石油化工儲罐的安全運行模式分析

李強

（黑龍江省大慶石化公司，黑龍江 大慶 163000）

儲罐是石化企業(yè)儲存化學(xué)品的重要工藝裝置，但在危險化學(xué)品儲存、中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)可能誘發(fā)爆炸、火災(zāi)、有毒介質(zhì)泄漏等多種安全事故，造成財產(chǎn)損失與人員傷亡?；诖?，研究石化儲罐的安全運行模式，對于維護罐區(qū)與石化企業(yè)安全生產(chǎn)具有顯著現(xiàn)實意義。

1 問題描述

1.1 項目概況

以某石化企業(yè)安全檢查項目為例，該企業(yè)在某市碼頭設(shè)有儲罐區(qū)，總占地面積為2362 ㎡，區(qū)域氣候特征屬大陸性氣候，全年四季分明，冬、春季風(fēng)盛行，夏季高溫多雨，年平均氣溫為11.4～12.9℃，全年平均降水量為550～600mm，在夏季可能發(fā)生雷暴。儲罐區(qū)內(nèi)儲存化學(xué)品種類包括原油、汽油、柴油、燃料油、煤油、C7H8、C6H6、(CH2OH)2、C2H5OH、C3H6O 等，設(shè)有不同規(guī)格、不同類型、不同容量儲罐共各14 個，其中包括3 個單罐容量9×103m3的內(nèi)浮頂油品儲罐，4 個13×103m3的內(nèi)浮頂重柴油儲罐，2 個8.5×103m3的拱頂乙二醇儲罐，3 個8.5×103m3的內(nèi)浮頂化工品儲罐，以及2 個4.5×103m3的內(nèi)浮頂化工品儲罐。

1.2 安全隱患分析

根據(jù)儲罐區(qū)自然環(huán)境與現(xiàn)場布局可知，誘發(fā)安全生產(chǎn)風(fēng)險的主要因素包括非計劃停工事故、設(shè)備檢修失誤、儲罐本體腐蝕、設(shè)備可靠性、工藝與制度不完善、作業(yè)人員違規(guī)違章等方面，對儲罐安全管控工作提出了更高要求。

2 基于安全生產(chǎn)理念的石油化工儲罐安全管控措施

2.1 源頭控制

（1）罐區(qū)整體安全。要求石化企業(yè)參考ICS 75《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》等文件，綜合考慮儲罐區(qū)地理位置、交通狀況、場地布局等因素優(yōu)化儲罐區(qū)場地布局與現(xiàn)場定位，保證消防通道、防火堤設(shè)計情況符合規(guī)范要求，保障罐區(qū)整體安全。

（2）儲罐本體安全。石化企業(yè)應(yīng)根據(jù)不同物料合理安排儲罐選型、規(guī)格、數(shù)量、安裝位置等，已知該項目中在儲罐區(qū)內(nèi)儲存的化學(xué)品種類較多，儲罐形式包括內(nèi)浮頂、拱頂兩類，要求在儲罐運輸、安裝與執(zhí)行物料操作環(huán)節(jié)建立全程安全管理機制，對照不同化學(xué)品類型判斷是否需對儲罐做氮封處理、是否需做成雙防罐等，并落實對儲罐材質(zhì)、罐壁鋼板強度及完好性的檢測工作，精確測算儲罐內(nèi)壁鋼板是否在應(yīng)力作用下產(chǎn)生開裂、腐蝕等問題，對其他焊接壓力容器采取有效防腐措施。

（3）安全附件保障。儲罐的安全附件包括阻火器、機械呼吸閥、液壓安全閥、泡沫發(fā)生器、液位計等類型，在防范安全事故、維護儲罐安全中發(fā)揮重要功能。以儲罐中安裝液位計為例，根據(jù)儲罐體積、容量等參數(shù)分別設(shè)置液位高、低位限的報警閾值，對于容量超過5×103m3、儲存可燃介質(zhì)或危險化學(xué)品的儲罐，在安裝液位計、連通報警系統(tǒng)的同時，還需額外配置聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，在測得液位超限時自動聯(lián)鎖停運。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)保障。為全天候保障罐區(qū)安全運行，可引入GERX3I 冗余系統(tǒng)實現(xiàn)對罐區(qū)原監(jiān)控系統(tǒng)的改造升級，利用PLC 控制模式實施冗余方案，基于兩路供電方案使控制機柜電源系統(tǒng)穩(wěn)定運行，在主、從機架上分別插入2 個電源模塊，以分布式I/O 以太網(wǎng)模塊實現(xiàn)對控制器的冗余設(shè)計、支持手動/自動切換兩種模式，并引入自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)完善高速以太網(wǎng)、遠距離光纖通訊以及上位機系統(tǒng)配置。通過采用監(jiān)控系統(tǒng)的冗余控制方案，可有效取代人工值守模式、降低勞動強度，提高罐區(qū)現(xiàn)代化管理水平。

2.2 過程控制

（1）常規(guī)安全檢查。石化企業(yè)應(yīng)推進罐區(qū)安全檢查制度的常態(tài)化建設(shè)，安排專職巡檢人員圍繞儲罐各安全附件是否安裝到位、閥門與管道有無松動問題、各類檢測儀器與報警裝置運行狀態(tài)、防火堤現(xiàn)場設(shè)計情況等方面開展詳細檢查，將安全檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時向上級部門報告，并整合檢查結(jié)果生成臺賬、建立審核機制，保證安全檢查工作的實效性。

（2）定期保養(yǎng)維護。要求石化企業(yè)在每年年初編制罐區(qū)年度檢修維護計劃，基于崗位責(zé)任制度將維修、檢修任務(wù)細化分解至具體崗位與責(zé)任人，保證維修作業(yè)人員持證上崗，協(xié)同機電專業(yè)、設(shè)備操作等不同班組成員共同開展儲罐設(shè)施的維修、檢修任務(wù)，保證各類儲罐設(shè)備實現(xiàn)使用性能最優(yōu)化，降低設(shè)備故障的發(fā)生概率。

（3）危險源識別與評價。由于石化企業(yè)儲罐涉及多種危險化學(xué)品的儲存與生產(chǎn)任務(wù)，應(yīng)每3 年邀請具備專業(yè)資質(zhì)機構(gòu)開展儲罐區(qū)安全評價工作，嚴(yán)格遵循職業(yè)健康管理與安全生產(chǎn)要求開展內(nèi)部危險源自查與評估工作，并在引進或拆除設(shè)備、裝卸物料、變革生產(chǎn)工藝、開展特殊作業(yè)等環(huán)節(jié)落實危險源識別與記錄，根據(jù)危險源評估結(jié)果啟動相應(yīng)處理方案。

（4）特殊作業(yè)管理。石化企業(yè)儲罐運行過程中包括高空、清罐、動火等多項特殊作業(yè)內(nèi)容，要求企業(yè)引入作業(yè)票制度開展特殊作業(yè)的專項管理工作，根據(jù)安全作業(yè)規(guī)范與企業(yè)內(nèi)部管理制度要求簽訂作業(yè)票，注明具體負責(zé)部門、責(zé)任人及安全責(zé)任，在開展特殊作業(yè)前編制專項施工方案，經(jīng)審核通過后方可正式施工，并在完工后將相關(guān)工藝設(shè)備復(fù)位，落實作業(yè)現(xiàn)場清理工作，保證特殊作業(yè)的安全性。

2.3 隱患治理

（1）基礎(chǔ)管理工作。為防范因基礎(chǔ)設(shè)施存在隱患影響整體儲罐區(qū)的安全生產(chǎn)，石化企業(yè)應(yīng)借鑒HSE 體系建設(shè)要求完善內(nèi)部安全控制體系建設(shè)，建立科學(xué)的管理制度與工作流程，針對各項設(shè)備管理、維檢修作業(yè)制定標(biāo)準(zhǔn)化管理制度，并重點圍繞夜間、午休、節(jié)假日等時段加強巡檢力度，保障儲罐安全運行。

（2）預(yù)防性檢修。石化儲罐區(qū)在日常生產(chǎn)運行環(huán)節(jié)涉及多種機組與附件，要求企業(yè)將大型儲罐及其他機組納入在線監(jiān)測系統(tǒng)控制范圍中，針對機組運行過程中產(chǎn)生的振動、位移、噪聲等情況落實不間斷監(jiān)測工作，落實對壓力管道及其他管路腐蝕、滲漏狀況的排查檢測，在高溫、多雨、雷暴等環(huán)境下對配電柜、驅(qū)動電機等設(shè)備有無過熱問題實行跟蹤監(jiān)測，并將罐區(qū)安全監(jiān)測系統(tǒng)與ERP 系統(tǒng)中的PM 模塊連通設(shè)計，集成電氣設(shè)備、儀器儀表、靜/動設(shè)備及設(shè)備臺賬管理等功能模塊，保證第一時間發(fā)現(xiàn)故障隱患與性能缺陷，采取預(yù)防性檢修措施。在此基礎(chǔ)上，將石化企業(yè)儲罐區(qū)歷年運行數(shù)據(jù)匯總，利用信息化平臺與數(shù)據(jù)分析工具統(tǒng)計設(shè)備故障發(fā)生頻次、安全事故發(fā)生率等信息，編制儲罐設(shè)施檢修大綱，分別圍繞安全、環(huán)保、質(zhì)量、成本等方面落實對儲罐設(shè)施的檢修工作，并將儲罐設(shè)施檢修結(jié)果記錄，實現(xiàn)一次開車目標(biāo)。

（3）設(shè)備運行管理。在儲罐設(shè)備運行過程中，可引入S8000 故障診斷系統(tǒng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)建立大型儲罐、關(guān)鍵設(shè)施及安全附件的運行臺賬，根據(jù)儲罐機組、專用泵的潤滑情況建立專門管理制度，基于安全管理與成本控制原則建立備品配件定額管理制度，將法蘭、閥門等具體零部件列入巡回檢查中編制工作細則，保證現(xiàn)場巡檢人員將儲罐問題記錄備案，并提前采取問題修復(fù)、零部件緊固與更新等技術(shù)措施，降低設(shè)備突發(fā)性故障與非計劃停工發(fā)生概率。

2.4 安全預(yù)警

（1）安全預(yù)警步驟。為保證石化企業(yè)儲罐區(qū)的安全運行，還需建立儲罐區(qū)安全預(yù)警模型及相關(guān)指標(biāo)體系，配合信息化系統(tǒng)的應(yīng)用輔助應(yīng)急管理人員執(zhí)行科學(xué)決策，消除儲罐運行與生產(chǎn)過程中的風(fēng)險隱患。在構(gòu)建儲罐安全預(yù)警技術(shù)路線時，主要遵循以下步驟：①明確定位警情，系統(tǒng)梳理影響儲罐安全的因素，圍繞人、設(shè)備、環(huán)境、管理四個方面動態(tài)評判儲罐區(qū)的安全狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)任意因素導(dǎo)致儲罐區(qū)安全程度出現(xiàn)下降趨勢，即可確認(rèn)構(gòu)成警情。②全面查找警源，在儲罐區(qū)范圍內(nèi)搜查可能影響儲罐安全的因素，并建立針對性防范措施。③分析警情征兆，設(shè)計合理的儲罐警兆指標(biāo)，便于在發(fā)出預(yù)警信號后預(yù)留充足時間啟動應(yīng)急預(yù)案。④準(zhǔn)確預(yù)報警度，按無警、輕度、中度、重度四個等級評價設(shè)計預(yù)警指標(biāo)的警度與警限。

（2）模型與指標(biāo)體系建構(gòu)。

①建立模型。基于可拓理論建立儲罐區(qū)安全預(yù)警模型，按無警、輕度、中度、重度四個指標(biāo)閾的劃分結(jié)果建立可拓物元模型。將第i 個劃分的等級設(shè)為M0i，特征集為C，等級對應(yīng)的第j 個特征為cj，等級關(guān)于特征規(guī)定的量值范圍為V0i，建立儲罐安全預(yù)警指標(biāo)的經(jīng)典閾R0i，并將全體評價類別即節(jié)域設(shè)為Rm，等級M0i關(guān)于特征ci所取的量值范圍為Vm，由此分別建立經(jīng)典域、節(jié)域的模型：

結(jié)合該石化企業(yè)儲罐區(qū)的現(xiàn)場檢查結(jié)果，將預(yù)警對象的待評物元R 定義為測量分析結(jié)果，節(jié)域m 關(guān)于特征ci的特征值為vi，由此建立待評物元模型：

將第k 個預(yù)警對象的特征集設(shè)為vkj，該特征集到區(qū)間V0ij的可拓距離為ρ(vkj,V0ij)，vkj到區(qū)間VMj的可拓距離為ρ(vkj,VMj)，根據(jù)可拓距離關(guān)系可評判預(yù)警對象與不同預(yù)警等級之間的關(guān)聯(lián)度。將第k 個預(yù)警對象設(shè)為Pk，該預(yù)警對象的權(quán)重為wj，基于權(quán)系數(shù)計算預(yù)警對象與等級i 之間的綜合關(guān)聯(lián)度，表示為：

在滿足以下條件時，可確定預(yù)警對象的警度等級被評定為s：

②構(gòu)建指標(biāo)體系。在建立石化企業(yè)碼頭儲罐區(qū)安全預(yù)警模型的基礎(chǔ)上，整合現(xiàn)狀數(shù)據(jù)分別從人、設(shè)備、環(huán)境與管理四個一級指標(biāo)層面設(shè)計安全預(yù)警的二級指標(biāo)并賦予權(quán)重，其中人的因素中包括違章作業(yè)率（32.6%）、違章指揮率（14.7%）、違反勞動紀(jì)律率（3.6%）、緊急事故處理失誤率（33.9%）、技能水平達標(biāo)率（83.2%）、人員文化水平（63.2%）、人員持證率（86.3%）、人員健康水平（91.1%）共8 項二級指標(biāo)；設(shè)備因素中包括設(shè)備故障率（7.9%）、設(shè)備維修失誤率（11.2%）、設(shè)備故障作業(yè)率（13.4%）、安全裝置完好率（90.4%）、監(jiān)控設(shè)備完好率（85.2%）、消防設(shè)施完好率（92.7%）、物流設(shè)施完好率（91.4%）、儲存設(shè)備完好率（90.7%）、設(shè)備更新率（10.9%）共9 項二級指標(biāo)；環(huán)境因素中包括自然環(huán)境（83%）、儲罐區(qū)布局（90%）、現(xiàn)場工作環(huán)境（85%）共3 項二級指標(biāo)；管理因素中包括制度建設(shè)完善性（90.1%）、安全制度執(zhí)行狀況（94%）、安全檢查及隱患治理情況（91.3%）、安全教育培訓(xùn)狀況（90%）、安全管理組織協(xié)調(diào)程度（90.6%）、應(yīng)急預(yù)案完善性（86%）、安全標(biāo)識配置情況（86%）、信息溝通傳達率（87.6%）、專業(yè)人員占比（63.1%）共9 項二級指標(biāo)。

③生成預(yù)警結(jié)果。將上述4 項一級指標(biāo)與指標(biāo)值代入預(yù)警模型中，獲得不同預(yù)警等級的經(jīng)典物元；結(jié)合各預(yù)警指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)，獲得各二級指標(biāo)的待評物元，計算一級指標(biāo)與不同預(yù)警等級的關(guān)聯(lián)度，生成各評價對象的綜合關(guān)聯(lián)度與關(guān)聯(lián)函數(shù)值，最終將一級指標(biāo)的綜合關(guān)聯(lián)度K 值匯總可知，該石化公司儲罐區(qū)安全運行水平的綜合關(guān)聯(lián)度計算結(jié)果為Kp=(0.0201,-0.0152,-0.4120,-0.6344)?；谧畲箨P(guān)聯(lián)度準(zhǔn)則可判斷，儲罐區(qū)的預(yù)警等級為“無警警度”，整體儲罐安全運行狀況較好，其中人的因素在各一級指標(biāo)中達到“輕度警度”的警限范圍，由此提示該石化企業(yè)應(yīng)重點加強對儲罐區(qū)現(xiàn)場作業(yè)與管理人員的安全教育與培訓(xùn)工作，落實常態(tài)化應(yīng)急事故演練工作，保證全員嚴(yán)格依據(jù)崗位操作規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)章程與安全生產(chǎn)制度執(zhí)行具體作業(yè)，并確保落實持證上崗制度，逐步降低因人為因素誘發(fā)的安全作業(yè)風(fēng)險，保證儲罐的安全穩(wěn)定運行。

3 結(jié)語

通過以石化企業(yè)罐區(qū)為例分析儲罐運行過程中存在的風(fēng)險隱患，基于源頭控制、過程控制理念明確罐區(qū)安全管控工作要點，運用危險源識別與評價、預(yù)防性檢修等手段實現(xiàn)對安全隱患的有效整治，并建立儲罐安全預(yù)警模型及評價指標(biāo)體系，實現(xiàn)對儲罐運行故障的提前預(yù)警，為石化企業(yè)安全生產(chǎn)提供良好的示范經(jīng)驗。