程 化工园区是由很多化工企业或化工生产装置 及储罐等设施组合而成的工业基地。因装置多, 设备、管道密集,所用原料和产品种类多,储量 又较大,往往是重大危险源的聚集地,一旦园区 内某一个装置发生事故,则会波及周边,并可能 会造成一系列事故发生。据不完全统计现国内大 小化工园区已达到1200多个,为世界之最。这些 园区的建成和发展诚然对促进当地的经济发展起 到一定作用,但同时也会给化工园区整体安全带 来新的问题,尤其是一些中小型园区对安全不注 意,企业自身内部会存在一些危险及有害因素, 往往会使企业相互之间、企业与周围环境间产生 一定的相互影响,所以化工园区及其生产装置等 的安全问题依然突出。 国外对化工园区的安全是非常重视的,通过 安全规划优化园区区域的选址,使园区合理布局 并按安全容量科学规划用地,一开始就注意消除 事故隐患,实现本质安全,避免重大事故发生。 但多年来国内尚有不少园区总感觉自身发展缓慢 而无竞争优势,便出台各种“优惠政策”,以超低 的地价甚至零地价作为优惠条件来吸引投资者, 把关不严使有的重污染项目、技术不太先进的项 目进园,造成整体布局和内部管理的诸多安全隐 患。地方政府及有关部门也没有相应的法律或规 定等强制性文件出台,对园区也没有提出合理的 安全规划要求,至于园区建设者有些则无安全理 念。另一方面,一些中小企业投资者重眼前,轻 长远,总希望早建成快投产出效益,对于安全问 题则是口头上说说,常常只要企业能够人驻就可 一路开绿灯。园区缺乏总体规划,项目布局无规 可依,场地选择随意,对园区的整体安全风险没 有进行系统考虑,这样使化工园区安全就长期处 于空白状态,一旦祸种埋下,就是一个定时炸弹, 直到近几年,情况才略有好转。 化工园区的建设应先编制规划,并在充分对 市场调研的基础上提出产品方案且要有一定特色, 如以什么原料为主来考虑下游的产业链延伸,这 样在规划编制厂区布局时一并考虑安全问题。 当园区初具规模后,如拟进一步扩大则可按 国外经验进行风险后评估,找出一些可能产生的 危险因素,采取补救措施及加强安全管理亦是可 取的。 化工园区内各化工生产装置在动工建设前, 应要求在项目详细设计阶段采用HAZOP法分析, 从其生产工艺流程、关键部位及所用物料的性能 等进行详细分析,然后对不妥之处进行改进,以 避免造成生产时发生事故造成人员和财产的损失。 同时建立应急救援体系及应急预案,一旦事故发 生时使危害最小化,尽可能减少不必要的损失。 总之要把安全问题放在首位,决不能因安全 而影响化工园区的可持续发展。 1 国内外安全评价概况[ ] 1.1 国外 国外20世纪60年代起由于制造业大力发展, 系统安全理论应运而生,逐渐形成安全系统工程 薛祖源副院长兼总工程师,国家级高级工程师,教授级高级工程师,化工部优秀设计师,政府特贴专家。曾任天津市政府历届咨 询委员会委员。1951年毕业于上海交通大学化工系。 啼 论一 评一 , , v , 4 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2013,235 的理论和方法,1969年首先在军事工业被采用, 美国国防部批准颁布了最具代表性的系统安全军 事标准系统安全大纲要点MILSTD一882, 对实现系统安全的目标、计划和手段,包括设计、 措施和评价,提出了具体要求和程序。1977年和 1984年又进行了修改,并在世界安全和防火领域 产生巨大影响,迅速被日本、英国和欧洲等国家 引进使用,范围不断扩大,陆续推广到航空航天、 核工业、石化、化工等领域。 1964年,美国道化学公司按化工生产的特点, 开发出“火灾、爆炸危险指数评价法”,到1993 年已发展成第7版。它是以工艺单元重要危险物质 在标准状态下的火灾、爆炸或释放出危险性潜在 能量大小为基础,同时考虑工艺过程的危险性, 计算工艺单元火灾爆炸指数,确定危险等级进而 确定安全政策措施。 1974年英国帝国化学公司ICI蒙德 Mond部在道化学公司评价方法基础上,引进了 毒性概念,并发展了某些补偿系数,提出了“蒙 德火灾、爆炸、毒性指标评价法”。 1976年日本劳动局颁布了“化工厂六阶段安 全评价法”。 由于安全评价在减少事故、特别是减少重大 恶性事故方面取得了巨大成效,所以许多国家政 府和生产经营单位都愿投入相应资金来进行安全 评价。 现多数工业发达国家已将安全评价作为工厂 选址、设计、工艺流程、事故预防措施及制订应 急计划的重要依据。 1.2 国内 由于近年曾多次发生火灾、爆炸、毒性泄漏 等重大事故,许多大中型生产经营单位和行业管 理部门高度重视安全工作。 原化工部劳动保护研究所曾在吸收道化学公 司“火灾、爆炸危险指数评价法”的基础上提出 了化工厂危险程度分级方法。 1991年国家“八五”科技攻关课题中,将安 全评价方法列为重点攻关项目,由原劳动部劳动 保护科学研究所等单位完成的“易燃、易爆、有 毒重大危险源辨识评价技术研究”,并将重大危险 源评价分为固有危险l生评价和现实危险性评价。 自1988年起,一些较早实施建设项目“三同 时”的省、市,即按原劳动部的有关规定,并借 鉴国外安全性分析、评价方法的基础上,开始进 行建设项目的安全预评价。安全预评价工作随着 建设项目“三同时”工作的开展而向纵深发展。 最近国家安监总局根据国外的经验,正推进 采用危险和可操作性研究HAZOP分析方法, 使之得到普及应用,并组织人员培训,而认为这 已是被全球工业界已广泛应用的工艺危险分析方 法之一。目前已有大唐内蒙古多伦煤化工460kWa 煤制聚丙烯,近悉已安全运行500天。现很多企业 开展HAZOP分析,均取得最大的安全效益。 2提高本质安全以防止事故发生 H] 所谓本质安全是指化工工艺过程、设备、设 施或技术含有内在的可以从根本上防止发生事故 的功能。对化工园区化工生产装置十分强调“本 质安全”,并应用HAZOP方法,来协助化工企业 提高其本质安全水平,增强对事故防范的掌控 能力。 如德国路德维希港巴斯夫公司化工园区内拥 有3套光气反应器装置,光气总产量为6.1 Wh, 平时厂区内有3万人在作业。邻近居民区的居民总 数可达2l万多人,其中最近的居民点距光气装置 不足1200m,该公司总部办公楼距最近的光气生产 装置不到200m。按国内安全距离规定,光气装置 的安全距离至少要达到1500m。巴斯夫首先对聚氨 酯工艺流程进行革新,不再设置光气储存,从光 气的生产到下游产品的使用直接采用管路连接, 全流程实现自动化控制,按需生产,从而减少了 因光气储存或长距离输送而产生的危险源量。 巴斯夫的光气装置还采取了二级防控措施, 一级措施是反应器装置、管线材质、监测设备的 选用上严格按照设计要求进行制造、安装以保证 生产过程不会发生光气泄漏;如若发生泄漏,则 立即启动二级防控措施,也就是巴斯夫光气装置 外围又加了一层坚固的水泥安全壳,从而保证泄 漏出来的光气仍然可以控制在安全壳内。倘发生 光气泄漏立即启动相应的应急措施,将光气在安 全壳内进行回收和喷淋处理,以保证安全壳顶端 泄漏出来的光气量也可以达到欧盟规定的安全 标准。 薛祖源 化工园区及其生产装置安全问题探讨 5 巴斯夫凭借多年的生产管理经验已建立起一 套严谨的安全管理措施,完善的应急响应体系, 制定全球统一的操作管理规程以及严谨的人员选 拔和培训方案,以保证装置日常操作的准确性。 因此国外的经验,提高生产装置的本质安全 水平,是保证安全核心的根本,值得我们借鉴。 3 HAZOP分析可筛出安全隐患 当前国外被普遍广泛采用的是危险和可操作 性研究HAZOP Hazard and operability study来对 工业设施及装置进行分析研究,我国安监总局近 来亦在推进这一分析方法。现HAZOP分析已被全 球工业界广泛应用的工艺危险分析方法,是危险 化学品领域排查事故隐患、预防重大事故的重要 工具和有效手段之一。 企业安全的最大隐患是不知道隐患在哪里, 据悉HAZOP分析方法,能够帮助企业系统地查找 安全隐患。 英美等国近半个世纪的实践证明,HAZOP分 析研究能大幅降低化工过程重大事故率。现国外 很多知名工程公司如BP公司、菲利浦公司,壳牌 公司等均大力推广应用HAZOP分析进行安全方面 的审查。 可是我国过去对安全检查、隐患排查主要采 取对标式,检查表式的检查。虽然这些方法现在 依然有效且简单,但与HAZOP方法相比,其系统 性和全面性就显得不够。而应用HAZOP方法,能 帮助化工企业提高本质安全水平,增强对事故防 范的掌控能力。 国内某公司煤化工460kt/a煤制聚丙烯装置, 在调试阶段,运用HAZOP分析方法对各项工艺流 程、设备设施、本质安全程度等方面进行排查, 将调试过程、重点设备、辅助过程等划分为若干 个作业活动和近200个作业步骤,进行危险辨识, 共识别出中度风险近254项,随即进行逐项整改, 保证了装置顺利投产。 近些年国内石化行业中的外资和合资企业都 在运用HAZOP分析方法来排查事故隐患,改善企 业安全环境。 HAZOP分析方法要得到推广运用,受一些传 统思维的束缚和影响,认为老方法简单好用,但 却没有意识到当前化工技术的不断发展,工艺更 先进,化工过程则越来越复杂,而利用老方法已 难适应现代工业发展的要求。 用好这方法,除需要企业转变思路,还需要 相关部门和有志于推广HAZOP分析的专家和企业 一起,来解决HAZOP分析运用中可能出现的一些 困难。我国运用HAZOP分析的时间还不长,缺乏 经验积累,眼下除一些大型企业运用外,中小企 业由于缺乏相应的人才和技术知识,故运用并不 积极。这就需要相关机构和专家对这种方法进行 必要的创新,比如开发中小企业和简单装置运用 的简化版,使其能够让更多的人更快地掌握。 4外资化工企业的安全文化教育 化工生产的特点是高温高压、有毒有害、易 燃易爆,事故易发,然而一批外资企业通过长年 投人与实践,以建设各有特色的强势安全文化为 支撑,努力做到本质安全,并实现了零事故的目 标,其先进理念、做法和经验很值得国内同行 借鉴。 拜耳材料科技公司的企业文化首要组成部分 即一切行为都不能够受到伤害为代价,也是每一 个员工耳熟能详的话语,通过各种形式让每一位 员工都受到安全培训、开展安全奖评选活动,同 一日全世界对所属企业开展安全教育,在中国员 工还专门抽出时问进行安全日的员工活动,包括 防火演习、安全优化会议、安全先进工厂与个人 评比;所有工厂里的员工还会收到HSE安全手册 和安全小礼品等,以努力实现零事故率。在拜耳 上海一体化基地的操作现场有许多以电子海报的 形式呈现的图表,使操作工可精确地知道如何识 别紧急情况,为减轻危险,采取何种安全措施来 防范事故发生。 道化学在2015年可持续发展目标中提出了环 境健康与安全EHS的主要考核指标,并将各 项指标分解到每年、每个季度、每个月、每个团 队和员工能够明确自己的可持续发展的目标在 哪里。 注重细节防患于未然是道化学安全文化的重 要特点之一。大事故往往是缘于一个小小的疏忽, 公司鼓励员工进行未遂事故汇报,从可能的化学 品泄漏,到任何小事故都不放过。道化学全球160 多个国家和地区的工厂员工,每天早上都会在安 6 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 4-Y-设计2013,235 全生产早会中,讨论当日安全生产的计划,了解 当日即将操作的每个程序潜在的危险及作业危机 预案。 塞拉尼斯Celanese公司在开展安全文化教 育中认为所有事故是可以预防的,公司上下都将 安全视为业务发展的重中之重。 “保持安全”是该公司企业安全文化的物色, 其含义是努力使安全成为企业价值观,鼓励所有 员工把自己视为推动安全行为的领导者。通过前 期评估、危害清单、培训、联盟理事会,现场评 估和年度考核,塞拉尼斯安全业绩大幅提升,在 2007年至2011年期间已减少了77名的承包商严 重伤害事故,2011年来,公司进入安全建设阶段, 又推出一套新的操作工具,目标是进一步减少承 包商伤害事故,并将安全文化渗透到承包商。 塞拉尼斯公司相信所有的事故都是可以预防 避免的,通过评估和努力改进生产流程,主动控 制任何化学品泄漏、火灾、爆炸等的危险事故风 险,可以实践零事故和零缺陷,所有工厂都制定 了全面责任和问责计划,每年都会对大量员工进 行工艺过程安全技术的内部课程培训,公司还建 立了工艺过程安全管理体系。 目前,塞拉尼斯的“持续监控工艺过程安全 和环境规范”已通过由塞拉尼斯技术专家、EHS 团队以及第三方机构进行的定期审查,并确定了 需要改进的地方。同时,该公司实施全球产品监 管风险管理的改进流程,在所有多个产品应用的 开发中,进入市场前,必须实施主流程时,以确 保塞拉尼斯产品和相关流程不会给员工、客户、 承包商、消费者造成任何不合理的风险。 5搞好园区的安全生产意见[1 -15] 根据国外和国内一些先进的大型园区的经验, 提出以下几点有关安全方面的意见作参考。 1以往工业园区的规划,多重视产业、产 品的规划,对环境评价与职业安全卫生也能给予 足够重视,而安全评价不足,易形成潜伏诸多的 不安全因素。现新建的一些化工园区已开展了园 区整体安全评价的试点。如天津南港工业区是我 国第一个在开发初期就着手进行安全规划的化工 园区。由天津开发区安监总局委托国家安监总局 研究中心和石化联合会承担南港工业区一期安 全规划编制工作,并委托上海伊尔姆公司承担 安全规划编制过程中的咨询服务与国际对标工作。 由于国家层面没有对化工园区安全规划提出 统一规划要求,所以就使得各园区只能各自为阵, 甚至差异很大。为此从行业的角度来看,建议国 家应尽快出台化工园区安全规划要求,使得园区 的安全规划能有法可依。 2园区建设必须从设计源头把住安全关。 在设计时采用安全系统工程Safety System Engi. neering方法来识别、分析、评价工程系统中的危 险眭,提出相应的安全措施,调整工艺结构,设 备类型等因素的设计,使工程项目可能发生的事 故和隐患得到控制,将发生事故的概率降到最低, 并使工程的安全性达到最佳状态。 近几年在吉林、南京、兰州、大连和石家庄 等石化企业先后发生多起化工装置、原油和化工 储罐火灾爆炸的特大事故。分析认为,虽然多数 原因是生产管理和操作不当造成的,但也发现由 于在最初项目设计阶段存在的诸多缺陷,导致了 日后生产企业在运行中不可避免的出现很多安全 隐患。 为此国家安监总局提出要加强设计安全监督 管理来提高化工生产防范事故能力并从以下四方 面重点开展工作①建设项目设计单位要按照 化工建设项目安全设计管理导则AQ/T3033 2olo的要求开展初步设计和施工图设计安全审 查要通过HAZOP的审查;②要把建设项目设 计安全审查和安全生产行政许可结合起来;③要 求各设计单位严格遵守各种安全标准及规范; ④安全监管部门要会同住建部加强危化品建设项 目安全设计监督管理,对由于设计不完善造成生 产安全事故的要依法严肃追究设计单位的责任。 以上这些要求作为设计单位及化工企业等则必须 认真执行。 不抓设计安全而只抓生产安全是很不够的, 如设计出来的方案本身就存在大量的危险源,留 给生产企业的工人和技术人员来解决是很困难的, 等设计完成后再抓安全就来不及了,必须要从源 头开始抓好设计,把安全工作向前移,尽最大可 能杜绝前期设计中的不安全因素,这也是本质安 全设计审查的要点。 3入园区的危化品生产及储存设施要考虑 薛祖源化工园区及其生产装置安全问题探讨 7 园区的安全容量。所谓安全容量乃是园区里危化 品企业、高危企业需有总量控制。即使每个进园 区的企业都符合国家标准,但放在一起并不一定 就安全。总之,安全没有容量本身就是个问题。 比如某个化工园区有1 1个剧毒品光气的生产装置, 一共几十万吨,同处一个园区内,或许单个的企 业在安全评价上都没有问题,但是这么多企业安 置在一起的风险就大了。 天津经济技术开发区安全监督局制订了一份 天津南港工业区一期安全消防国内国际化工园区 对标报告。在这个对标中,天津以上海化工园 区、新加坡裕廓工业园、德国勒沃库森化工园、 日本千叶石化基地等作为安全规划的准绳,在总 体规划与布局、园区管理、企业安全管理及重要 设备等几十个方面进行了对照。与国内外先进成 熟化工园区对标,不失为解决国内部分工业安全 评价与管理方面经验不足的好办法。 4建议有关部门联合组织对现有的化工园 区以往没有作过安全评价的进行排查及补课。国 内尤其有不少中小型化工园区,在建设初期尚未 进行安全评价,特别是有危化品生产的装置密集 的园区进行安全评价排查和补课,提出安全对策 建议是很有必要的。从而为园区日后安全生产提 供科学依据来消除一切隐患,这是安全管理的需 要。石化联合会园区工作委员会还可定期组织各 园区安全管理的经验交流、评比并给予奖励等 活动。 5HAZOP分析方法要学好、用好,以便全 面应用推广来筛出安全隐患。HAZOP是对工艺系 统存在的危险性进行识别和分析的一种好方法, 能解决化工生产工艺过程中重要的安全问题,它 适用于炼油、石油化工、化肥、精细化工等多个 领域。运用HAZOP分析方法,不仅有利于提高企 业本身安全水平,还能找出影响产品产量和质量 问题,从而减少非计划停车并提高生产效率。英、 美等国近半个世纪的实践已表明,HAZOP分析能 大幅降低化工过程重大事故率。为此,中国化学 品安全协会正全力开展HAZOP分析方法的培训, 旨在让更多的企业及设计单位了解应用这项先进 的安全技术。培训班主要任务是针对危化品领域 安全评估师、生产企业及设计单位的专业技术人 员和安全管理人员。如山东某公司从2011年就开 始了解学习HAZOP分析方法,并在2012年开始在 公司全面推广。该公司2012年起已对其17套在役 装置进行了HAZOP分析,并筛选出了5O多个安全 问题。 另根据国家安监总局通知,要求在役装置应 当每3~5年开展一次HAZOP分析。 此外,如中海壳牌、上海塞科、扬巴、福建 乙烯等大型石化项目均进行了HAZOP分析。中石 化系统内自2002年至今就组织或主持了近50个项 目的HAZOP分析。 6加快培养专业安全人才,提升企业安全 生产的软实力。安全软实力的提升是减少和杜绝 危险事故发生的有效途径,专业安全人才在企业 安全生产中扮演着至关重要的角色。据悉,国内 石化企业约2万余家,但这些企业中许多直接从事 安全生产的管理人员,有不少人员没有系统地学 习过化工工程和化工安全知识,安全管理理论与 实践经验相对贫乏;另外有相当一部分企业安全 管理人员年龄偏大、安全知识老化,难以跟上现 代化工企业安全管理工作的要求。化工企业对安 全人才的迫切需求,已引起高校和职业技术院校 的重视。近年来,随着企业需求增加和学校重视 程度不断提升,这一情况有所改观。但是,培养 的毕业生往往缺乏生产实践知识经验,为此学校、 企业及设计单位可采用交叉培训实习,取长补短 来提高理论知识及生产实践知识,尽快提升企业、 设计单位安全技术人才的实力。 7园区应建立有效应急救援机制,一旦发 生事故可使危害降到最低,并用安全新技术、新 方法、新理念“武装”石化企业。只有加强安全 技术的应用,才能为危险化学品安全生产提供强 有力的技术支撑,同时也提升石化行业的安全管 理水平。 随着我国石化工业的快速发展,各地发生危 化品安全事故也时有发生,由于处理不得当,救 援不及时,给人民生命财产造成巨大损失,为此, 可根据园区内企业生产经营状况,建立化工园区 应急中心,明确应急管理人员及其职责,要有专 职应急救援队伍和应急救援物资储备,并编制化 工园区重大事故应急预案。 应急救援工作也可调动社会力量,如宁波开 发区组建了6支由9家重点化工企业参与的应急救 8 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2013,235 援工程抢险队伍,这些队伍由宁波石化开发区管 委会统一调遣,他们定期作应急演练,使这支队 伍既有技术、有装备,又有经验。这些队伍已成 为宁波地区参与应急救援的一支重要的社会力量。 一旦发生事故,便可让危害降到最小。宁波地区 的作法亦值得其他地方园区借鉴。 8强化和提高企业全员职工的安全意识。 只要每个企业员工安全意识提高了,自身防护做 好了,应对突发事故的能力增强了,则企业的安 全生产就有了坚实的保障。 这一点要学习外资企业常年不断地对全员进 行安全意识教育,使全体员工脑子里的安全意识 扎下根。目前有一大批企业在坚持安全制度的持 续渗透中孕育出了特色的安全文化,刚柔并济, 以严谨的管理制度规范员工行为,使员工养成良 好的习惯,以文化的感染力和教育性激励员工安 全意识,提升安全责任,从而实现企业的本质 安全。 上海某公司将落实安全制度作为一项很重要 工作来抓,并建立了关键装置领导定点联系、领 导对口定点联系班组制度。根据定点及联系相关 规定,所有的领导干部必须参加联系点安全检查 和班组活动,并记录在班组工作手册,定期根据 安全环保考核清单,对责任人给予奖惩。 但现在一些中小化工企业中,虽建立了安全 生产规章制度,配备了专职安全管理机构及人员, 但制度并没有完全落实到位,机构或人员形同虚 设,有的企业制定的安全规章制度没有结合自身 生产实际,只是简单照搬国家安全生产法律法规 条文,而缺乏针对性和实用性,有的企业安全规 章制度则一成不变,早已不适合当前生产的需要。 因此,企业要想长治久安,必须重视安全, 重视安全文化建设,让安全文化渗透到生产的每 个细节,进人每个职工的心中。 参考文献 1 薛祖源.我国化工园区建设当前应重视的问题[J].现代 化工,2011,3111O一14. 2 国家安全生产监督管理总局编.安全评价第3版 [M].北京煤炭工业出版社2005. 3赵正宏.安全规划缺失化工园区安全可持续发展[J].中 国化工信息,2011.8.22第33期 4杨晓宇.国内大型化工园区发展经验浅谈[N].中国化工 报,2011.5.27第5版. 5陈丹江.HAZOP分析化工安全生产的“孙行者”[N]. 中国化工报,2013.1.17第5版. 6 I-I/C processing Aug.2011 P7579.Safety.Security and envi ronment 201 1一strategies to limit damage from a vopour cloud loss G.Allen,Allianz Global Corporate&Specialty Energy, Houston,Texas. 7任云峰.沿海沿江石化规划缺陷如何弥补一大连PX项目 引发的化工布局乱象忧虑[J].中国化工信息,2011. 8.22第33期P5. 8杨廷,马从越,苗娟.他们先进在哪儿2012石化联 合会欧洲石化园区调研考察[N].中国化工报,2012. 7.12第8版. 9杨晓宇.化工园区的集中管控降低风险[N].中国化工 报,2013.4.26第2版. 1O中国化工报2012.4.20第5版专题报道一河北省石家庄 市某化工厂硝酸胍事件发生爆炸 11胡元珏.化工设计,从源头把住安全关[N].中国化工 报,2012.4.20第5版. 12倪立君.安全系统工程在工程项目设计中的应用[J].化 工设计,201l,21,31529. 13其乐木格,韩漠,成喜峰.浅论化工园区应急救援管 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