煉廠儲罐區(qū)的風險評價技術(shù)研究

高建超 王萬民

中國石油天然氣第一建設(shè)公司 河南洛陽 471023

煉廠儲罐區(qū)的風險評價技術(shù)研究

高建超 王萬民

中國石油天然氣第一建設(shè)公司 河南洛陽 471023

為有效降低煉廠儲罐區(qū)安全隱患，杜絕事故的發(fā)生，本文闡述了煉廠儲罐存在的風險，根據(jù)目前的國內(nèi)外罐區(qū)風險的現(xiàn)狀，從安全技術(shù)及可行性上分析了安全評價工作的發(fā)展趨勢，以及為風險消減起到的積極意義。

煉廠 儲罐 風險評價

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

風險評價技術(shù)起源于20世紀30年代美國的保險業(yè)。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著工業(yè)過程日趨大型化和復雜化，尤其是化學工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)中火災(zāi)、爆炸、毒物擴散等重大惡性事故不斷發(fā)生，事故預測、預防工作受到重視。從20世紀60年代初，美國道化學公司公開發(fā)表“火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價方法”以來，英國、德國、日本、荷蘭等國也先后提出了多種評價方法理論。20世紀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，控制論、系統(tǒng)論、信息論的發(fā)展和應(yīng)用，促進了安全系統(tǒng)分析和安全技術(shù)的發(fā)展。同樣，由于煉油化工生產(chǎn)的特點及石油化學工業(yè)的發(fā)展，風險評價技術(shù)逐漸應(yīng)用于石油化工企業(yè)的安全管理中來。

煉化裝置和管道風險分析技術(shù)起源于美國，從上個世紀70年代開始研究，到90年代美國已把這項技術(shù)用到國內(nèi)許多煉油廠和油氣管線的風險管理上。風險分析技術(shù)在美國二十多年的應(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行狀態(tài)，減少突發(fā)性災(zāi)難事故和合理使用維護費用等方面具有獨到的優(yōu)勢。

繼美國之后，世界其他工業(yè)發(fā)達國家從上個世紀80年代后期也開始了煉化裝置和管道風險評價和風險管理技術(shù)的研究開發(fā)工作。如加拿大在1994年由國家能源管道協(xié)會和國家能源委員會以及加拿大標準協(xié)會等學術(shù)機構(gòu)和企業(yè)協(xié)會共同成立了一個“風險評價指導委員會”，其目的是負責組織該國煉化裝置和油氣管道風險評價和風險管理技術(shù)開發(fā)的實施方案，并制定了到2000年使加拿大的管道風險評價技術(shù)標準升格為全概率模型的工作目標。目前在加拿大從事這項技術(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管道風險評價軟件后，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輸管線進行了風險評價，并為加拿大Amoco石油公司的酸氣集輸管線和Trans-Canada管道公司的長輸管線開發(fā)了風險管理專用軟件。

我國自1995年經(jīng)有關(guān)人士將國外風險評價技術(shù)引介過來后，近年來西南石油學院的科技人員通過積極探索這項技術(shù)在我國的應(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科研課題，已開發(fā)研制出“在役輸氣管道風險評價軟件”，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“油庫風險評價指標體系”。但總的形勢表明目前仍處于研究起步階段。因此，建立我國煉化裝置和油氣管道的風險評價體系和開發(fā)研制適合中國國情的煉化裝置和管道風險評價軟件的工作仍需我國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)?；碗s化和高度自動化，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險，獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益，廣大的安全管理工作者一直在這一課題上力求一種科學的安全管理手段，在企業(yè)內(nèi)部實施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，通過全員參與危險因素的識別，針對識別出的危險因素進行風險評價，制定相應(yīng)的目標和表現(xiàn)準則，實施風險緩解措施，并制定重大風險的應(yīng)急計劃，最后通過審核，及時發(fā)現(xiàn)存在的不符合項，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，這也就確定了風險評價在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，一步一個腳印踏踏實實地做好這項工作。

HSE管理是以隱患管理為主的管理方式，側(cè)重于預防為主，重點對發(fā)生的隱患進行管理，尤其是在石油工業(yè)的HSE管理中，有大量的表格對隱患進行統(tǒng)計、分析研究，并成為HSE管理文件的一部分。風險評價就是通過對隱患的識別和控制，將事故風險降低到一個較低的可承受的水平，從而實現(xiàn)工作場所的隱患管理和控制。由于存在人的不安全行為因素，有可能使工作場所因為作業(yè)人員的活動而發(fā)生事故，對于不安全行為因素進行評估和管理，可以提高企業(yè)管理水平，改進工作，減少不必要的隱患。例如歐洲的一家煉油廠，經(jīng)過對事故中人為因素的分析，決定提高工廠的自動化，減少人員。該廠內(nèi)推行計算機自動化控制之后，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)幾個工人在廠內(nèi)做一些管理和維護工作，從根本上杜絕了人的不安全行為因素。

3 申請立項建議及實現(xiàn)可能性

石化裝置和管道風險分析技術(shù)是上個世紀70年代從美國興起的一項完整性評價新技術(shù)，近幾年被逐步引介到我國，目前已引起世界許多國家的關(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)展成危險的可能性為條件，以事故后果造成的綜合經(jīng)濟損失為評估指標能夠?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價。其評價結(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地段，以便合理地分配維護資金，從而變盲目被動維修為預知性主動維修。這不僅做到了維護費用的優(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)濟損失。因此，這項技術(shù)自上個世紀70年代在美國首先使用以來，很快在世界各國得到了推廣應(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。

在煉廠的儲運系統(tǒng)中，儲罐區(qū)是非常重要的部分。保證儲罐區(qū)的安全生產(chǎn)，杜絕事故的發(fā)生，是煉廠的儲運系統(tǒng)的核心工作，因此有必要對煉廠儲罐區(qū)進行風險評價。

3.1 在對煉廠儲罐區(qū)進行風險評價時，需要完成三方面的技術(shù)工作

（1）確定煉廠儲罐區(qū)事故的因素

從大量煉廠儲罐區(qū)事故分析報告的統(tǒng)計結(jié)果可知，導致煉廠儲罐區(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。針對一個確定煉廠的儲罐區(qū)，我們必須通過資料調(diào)查、現(xiàn)場測試和實驗室模擬試驗分析等手段來確定從煉廠儲罐區(qū)的設(shè)計、施工到運行管理的全過程中引起煉廠儲罐區(qū)事故的外界干擾因素及其對煉廠儲罐區(qū)事故的影響程度。

（2）因素誘發(fā)煉廠儲罐區(qū)事故的可能性

在前面所列舉的所有引起煉廠儲罐區(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)投運初期的煉廠儲罐區(qū)事故，而可變事故因素則主要在煉廠儲罐區(qū)使用的中、晚期誘發(fā)煉廠儲罐區(qū)事故。

隨著煉廠儲罐區(qū)使用時間的延長，象腐蝕這類發(fā)展因素是必然會導致煉廠儲罐和管線穿孔或破裂的事故發(fā)生，所以在煉廠儲罐區(qū)風險評價中腐蝕因素是作為重點來分析的。由于影響腐蝕進程的因素十分復雜，且評價所面對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技術(shù)、室內(nèi)模擬實驗分析技術(shù)和現(xiàn)場掛片對比分析技術(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的隨機性，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，國外通過管理機構(gòu)組織采集油罐和管道的運行歷史參數(shù)和事故發(fā)生率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的目的就是為了對一些隨機事故因素建立值信度高的概率模型。

（3）估計煉廠儲罐區(qū)事故造成的后果

估計事故造成的后果是煉廠儲罐區(qū)風險評價中的重要環(huán)節(jié)。煉廠儲罐區(qū)事故所造成的損失一般可從人身安全、財產(chǎn)損失、環(huán)境影響和信譽損失四個方面來考慮。其中財產(chǎn)損失在這四個之中是最容易估計和有明確標準的；人身傷亡和環(huán)境污染兩方面的損失計算與各國社會的價值觀取向關(guān)系密切；相比之下，信譽損失是最難估計的損失，因為它涉及到眾多的社會因素和政治因素。目前世界各國普遍采用的評分指標體系評價法采用泄漏影響系數(shù)來間接估算事故造成的后果，避免了直接估算人身安全、財產(chǎn)損失、環(huán)境影響和信譽損失這幾方面的量化值的困難，從而大大節(jié)省了煉廠儲罐區(qū)風險評價的技術(shù)成本。

3.2 技術(shù)關(guān)鍵及解決途徑

本項目的技術(shù)關(guān)鍵主要體現(xiàn)在如下幾方面：

（1）采集真實可信的煉廠儲罐區(qū)環(huán)境信息資料；

（2）正確合理地對煉廠儲罐區(qū)進行分區(qū)和分段；

（3）模擬試驗條件與現(xiàn)場實際情況的吻合程度；

（4）考慮因素的全面性及風險要素的合理界定；

（5）風險要素評分指標體系的合理性。

針對第一個技術(shù)關(guān)鍵，可以通過收集經(jīng)有關(guān)技術(shù)部門認定的原始技術(shù)資料和進行必要的現(xiàn)場檢測驗證來提高煉廠儲罐區(qū)環(huán)境信息資料的真實可信度。

針對第二個技術(shù)關(guān)鍵，可以嚴格按照煉廠儲罐區(qū)風險評價技術(shù)所制定的煉廠儲罐區(qū)分區(qū)和分段原則，通過實地調(diào)查和分析對煉廠儲罐區(qū)進行劃分，盡量做到使每一區(qū)域的環(huán)境條件參數(shù)基本一致。

針對第三個技術(shù)關(guān)鍵，可以在準確了解煉廠儲罐區(qū)環(huán)境條件參數(shù)后，以現(xiàn)場實際情況為依據(jù)來制定模擬試驗方案，并通過空白對比試驗數(shù)據(jù)來修正模擬試驗數(shù)據(jù)的條件誤差。

針對第四個技術(shù)關(guān)鍵，可以通過大量的資料檢索和模擬試驗結(jié)果來建立煉廠儲罐區(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罐區(qū)的風險要素。

針對第五個技術(shù)關(guān)鍵，課題組將依據(jù)現(xiàn)場測試和室內(nèi)模擬試驗所掌握的風險要素的影響層次關(guān)系和影響程度大小來確定各項風險要素的評分范圍和評分等級。

3.3 風險評價技術(shù)研究的可行性

石油工業(yè)的風險評價技術(shù)在國外已有20多年的成功應(yīng)用經(jīng)驗，其評價基本模型已得到許多發(fā)達國家技術(shù)部門的認可，所以在我國開展這一項目的研究不存在理論上的困難。

國內(nèi)已有單位如西南石油學院，已有開發(fā)研制“油庫風險評價系統(tǒng)”和“管道風險評價系統(tǒng)”的工作經(jīng)驗，對解決本項目的技術(shù)關(guān)鍵已有清晰的研究思路，整個研究內(nèi)容不存在無法克服的技術(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“煉廠儲罐區(qū)的風險評價技術(shù)研究”所作的各項準備工作是充分的，只要上級主管部門能批準立項，一定能夠按開題報告所訂工作計劃圓滿完成本項目的各項研究任務(wù)。

4 預期效益

本項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罐區(qū)風險管理的評價工具，而且可推廣應(yīng)用到煉廠儲運系統(tǒng)的其它地方，最終有利于對整個煉廠實行風險管理。

由于風險評價結(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)的危險地段，以便合理地分配維護資金，從而變盲目被動維修為預知性主動維修。這不僅有利于維護費用的優(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)濟損失。所以，以煉廠儲罐區(qū)的風險評價技術(shù)研究項目取得的研究成果為基礎(chǔ)，逐步推廣應(yīng)用到煉廠儲運系統(tǒng)的其它地方，必定對提高煉廠的經(jīng)濟效益，減少油罐和管線泄漏造成的經(jīng)濟損失和全面改善煉廠儲運系統(tǒng)的管理技術(shù)水平產(chǎn)生重大的技術(shù)創(chuàng)新效果。

TE8

B

1672-9323（2011）02-0057-03

2010-10-23）