高建超 王萬(wàn)民

中國(guó)石油天然氣第一建設(shè)公司 河南洛陽(yáng) 471023

煉廠儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究

高建超 王萬(wàn)民

中國(guó)石油天然氣第一建設(shè)公司 河南洛陽(yáng) 471023

為有效降低煉廠儲(chǔ)罐區(qū)安全隱患，杜絕事故的發(fā)生，本文闡述了煉廠儲(chǔ)罐存在的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)目前的國(guó)內(nèi)外罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)狀，從安全技術(shù)及可行性上分析了安全評(píng)價(jià)工作的發(fā)展趨勢(shì)，以及為風(fēng)險(xiǎn)消減起到的積極意義。

煉廠 儲(chǔ)罐 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

1 涉及領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)起源于20世紀(jì)30年代美國(guó)的保險(xiǎn)業(yè)。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著工業(yè)過程日趨大型化和復(fù)雜化，尤其是化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)中火災(zāi)、爆炸、毒物擴(kuò)散等重大惡性事故不斷發(fā)生，事故預(yù)測(cè)、預(yù)防工作受到重視。從20世紀(jì)60年代初，美國(guó)道化學(xué)公司公開發(fā)表“火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)方法”以來(lái)，英國(guó)、德國(guó)、日本、荷蘭等國(guó)也先后提出了多種評(píng)價(jià)方法理論。20世紀(jì)70年代中期，工業(yè)生產(chǎn)的大型化和現(xiàn)代化以及重大工業(yè)事故不斷發(fā)展，各種領(lǐng)域的安全技術(shù)受到了更加廣泛的重視。同時(shí)，控制論、系統(tǒng)論、信息論的發(fā)展和應(yīng)用，促進(jìn)了安全系統(tǒng)分析和安全技術(shù)的發(fā)展。同樣，由于煉油化工生產(chǎn)的特點(diǎn)及石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)逐漸應(yīng)用于石油化工企業(yè)的安全管理中來(lái)。

煉化裝置和管道風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)起源于美國(guó)，從上個(gè)世紀(jì)70年代開始研究，到90年代美國(guó)已把這項(xiàng)技術(shù)用到國(guó)內(nèi)許多煉油廠和油氣管線的風(fēng)險(xiǎn)管理上。風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)在美國(guó)二十多年的應(yīng)用結(jié)果表明，該技術(shù)在有效監(jiān)管煉化裝置和油氣管道的運(yùn)行狀態(tài)，減少突發(fā)性災(zāi)難事故和合理使用維護(hù)費(fèi)用等方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。

繼美國(guó)之后，世界其他工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家從上個(gè)世紀(jì)80年代后期也開始了煉化裝置和管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)的研究開發(fā)工作。如加拿大在1994年由國(guó)家能源管道協(xié)會(huì)和國(guó)家能源委員會(huì)以及加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和企業(yè)協(xié)會(huì)共同成立了一個(gè)“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指導(dǎo)委員會(huì)”，其目的是負(fù)責(zé)組織該國(guó)煉化裝置和油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)開發(fā)的實(shí)施方案，并制定了到2000年使加拿大的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)升格為全概率模型的工作目標(biāo)。目前在加拿大從事這項(xiàng)技術(shù)開發(fā)有影響的公司是NeoCorr工程有限公司，該公司在1995年成功地開發(fā)出CMI管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件后，已為加拿大的多家大型石油公司和管道輸送公司的油氣集輸管線和長(zhǎng)輸管線進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并為加拿大Amoco石油公司的酸氣集輸管線和Trans-Canada管道公司的長(zhǎng)輸管線開發(fā)了風(fēng)險(xiǎn)管理專用軟件。

我國(guó)自1995年經(jīng)有關(guān)人士將國(guó)外風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)引介過來(lái)后，近年來(lái)西南石油學(xué)院的科技人員通過積極探索這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用途徑，曾先后完成了中油股份管道公司和西南油氣田分公司的多項(xiàng)科研課題，已開發(fā)研制出“在役輸氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件”，并在西南油氣田分公司的多條管線上得到成功應(yīng)用。另外，還建立了一套“油庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系”。但總的形勢(shì)表明目前仍處于研究起步階段。因此，建立我國(guó)煉化裝置和油氣管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系和開發(fā)研制適合中國(guó)國(guó)情的煉化裝置和管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件的工作仍需我國(guó)科技人員持之以恒地不懈努力。

2 制約生產(chǎn)發(fā)展的主要和關(guān)鍵因素

煉油化工企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)是高溫、高壓、易燃、易爆，特別是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的過程日趨規(guī)模化、復(fù)雜化和高度自動(dòng)化，給煉油化工企業(yè)的生產(chǎn)提出了更高的要求。為了有效的控制事故風(fēng)險(xiǎn)，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，廣大的安全管理工作者一直在這一課題上力求一種科學(xué)的安全管理手段，在企業(yè)內(nèi)部實(shí)施HSE管理體系。該體系以安全系統(tǒng)工程的理論為基礎(chǔ)，從事故源頭抓起，通過全員參與危險(xiǎn)因素的識(shí)別，針對(duì)識(shí)別出的危險(xiǎn)因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，制定相應(yīng)的目標(biāo)和表現(xiàn)準(zhǔn)則，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)緩解措施，并制定重大風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)急計(jì)劃，最后通過審核，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的不符合項(xiàng)，采取糾正措施，從而控制事故發(fā)生的可能性，使之構(gòu)成了一條HSE管理體系的主線，這也就確定了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)在HSE管理體系中的核心作用。因此，在建立HSE管理體系中，必須緊緊抓住這條主線，一步一個(gè)腳印踏踏實(shí)實(shí)地做好這項(xiàng)工作。

HSE管理是以隱患管理為主的管理方式，側(cè)重于預(yù)防為主，重點(diǎn)對(duì)發(fā)生的隱患進(jìn)行管理，尤其是在石油工業(yè)的HSE管理中，有大量的表格對(duì)隱患進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析研究，并成為HSE管理文件的一部分。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)就是通過對(duì)隱患的識(shí)別和控制，將事故風(fēng)險(xiǎn)降低到一個(gè)較低的可承受的水平，從而實(shí)現(xiàn)工作場(chǎng)所的隱患管理和控制。由于存在人的不安全行為因素，有可能使工作場(chǎng)所因?yàn)樽鳂I(yè)人員的活動(dòng)而發(fā)生事故，對(duì)于不安全行為因素進(jìn)行評(píng)估和管理，可以提高企業(yè)管理水平，改進(jìn)工作，減少不必要的隱患。例如歐洲的一家煉油廠，經(jīng)過對(duì)事故中人為因素的分析，決定提高工廠的自動(dòng)化，減少人員。該廠內(nèi)推行計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制之后，煉油流程完全由位于數(shù)里以外的控制中心調(diào)整控制，白天只有少數(shù)幾個(gè)工人在廠內(nèi)做一些管理和維護(hù)工作，從根本上杜絕了人的不安全行為因素。

3 申請(qǐng)立項(xiàng)建議及實(shí)現(xiàn)可能性

石化裝置和管道風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)是上個(gè)世紀(jì)70年代從美國(guó)興起的一項(xiàng)完整性評(píng)價(jià)新技術(shù)，近幾年被逐步引介到我國(guó)，目前已引起世界許多國(guó)家的關(guān)注和重視，并成了在役裝置、生產(chǎn)系統(tǒng)和油氣管道安全管理的熱門研究課題。該技術(shù)以誘發(fā)安全事故的各種因素為依據(jù)，以影響因素發(fā)展成危險(xiǎn)的可能性為條件，以事故后果造成的綜合經(jīng)濟(jì)損失為評(píng)估指標(biāo)能夠?qū)υ谝垩b置、生產(chǎn)系統(tǒng)和油氣管道的安全程度作出綜合評(píng)價(jià)。其評(píng)價(jià)結(jié)果能讓管理者掌握裝置、生產(chǎn)系統(tǒng)和油氣管道的完好程度和提前了解它們的危險(xiǎn)地段，以便合理地分配維護(hù)資金，從而變盲目被動(dòng)維修為預(yù)知性主動(dòng)維修。這不僅做到了維護(hù)費(fèi)用的優(yōu)化使用，而且最大程度地減少了裝置、生產(chǎn)系統(tǒng)和油氣管道發(fā)生突發(fā)性事故所造成的綜合經(jīng)濟(jì)損失。因此，這項(xiàng)技術(shù)自上個(gè)世紀(jì)70年代在美國(guó)首先使用以來(lái)，很快在世界各國(guó)得到了推廣應(yīng)用，并在世界許多裝置、生產(chǎn)系統(tǒng)和油氣管道系統(tǒng)中獲得了很好的應(yīng)用效果。

在煉廠的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中，儲(chǔ)罐區(qū)是非常重要的部分。保證儲(chǔ)罐區(qū)的安全生產(chǎn)，杜絕事故的發(fā)生，是煉廠的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的核心工作，因此有必要對(duì)煉廠儲(chǔ)罐區(qū)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

3.1 在對(duì)煉廠儲(chǔ)罐區(qū)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，需要完成三方面的技術(shù)工作

（1）確定煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故的因素

從大量煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故分析報(bào)告的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，導(dǎo)致煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故的因素主要有內(nèi)腐蝕、外腐蝕、施工損傷、焊接缺陷、接頭缺陷和第三方破壞等。針對(duì)一個(gè)確定煉廠的儲(chǔ)罐區(qū)，我們必須通過資料調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)分析等手段來(lái)確定從煉廠儲(chǔ)罐區(qū)的設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)行管理的全過程中引起煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故的外界干擾因素及其對(duì)煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故的影響程度。

（2）因素誘發(fā)煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故的可能性

在前面所列舉的所有引起煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故的因素中，除腐蝕、超壓和第三方破壞三類因素是變化、發(fā)展的外，其余事故因素都是在煉廠儲(chǔ)罐區(qū)建成后就已經(jīng)存在的，并且一般沒有太大的變化（鋼材中的可擴(kuò)展裂紋除外）。所以根據(jù)事故“浴盆”曲線所反映的規(guī)律，這些不變事故因素容易誘發(fā)投運(yùn)初期的煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故，而可變事故因素則主要在煉廠儲(chǔ)罐區(qū)使用的中、晚期誘發(fā)煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故。

隨著煉廠儲(chǔ)罐區(qū)使用時(shí)間的延長(zhǎng)，象腐蝕這類發(fā)展因素是必然會(huì)導(dǎo)致煉廠儲(chǔ)罐和管線穿孔或破裂的事故發(fā)生，所以在煉廠儲(chǔ)罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中腐蝕因素是作為重點(diǎn)來(lái)分析的。由于影響腐蝕進(jìn)程的因素十分復(fù)雜，且評(píng)價(jià)所面對(duì)的油罐和管道一般不處于自然腐蝕過程中，所以油罐和管道腐蝕速率的研究是評(píng)定腐蝕因素誘發(fā)油罐和管道事故可能性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前解決這一課題的辦法有智能清管檢測(cè)技術(shù)、室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)掛片對(duì)比分析技術(shù)。

第三方破壞和超壓這兩種因素誘發(fā)的油罐和管道事故具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，這兩種因素的概率模型需要通過大量的歷史資料調(diào)查方可確定，國(guó)外通過管理機(jī)構(gòu)組織采集油罐和管道的運(yùn)行歷史參數(shù)和事故發(fā)生率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的目的就是為了對(duì)一些隨機(jī)事故因素建立值信度高的概率模型。

（3）估計(jì)煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故造成的后果

估計(jì)事故造成的后果是煉廠儲(chǔ)罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的重要環(huán)節(jié)。煉廠儲(chǔ)罐區(qū)事故所造成的損失一般可從人身安全、財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境影響和信譽(yù)損失四個(gè)方面來(lái)考慮。其中財(cái)產(chǎn)損失在這四個(gè)之中是最容易估計(jì)和有明確標(biāo)準(zhǔn)的；人身傷亡和環(huán)境污染兩方面的損失計(jì)算與各國(guó)社會(huì)的價(jià)值觀取向關(guān)系密切；相比之下，信譽(yù)損失是最難估計(jì)的損失，因?yàn)樗婕暗奖姸嗟纳鐣?huì)因素和政治因素。目前世界各國(guó)普遍采用的評(píng)分指標(biāo)體系評(píng)價(jià)法采用泄漏影響系數(shù)來(lái)間接估算事故造成的后果，避免了直接估算人身安全、財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境影響和信譽(yù)損失這幾方面的量化值的困難，從而大大節(jié)省了煉廠儲(chǔ)罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的技術(shù)成本。

3.2 技術(shù)關(guān)鍵及解決途徑

本項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵主要體現(xiàn)在如下幾方面：

（1）采集真實(shí)可信的煉廠儲(chǔ)罐區(qū)環(huán)境信息資料；

（2）正確合理地對(duì)煉廠儲(chǔ)罐區(qū)進(jìn)行分區(qū)和分段；

（3）模擬試驗(yàn)條件與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的吻合程度；

（4）考慮因素的全面性及風(fēng)險(xiǎn)要素的合理界定；

（5）風(fēng)險(xiǎn)要素評(píng)分指標(biāo)體系的合理性。

針對(duì)第一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵，可以通過收集經(jīng)有關(guān)技術(shù)部門認(rèn)定的原始技術(shù)資料和進(jìn)行必要的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)驗(yàn)證來(lái)提高煉廠儲(chǔ)罐區(qū)環(huán)境信息資料的真實(shí)可信度。

針對(duì)第二個(gè)技術(shù)關(guān)鍵，可以嚴(yán)格按照煉廠儲(chǔ)罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)所制定的煉廠儲(chǔ)罐區(qū)分區(qū)和分段原則，通過實(shí)地調(diào)查和分析對(duì)煉廠儲(chǔ)罐區(qū)進(jìn)行劃分，盡量做到使每一區(qū)域的環(huán)境條件參數(shù)基本一致。

針對(duì)第三個(gè)技術(shù)關(guān)鍵，可以在準(zhǔn)確了解煉廠儲(chǔ)罐區(qū)環(huán)境條件參數(shù)后，以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況為依據(jù)來(lái)制定模擬試驗(yàn)方案，并通過空白對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)修正模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件誤差。

針對(duì)第四個(gè)技術(shù)關(guān)鍵，可以通過大量的資料檢索和模擬試驗(yàn)結(jié)果來(lái)建立煉廠儲(chǔ)罐區(qū)各種失效形式的故障樹，然后利用故障樹分析法正確界定煉廠儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)要素。

針對(duì)第五個(gè)技術(shù)關(guān)鍵，課題組將依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和室內(nèi)模擬試驗(yàn)所掌握的風(fēng)險(xiǎn)要素的影響層次關(guān)系和影響程度大小來(lái)確定各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)要素的評(píng)分范圍和評(píng)分等級(jí)。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究的可行性

石油工業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)在國(guó)外已有20多年的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，其評(píng)價(jià)基本模型已得到許多發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)部門的認(rèn)可，所以在我國(guó)開展這一項(xiàng)目的研究不存在理論上的困難。

國(guó)內(nèi)已有單位如西南石油學(xué)院，已有開發(fā)研制“油庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)”和“管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)”的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)解決本項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵已有清晰的研究思路，整個(gè)研究?jī)?nèi)容不存在無(wú)法克服的技術(shù)難題。研究工作所需的基礎(chǔ)技術(shù)資料多屬煉廠有關(guān)部門的存檔技術(shù)資料，容易檢索查詢。

綜上所述，開展“煉廠儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究”所作的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作是充分的，只要上級(jí)主管部門能批準(zhǔn)立項(xiàng)，一定能夠按開題報(bào)告所訂工作計(jì)劃圓滿完成本項(xiàng)目的各項(xiàng)研究任務(wù)。

4 預(yù)期效益

本項(xiàng)目所取得的研究成果不僅可直接用作南充煉油化工總廠的儲(chǔ)罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)管理的評(píng)價(jià)工具，而且可推廣應(yīng)用到煉廠儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的其它地方，最終有利于對(duì)整個(gè)煉廠實(shí)行風(fēng)險(xiǎn)管理。

由于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果能讓管理者掌握系統(tǒng)的完好程度和提前了解系統(tǒng)的危險(xiǎn)地段，以便合理地分配維護(hù)資金，從而變盲目被動(dòng)維修為預(yù)知性主動(dòng)維修。這不僅有利于維護(hù)費(fèi)用的優(yōu)化使用，而且最大程度地減少了發(fā)生突發(fā)性事故所造成的綜合經(jīng)濟(jì)損失。所以，以煉廠儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究項(xiàng)目取得的研究成果為基礎(chǔ)，逐步推廣應(yīng)用到煉廠儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的其它地方，必定對(duì)提高煉廠的經(jīng)濟(jì)效益，減少油罐和管線泄漏造成的經(jīng)濟(jì)損失和全面改善煉廠儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的管理技術(shù)水平產(chǎn)生重大的技術(shù)創(chuàng)新效果。

TE8

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1672-9323（2011）02-0057-03

2010-10-23）