成品油庫安全評(píng)價(jià)技術(shù)研究進(jìn)展

夏利群

（中國石油廣東銷售公司，廣東 廣州 510630）

0 引言

“十四五規(guī)劃”要求石油行業(yè)增儲(chǔ)上產(chǎn)，國內(nèi)石油公司增大石油勘探開發(fā)的力度和投資，油氣產(chǎn)量持續(xù)增大。2021 年，國內(nèi)生產(chǎn)原油19 898 萬t，比上年增長2.4%；同時(shí)進(jìn)口原油51 298 萬t，比上年下降5.4%；原油加工能力為70 355 萬t，比上年增長4.3%。成品油銷售是石油勘探、開發(fā)、煉制、儲(chǔ)運(yùn)之后的重要環(huán)節(jié)，成品油庫是保障調(diào)節(jié)成品油銷售的重要載體和依托[1]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1960 年至2018 年的將近六十年時(shí)間內(nèi)，國內(nèi)油庫發(fā)生將近1 200 起大小事故[2]。原油庫正在朝大型化方向發(fā)展，危險(xiǎn)化學(xué)品的聚集為油庫安全帶來時(shí)時(shí)刻刻的挑戰(zhàn)[3]。成品油庫所儲(chǔ)存的是汽油、柴油、煤油等燃料，烴類分子量低，與原油相比更容易揮發(fā)，泄漏后蒸發(fā)、擴(kuò)散能力更強(qiáng)，更容易引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故[4]。油庫的安全管理和評(píng)價(jià)成為一項(xiàng)重要的工作。

中國石油目前利用HSE 管理體系開展HSE 管理，通過系統(tǒng)化的閉環(huán)管理來實(shí)現(xiàn)HSE 風(fēng)險(xiǎn)管控的目標(biāo)[5]。中國石油所屬的成品油銷售公司、油庫等均不例外，經(jīng)過長時(shí)間HSE 管理體系深化和升級(jí)[6]，中國石油安全環(huán)保業(yè)績?nèi)〉昧四壳盀橹箽v史最好成績。但是，油氣高危險(xiǎn)的屬性未變化，石油行業(yè)顛覆性風(fēng)險(xiǎn)仍然存在。因此，對(duì)目前正在運(yùn)營的或設(shè)計(jì)投產(chǎn)的油氣生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施進(jìn)行安全評(píng)價(jià)成為重要的技術(shù)手段之一[7]。本文論述了目前常用的安全評(píng)價(jià)技術(shù)，并總結(jié)了其在成品油庫中的應(yīng)用，最后就安全評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展及其在成品油庫中的應(yīng)用做出展望。

1 安全評(píng)價(jià)技術(shù)綜述

安全評(píng)價(jià)技術(shù)一般可分為三類：定性分析技術(shù)、定量分析技術(shù)、混合分析技術(shù)。定性分析技術(shù)也被成為經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，是指根據(jù)評(píng)估人員的經(jīng)驗(yàn)和判斷能力，依據(jù)一定的定性指標(biāo)，對(duì)系統(tǒng)的工藝、設(shè)備、設(shè)施、人員、環(huán)境和管理等方面的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。定量分析技術(shù)也被成為概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，是指運(yùn)用具有基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果或事故資料統(tǒng)計(jì)分析等一定物理和化學(xué)意義的半經(jīng)驗(yàn)或理論模型等指標(biāo)或規(guī)律類方法，對(duì)上述所述方面進(jìn)行定量計(jì)算。與定性分析技術(shù)相比，定量分析技術(shù)所獲得的結(jié)果一般是定量的指標(biāo)，如事故發(fā)生的概率、后果以及風(fēng)險(xiǎn)大小等等。而混合分析技術(shù)也被成為半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，是定性和定量方法的結(jié)合，是為了避免定量評(píng)價(jià)技術(shù)對(duì)與數(shù)據(jù)的大量依賴和計(jì)算的繁復(fù)過程而采取的一種分析方法。通常是對(duì)事故發(fā)生的可能性和后果的危險(xiǎn)因素進(jìn)行分級(jí)，進(jìn)而實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。本文針對(duì)三種類型的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)，就最常用的幾類技術(shù)展開論述。

1.1 檢查表法

檢查表法（Check-Lists）是一種定性分析方法，也是最簡單的危害識(shí)別方法[8]。通常由有現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的專家小組在以往管理和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)某一類設(shè)備或車間所建立的關(guān)于操作、維護(hù)、安裝、管理等問題的檢查列表。檢查人員依照檢查表對(duì)現(xiàn)場、資料等進(jìn)行檢查，并得出定性結(jié)論。可以說，檢查表法是一種建立在經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)基礎(chǔ)上的系統(tǒng)方法，可以應(yīng)用于所有系統(tǒng)或活動(dòng)，包括設(shè)備以及人為影響，包括技術(shù)以及管理情況。檢查表法能夠有效實(shí)施的關(guān)鍵是，必須由有經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場專家開展，其評(píng)估質(zhì)量取決于檢查創(chuàng)建者的經(jīng)驗(yàn)以及用戶的經(jīng)驗(yàn)和質(zhì)量。

1.2 預(yù)先危險(xiǎn)分析PHA

預(yù)先危險(xiǎn)分析（Preliminary Hazard Analysis，PHA）也是一種定性分析方法，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)前分析系統(tǒng)可能危害的一種有效方法[8]。通過識(shí)別和分析事故的發(fā)生條件和事故造成的后果，識(shí)別每種危害。其中，能源來源和危險(xiǎn)材料是重點(diǎn)，并特別注意識(shí)別系統(tǒng)中那些可能導(dǎo)致不可接受的風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)特征。在危險(xiǎn)性識(shí)別和確定后，將根據(jù)危險(xiǎn)性的特征對(duì)危險(xiǎn)性進(jìn)行排序。因此，預(yù)先危險(xiǎn)分析可避免因不安全的技術(shù)措施、危險(xiǎn)材料、技術(shù)或裝置的使用以及系統(tǒng)的疏漏而造成損失。預(yù)先危險(xiǎn)分析應(yīng)該由知識(shí)豐富、經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師、技術(shù)人員和安全管理人員來實(shí)施。該方法有如下優(yōu)點(diǎn)：一是由于在系統(tǒng)開發(fā)過程中進(jìn)行危害分析，可以加強(qiáng)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)才會(huì)更加合理，系統(tǒng)才會(huì)更科學(xué)。二是針對(duì)生產(chǎn)過程采取有針對(duì)性的控制措施，危險(xiǎn)工段得到有效控制，從而降低產(chǎn)品質(zhì)量造成危害的概率和嚴(yán)重程度。三是預(yù)先危險(xiǎn)分析可針對(duì)不能完全控制的風(fēng)險(xiǎn)提出安全措施來降低風(fēng)險(xiǎn)，將風(fēng)險(xiǎn)降低到可容忍的目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 危險(xiǎn)與可操作性分析HAZOP

危險(xiǎn)與可操作性分析（Hazard and Operability study，HAZOP）是目前最常用的危害識(shí)別和記錄的系統(tǒng)方法[9]。該方法主要側(cè)重于對(duì)每個(gè)系統(tǒng)部件設(shè)計(jì)偏差的關(guān)鍵安全研究，這些偏差可從標(biāo)準(zhǔn)化列表中分析得出，因此通過分析得出了相應(yīng)過程的變量偏差[10]。也正是由于過程中正常行為預(yù)期不到的偏差導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)了危險(xiǎn)，該方法可以識(shí)別系統(tǒng)中潛在的問題。采用HAZOP 分析師，應(yīng)選擇一個(gè)典型的序列作為研究節(jié)點(diǎn)的開始，并確定可能的危害和可操作性問題，如果不存在，就使用下一個(gè)節(jié)點(diǎn)；若出現(xiàn)問題，記錄原因和后果，并提出解決方案。

1.4 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)QRA

定量風(fēng)險(xiǎn)分析（Quantitative risk assessment，QRA）是指利用場景模擬等定量手段進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，為選擇合適的場景而執(zhí)行計(jì)算。目前石油行業(yè)比較成熟的是鉆井井噴失控和油氣泄漏火災(zāi)爆炸的定量模擬。對(duì)于成品油庫而言，有太多設(shè)備設(shè)施和易燃易爆介質(zhì)，油氣泄漏導(dǎo)致的火災(zāi)爆炸是最相關(guān)的場景[11]。以油氣泄漏為例說明定量風(fēng)險(xiǎn)分析，目前國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開發(fā)了油氣泄漏、擴(kuò)散、點(diǎn)火、爆炸等全鏈條的模擬技術(shù)和軟件來估計(jì)后果和預(yù)測事故情況。當(dāng)然，由于邊界條件不與實(shí)際情況完全相同、輸入?yún)?shù)帶有一定主觀性等原因，單純的定量模擬肯定不能反映實(shí)際，這些工具根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、測試結(jié)果和實(shí)際測量重新校準(zhǔn)和驗(yàn)證。

1.5 故障樹分析法FTA

故障樹分析（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）則是混合方法，是利用圖形模型和數(shù)學(xué)模型的結(jié)合進(jìn)行分析的方法。利用該方法可把最重要的故障點(diǎn)組合起來，給出概率表達(dá)式；通過對(duì)不同系統(tǒng)要素或構(gòu)成要素之間相互關(guān)系的可視化，將設(shè)備故障與可能導(dǎo)致事故的人為錯(cuò)誤或環(huán)境因素聯(lián)系起來。故障樹分析法的可視化是將系統(tǒng)中各要素之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行了表示，如頂部事件、頂級(jí)事件、未發(fā)開時(shí)間、基本故障或時(shí)間等，可用矩形、菱形、圓形等來表示。按照故障樹所建立的可視化框圖，從頂部事件進(jìn)行逐一分析，明確風(fēng)險(xiǎn)或隱患發(fā)生的節(jié)點(diǎn)。

1.6 事件樹分析ETA

事 件 樹 分 析（Event Tree Analysis，ETA） 也是混合方法，是根據(jù)年度估計(jì)可能發(fā)生的事故順序，以數(shù)學(xué)及圖形方式呈現(xiàn)事件及情況的組合。事件樹分析從初始事件到結(jié)果根據(jù)決策樹邏輯地開發(fā)和可視化模型。從初始事件開始，并隨著序列事件數(shù)量的增加而像樹一樣增長，初始事件和后續(xù)事件可以不同于最終結(jié)果的可能事件。可能的后續(xù)事件之間沒有關(guān)系，但所有的事件都與時(shí)間有關(guān)[12]。其結(jié)果可以定性地描述由初始事件產(chǎn)生的事件組合產(chǎn)生的問題，還可以對(duì)事件頻率和各種故障序列進(jìn)行定量估計(jì)。更重要的是，根據(jù)時(shí)間樹分析可明確如何在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)或運(yùn)行階段準(zhǔn)備降低風(fēng)險(xiǎn)的建議列表。

2 安全評(píng)價(jià)技術(shù)在成品油庫中的應(yīng)用

2.1 成品油庫安全評(píng)價(jià)的必要性

成品油庫往往具有汽油、煤油、柴油及乙醇汽油和生物柴油等替代燃料，均是極其容易揮發(fā)、擴(kuò)散導(dǎo)致火災(zāi)爆炸等事故。按照功能模塊進(jìn)行劃分，往往可包括收發(fā)油工藝、公路卸車工藝、倒罐工藝、乙醇添加工藝、油氣回收處理工藝等[13]；按照成品油庫功能和工藝，主體設(shè)備設(shè)施主要包括油罐、輸油管線、泵、卸油棧橋、儀器儀表、通信設(shè)備、消防設(shè)備等。按照GB 50074—2014《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》，根據(jù)庫容大小可確定石油庫等級(jí)，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)可見表1。

表1 石油庫等級(jí)劃分

據(jù)伍星光[2]統(tǒng)計(jì)，自1960 年至2018 年發(fā)生的1 144 起油庫事故中，有493 起著火爆炸事故，有332起油氣泄漏事故（未有點(diǎn)火源），同時(shí)，還有211 起油品變質(zhì)事故、136 起設(shè)備損壞和人身傷害事故。按照國家風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理雙重預(yù)防機(jī)制的要求，從HSE 管理的角度，銷售企業(yè)和油庫要對(duì)屬地內(nèi)各類風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理。從風(fēng)險(xiǎn)管理的角度，需對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別、評(píng)價(jià)，針對(duì)不可接受的風(fēng)險(xiǎn)，需采取風(fēng)險(xiǎn)減輕或規(guī)避的措施。

2.2 成品油庫的安全評(píng)價(jià)

目前，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)將安全評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用于油庫中，取得了很好的效果，對(duì)油庫的風(fēng)險(xiǎn)管理很有幫助，筆者將對(duì)此評(píng)價(jià)的情況展開論述。

針對(duì)成品油庫風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法嘗試和創(chuàng)新，李凌峰[7]將模糊綜合評(píng)判法引入成品油庫的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，建立了失效可能性因素體系和后果因素體系，并制定了相應(yīng)的評(píng)價(jià)的方法和風(fēng)險(xiǎn)可接受性原則。張子敬[14]認(rèn)為傳統(tǒng)的HAZOP 分析方法無法分析事件因果之間的邏輯關(guān)系、無法判斷風(fēng)險(xiǎn)消除措施對(duì)風(fēng)險(xiǎn)減輕的作用，結(jié)合HAZOP、FAT 以及保護(hù)層分析（LOPA）三種方法，對(duì)大慶油田儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司南一油庫進(jìn)行了工藝安全分析，認(rèn)為其效果比三種單獨(dú)使用好。

對(duì)于各類油庫各類事故場景的定量模擬，裘霖[15]采用安全檢查表、道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法等方法對(duì)大連港油品碼頭公司油庫區(qū)的外部安全性、庫區(qū)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行了綜合評(píng)估，基于此提出了風(fēng)險(xiǎn)整改和防范的技術(shù)措施。仲維超[16]進(jìn)行油庫安全風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)分別采用安全檢查表法、事故后果模擬分析法以及區(qū)域定量分析法開展了定性和定量分析，對(duì)油庫的布局、設(shè)備、工藝等方面存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定性評(píng)估，對(duì)各類火災(zāi)事故進(jìn)行了情景模擬和后果評(píng)價(jià)，并利用定量分析方法給出了事故的影響范圍。

除此之外，Shuai 等人[17]利用RBI 技術(shù)對(duì)原油儲(chǔ)罐的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定量評(píng)估，即通過對(duì)罐殼與罐底風(fēng)險(xiǎn)的比較，得出罐底風(fēng)險(xiǎn)的大小決定于罐殼的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提出了確定原油儲(chǔ)罐可接受風(fēng)險(xiǎn)的方法，以3.54×104為油庫可接受風(fēng)險(xiǎn)。Xie 等人[18]引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)油庫安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和評(píng)估，提出基于云模型、散度等理論的模型，通過構(gòu)建模糊風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)、對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、利用融合模型進(jìn)行預(yù)測等，時(shí)間對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)估。此方法的應(yīng)用能減少評(píng)估過程的主觀性、具有較高的可信度。

3 結(jié)論

油庫中含有各種類型的成品油，具有易燃、易爆、易揮發(fā)、易擴(kuò)散等特性，油庫安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)很大。本文綜述了安全評(píng)價(jià)三種方式：定性評(píng)價(jià)、定量評(píng)價(jià)、綜合評(píng)價(jià)技術(shù)，認(rèn)為定性分析只是依據(jù)審核人員經(jīng)驗(yàn)反映出被評(píng)估對(duì)象風(fēng)險(xiǎn)大小，而定量分析則可根據(jù)模擬手段和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出被評(píng)估對(duì)象的定量風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)論述了檢查表法、預(yù)先危險(xiǎn)分析、危險(xiǎn)與可操作性分析、定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、故障樹分析法、事件樹分析等6 類分析技術(shù)的定義和特點(diǎn)。最后，綜述了安全評(píng)價(jià)技術(shù)在油庫中的應(yīng)用。