化工園區(qū)管廊風險評價技術研究

劉國龍

化工園區(qū)管廊風險評價技術研究

劉國龍

（華陸工程科技有限責任公司, 陜西西安 710065）

針對化工園區(qū)管廊頻繁發(fā)生事故等安全問題，結合化工園區(qū)管廊特點，提出了系統(tǒng)、完整的化工管廊風險評價體系。主要是將影響管廊安全運行相關參數(shù)進行分級，利用改進后的肯特評分法和層次分析法，對各級別評價指標進行評價。以某經(jīng)濟帶中心區(qū)化工園區(qū)12 km管廊為例，將管廊分為12段進行評價，該園區(qū)相對風險值較低的有第2、5、7、9、11段管廊，這5處管廊段安全狀態(tài)受到了威脅，并根據(jù)評價結果制定了相應的措施。研究結果表明：將改進后的肯特評分法和層次分析法結合，在管廊風險評價方面具有很強的適用性，根據(jù)評價結果能夠準確找出事故頻發(fā)管段和影響因素，有利于安全管理人員及時、快捷、有效進行補修、整改。

化工園區(qū)；管廊；肯特法；風險指標

石油和化學工業(yè)的發(fā)展，是推動我國國民經(jīng)濟的發(fā)展基礎。據(jù)統(tǒng)計，2015年石油和化工總產(chǎn)值增長到14萬億元，其中，化學工業(yè)主營收入達到9.56萬億，增長7.6%。近年來，國務院頒布了多項支持和鼓勵建設化工園區(qū)指導意見，在各大石油和化工省會城市掀起了建設化工園區(qū)的熱潮?；@區(qū)的建設已經(jīng)成為推動我國石油和化學工業(yè)發(fā)展的引擎，不斷推進向集約化、專業(yè)化方向發(fā)展[1-3]。然而，隨著化工園區(qū)數(shù)量不斷增加，園區(qū)內(nèi)潛在危險源較多，具有高危險性、且集中儲放，園區(qū)外人民生活環(huán)境存在安全隱患，一旦發(fā)生事故，不僅對園區(qū)內(nèi)人員和生產(chǎn)設備造成嚴重破壞，甚至會波及周邊公共生活場所和人民生活，有可能引發(fā)多米諾骨牌效應，造成嚴重的群死群傷以及巨大的經(jīng)濟財產(chǎn)損失?；诖耍形膶⒃诨@區(qū)風險影響因素的基礎上，核實各項指標對風險評價工作重要性，采用改進的層次分析法和肯特評分法，對各級影響指標進行評分以及權重的確定，完善風險評價流程，建立系統(tǒng)、完整的化工管廊風險評價體系。

1 化工園區(qū)管廊建設意義

根據(jù)國務院安委會【2008】26號文件指示“新的化工建設項目必須進入產(chǎn)業(yè)集中區(qū)或化工園區(qū)”，繼天津發(fā)生管道事故后，各省陸續(xù)上報需要改造搬遷化工項目，據(jù)統(tǒng)計，提出搬遷改造的化工項目超過1 000個，2015年7月，在建部啟動綜合管廊建設，3年內(nèi)，在10個試點城市建設389 km的地下綜合管廊，次月國務院發(fā)布指導意見，并提出2020年建設一批高質量、具國際化水平的地下綜合管廊，基于此，化工園區(qū)管廊建設研究掀起高潮，建設有中國特色的綜合管廊具有深遠意義。

2 風險評價技術

肯特評分法并不完全適合化工園區(qū)管廊風險評價，需要對其進行相應改進，改進方法是將管廊和長輸管道評價進行差異分析，相應調整評價因素，建立適合改進后的肯特評分法是我評價要素體系。采用改進后的層次分析法確定各風險指標的權重，完善化工園區(qū)管廊風險評價流程，建立完善的風險評價體系[3,4]。

2.1 肯特評價法

根據(jù)調研的相關評價方法資料，在管道風險評價方面應用較多的有：模糊綜合評價法、肯特評分法、神經(jīng)網(wǎng)絡法、定量風險評價和灰關聯(lián)度評價法等[3-4]。以上方法有各自的局限性，根據(jù)化工管廊運行特點，改進后的肯特評分法進行風險評價，有其獨有的特點和優(yōu)勢：①國內(nèi)外應用廣泛，是一項系統(tǒng)、成熟的評價方法；②對不同類型的因素可有效轉化為有用的評價數(shù)據(jù)；③可以將現(xiàn)場工作人員多年的經(jīng)驗加入評分環(huán)節(jié)，綜合分析；④可快速獲得評價結果，形成完整的分析報告；⑤該方法簡易，便于工作人員掌握和應用。

與長輸管道風險評價相比，管廊安全運行一級風險評價指標大致一樣。包括設計因素、腐蝕因素、誤操作因素和第三方損壞。但是，管廊風險評價細分項目以及相應的各細分評價指標評分、權重與長輸管道存在較多的差異，根據(jù)管廊實際影響資料，建立的改進后的肯特評分法結構如圖1所示。

圖1 肯特評分法結構

2.2 評價指標權重確定

改進后的層次分析法，是將影響目標事件因素定量化的方法[5,6]，特別是目標事件影響因素類型不同、數(shù)量較多的情況下，結合實際工作中專家和資深研究人員的經(jīng)驗，對風險指標進行定量化，評價結果更為貼近實際情況，具體流程如圖2所示。

圖2 評價指標權重流程圖

2.3 風險評價流程

（1）待評價目標確定。明確化工園區(qū)管廊待評價目標。

（2）待評價目標基本情況。對待評價的管廊運行安全因素進行分類，根據(jù)近年管廊事故發(fā)生頻率、類型、地點，對管廊管材質量、運營最大壓力、允許最大壓力、防腐措施、管輸介質特性、運行環(huán)境狀況等資料進行整理，對收集資料的準確度、完整度要求高，直接關系評價指標的選取和評價結果的真實性。

（3）管廊分段評價。每一條管廊段運行環(huán)境和條件各不相同，因此，有必要進行分段進行風險評估，有針對性的進行安全因素評價，管段越細分，對影響指標評價結果越準確，分段過少，可能對某些管段評價精度有所降低，基于此，合理的管廊分段是風險評價的關鍵環(huán)節(jié)。

（4）評價指標體系建立。在管廊資料整理和歸納的基礎上，對影響管廊帶運行因素進行分析，對管道失效結果進行分類研究，明確影響管廊段風險指標，借用改進后的層次模型，建立管廊運行風險評價指標體系。

（5）指標評分原則。誠邀管廊研究專業(yè)和有經(jīng)驗的工作人員，在該地區(qū)管廊運行資料和數(shù)據(jù)基礎上，對每一項風險影響指標進行評分。

3 應用與分析

以處于長江三角洲經(jīng)濟帶、江蘇中心城市常州市區(qū)某管廊帶為例，該條管廊處于道路交通樞紐，通過不同方向交錯架設接入相關企業(yè)，管廊全長12 km，從管廊所處的環(huán)境、管道材質、管線使用壽命、人口密集程度、近年管道腐蝕情況以及周邊人們生活狀況角度，將該化工園區(qū)管廊分為12段進行安全風險評估，找出管廊帶安全運行薄弱的管段，并進行相關補修和維護。

3.1 化工管廊風險評價

通過對12段管廊進行分析，影響各條管段安全狀態(tài)因素包括：一級風險指標4個、二級風險指標16個、三級風險指標58個，分別對各指標進行風險評估，最終得到各段管廊一級風險指標相對風險評分值[7,8],如表1所示。

表1 12段管廊一級指標相對風險評分統(tǒng)計表

（1）根據(jù)相關專家和管廊評價方面從事多年的工作者共同研究的基礎上，結合改進后的層次分析法，對影響化工管廊一級風險指標進行了評分，并得到了各項指標兩兩對比結果，如表2所示。

表2 一級指標對比結果統(tǒng)計

本次主要對一級風險評價指標權重進行詳細研究，根據(jù)表2風險指標兩兩對比結果，建立判斷矩陣。

（3）判斷矩陣一致性檢驗：

從計算結果來看，<0.1，說明符合一致性要求，因此，最終得到的管廊一級風險評價因素權重為=[0.4462 0.281 0.0928 0.18]T。

3.2 應用結果分析

圖3 12段管廊相對風險值

在具體研究了影響化工園區(qū)管廊一級風險指標影響權值的基礎上，再結合居住在管廊周圍的人口密度、管廊帶輸送介質危險系數(shù)、擴散指數(shù)、管道泄露可能幾率以及管廊本身影響參數(shù)，按照化工管廊段長度分段進行風險評估以及定量評分，最終得到各管廊段相對風險值，見圖3所示。本次主要將管廊風險劃分為5個等級，即安全狀態(tài)、較安全狀態(tài)、正常運行狀態(tài)、潛在事故發(fā)生傾向以及系統(tǒng)非正常運行等[9,10]。相對風險值越高，說明化工園區(qū)管廊帶運行越安全，相對風險值越低，說明系統(tǒng)正常運行狀態(tài)越差。

從上圖可知，化工管廊各段相對風險值集中在30~50之間，其中相對風險值較低的有第2、5、7、9、11段管廊，說明這5處管廊段安全狀態(tài)受到了威脅，系統(tǒng)運行處于高風險狀態(tài)，主要是由于處在該管廊段生活的人口密度相對較大，這段管廊使用頻率較高，可能有不同程度的腐蝕破損現(xiàn)象，基于此，有必要就管廊帶周邊人們生活安全知識和保護措施進行宣傳，對于人居密度高、分叉管帶多以及事故頻發(fā)管段進行定期巡查和檢修，制定相應的化工管道檢修和更換方案，制定潛在事故應急搶修措施以及不同事故級別和類型的應急預案，來維護化工園區(qū)管廊段的安全、平穩(wěn)運行。

4 結束語

化工園區(qū)管廊涉涉及多種輸送管道并行，引發(fā)事故的因素較為復雜，需要對影響化工管廊安全運行因素進行分析，根據(jù)實際管廊特點，采用合適的肯特評分法，有必要將各級評價指標進行相應的調整，以期更為精確得到評價指標定量影響程度。同時，在化工園區(qū)管廊歷史事故數(shù)據(jù)和資料的基礎上，結合相關專家和管廊評價方面從事多年的工作者經(jīng)驗，利用改進后的層次分析法，確定影響管廊安全運行指標權重系數(shù)。通過實例研究，該園區(qū)其中相對風險值較低的有第2、5、7、9、11段管廊，這5處管廊段安全狀態(tài)受到了威脅，應制定相關措施進行補修、整改和更換方案，確保化工園區(qū)管廊安全、平穩(wěn)、高效運行。

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Research on Risk Assessment of Pipe Gallery in Chemical Industry Parks

（HUA LU Engineering Science and Technology Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710065, China）

In view of safety problems of pipe gallery in chemical industry parks, combined with the characteristics of the pipe gallery, the risk evaluation system of chemical pipe gallery was put forward. Related parameters affecting the safe operation of the pipe gallery were classified, and the improved Kent evaluation method and analytic hierarchy process (AHP) were used to evaluate the evaluation indexes at all levels. Taking 12 km pipe gallery in the central chemical industry park in an economic belt as an example, the pipe gallery was divided into 12 sections for evaluation, the sections with lower relative risk value were 2, 5, 7, 9 and 11 sections, the safe state of five sections was threatened, so the corresponding measures need be formulated according to the results of the evaluation. Results show that the combination of improved Kent evaluation method and analytic hierarchy process (AHP) has a strong applicability in the aspect of risk assessment of pipe gallery; according to the evaluation results, the frequent accident section and influence factors can be accurately found out, which is helpful to the safety management personnel to quickly and effectively complete the rectification.

Chemical industrial park;Pipe gallery; Kent method;Risk indicators

TQ 086

A

1671-0460（2017）10-2112-04

國家自然科學基金項目，項目號： 51204026。

2017-01-17

劉國龍（1984-），男，陜西省榆林市人，工程師，2007年畢業(yè)于西北大學化學工程與工藝專業(yè)，主要從事外管管道設計工作。通訊地址：陜西省西安市高新區(qū)唐延南路7號。郵箱：lgl2156@chinahualueng.com。