煉廠儲罐區的風險評價技術研究

高建超 王萬民

中國石油天然氣第一建設公司 河南洛陽 471023

煉廠儲罐區的風險評價技術研究

高建超 王萬民

中國石油天然氣第一建設公司 河南洛陽 471023

為有效降低煉廠儲罐區安全隱患，杜絕事故的發生，本文闡述了煉廠儲罐存在的風險，根據目前的國內外罐區風險的現狀，從安全技術及可行性上分析了安全評價工作的發展趨勢，以及為風險消減起到的積極意義。

煉廠 儲罐 風險評價

1 涉及領域的技術現狀及國內外發展趨勢

風險評價技術起源于20世紀30年代美國的保險業。第二次世界大戰后，隨著工業過程日趨大型化和復雜化，尤其是化學工業的發展，生產中火災、爆炸、毒物擴散等重大惡性事故不斷發生，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表“火災、爆炸危險指數評價方法”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，工業生產的大型化和現代化以及重大工業事故不斷發展，各種領域的安全技術受到了更加廣泛的重視。同時，控制論、系統論、信息論的發展和應用，促進了安全系統分析和安全技術的發展。同樣，由于煉油化工生產的特點及石油化學工業的發展，風險評價技術逐漸應用于石油化工企業的安全管理中來。

煉化裝置和管道風險分析技術起源于美國，從上個世紀70年代開始研究，到90年代美國已把這項技術用到國內許多煉油廠和油氣管線的風險管理上。風險分析技術在美國二十多年的應用結果表明，該技術在有效監管煉化裝置和油氣管道的運行狀態，減少突發性災難事故和合理使用維護費用等方面具有獨到的優勢。

繼美國之后，世界其他工業發達國家從上個世紀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的研究開發工作。如加拿大在1994年由國家能源管道協會和國家能源委員會以及加拿大標準協會等學術機構和企業協會共同成立了一個“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開發的實施方案，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開發有影響的公司是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了風險管理專用軟件。

我國自1995年經有關人士將國外風險評價技術引介過來后，近年來西南石油學院的科技人員通過積極探索這項技術在我國的應用途徑，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 制約生產發展的主要和關鍵因素

煉油化工企業的生產特點是高溫、高壓、易燃、易爆，特別是現代工業生產的過程日趨規模化、復雜化和高度自動化，給煉油化工企業的生產提出了更高的要求。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，在企業內部實施HSE管理體系。該體系以安全系統工程的理論為基礎，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，制定相應的目標和表現準則，實施風險緩解措施，并制定重大風險的應急計劃，最后通過審核，及時發現存在的不符合項，采取糾正措施，從而控制事故發生的可能性，使之構成了一條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，側重于預防為主，重點對發生的隱患進行管理，尤其是在石油工業的HSE管理中，有大量的表格對隱患進行統計、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人員的活動而發生事故，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。該廠內推行計算機自動化控制之后，煉油流程完全由位于數里以外的控制中心調整控制，白天只有少數幾個工人在廠內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可能性

石化裝置和管道風險分析技術是上個世紀70年代從美國興起的一項完整性評價新技術，近幾年被逐步引介到我國，目前已引起世界許多國家的關注和重視，并成了在役裝置、生產系統和油氣管道安全管理的熱門研究課題。該技術以誘發安全事故的各種因素為依據，以影響因素發展成危險的可能性為條件，以事故后果造成的綜合經濟損失為評估指標能夠對在役裝置、生產系統和油氣管道的安全程度作出綜合評價。其評價結果能讓管理者掌握裝置、生產系統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化使用，而且最大程度地減少了裝置、生產系統和油氣管道發生突發性事故所造成的綜合經濟損失。因此，這項技術自上個世紀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用，并在世界許多裝置、生產系統和油氣管道系統中獲得了很好的應用效果。

在煉廠的儲運系統中，儲罐區是非常重要的部分。保證儲罐區的安全生產，杜絕事故的發生，是煉廠的儲運系統的核心工作，因此有必要對煉廠儲罐區進行風險評價。

3.1 在對煉廠儲罐區進行風險評價時，需要完成三方面的技術工作

（1）確定煉廠儲罐區事故的因素

從大量煉廠儲罐區事故分析報告的統計結果可知，導致煉廠儲罐區事故的因素主要有內腐蝕、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，我們必須通過資料調查、現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的設計、施工到運行管理的全過程中引起煉廠儲罐區事故的外界干擾因素及其對煉廠儲罐區事故的影響程度。

（2）因素誘發煉廠儲罐區事故的可能性

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

隨著煉廠儲罐區使用時間的延長，象腐蝕這類發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生，所以在煉廠儲罐區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油罐和管道事故可能性的關鍵環節。目前解決這一課題的辦法有智能清管檢測技術、室內模擬實驗分析技術和現場掛片對比分析技術。

第三方破壞和超壓這兩種因素誘發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查方可確定，國外通過管理機構組織采集油罐和管道的運行歷史參數和事故發生率等基礎數據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）估計煉廠儲罐區事故造成的后果

估計事故造成的后果是煉廠儲罐區風險評價中的重要環節。煉廠儲罐區事故所造成的損失一般可從人身安全、財產損失、環境影響和信譽損失四個方面來考慮。其中財產損失在這四個之中是最容易估計和有明確標準的；人身傷亡和環境污染兩方面的損失計算與各國社會的價值觀取向關系密切；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、財產損失、環境影響和信譽損失這幾方面的量化值的困難，從而大大節省了煉廠儲罐區風險評價的技術成本。

3.2 技術關鍵及解決途徑

本項目的技術關鍵主要體現在如下幾方面：

（1）采集真實可信的煉廠儲罐區環境信息資料；

（2）正確合理地對煉廠儲罐區進行分區和分段；

（3）模擬試驗條件與現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。

針對第一個技術關鍵，可以通過收集經有關技術部門認定的原始技術資料和進行必要的現場檢測驗證來提高煉廠儲罐區環境信息資料的真實可信度。

針對第二個技術關鍵，可以嚴格按照煉廠儲罐區風險評價技術所制定的煉廠儲罐區分區和分段原則，通過實地調查和分析對煉廠儲罐區進行劃分，盡量做到使每一區域的環境條件參數基本一致。

針對第三個技術關鍵，可以在準確了解煉廠儲罐區環境條件參數后，以現場實際情況為依據來制定模擬試驗方案，并通過空白對比試驗數據來修正模擬試驗數據的條件誤差。

針對第四個技術關鍵，可以通過大量的資料檢索和模擬試驗結果來建立煉廠儲罐區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的風險要素。

針對第五個技術關鍵，課題組將依據現場測試和室內模擬試驗所掌握的風險要素的影響層次關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 風險評價技術研究的可行性

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

國內已有單位如西南石油學院，已有開發研制“油庫風險評價系統”和“管道風險評價系統”的工作經驗，對解決本項目的技術關鍵已有清晰的研究思路，整個研究內容不存在無法克服的技術難題。研究工作所需的基礎技術資料多屬煉廠有關部門的存檔技術資料，容易檢索查詢。

綜上所述，開展“煉廠儲罐區的風險評價技術研究”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。

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

由于風險評價結果能讓管理者掌握系統的完好程度和提前了解系統的危險地段，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化使用，而且最大程度地減少了發生突發性事故所造成的綜合經濟損失。所以，以煉廠儲罐區的風險評價技術研究項目取得的研究成果為基礎，逐步推廣應用到煉廠儲運系統的其它地方，必定對提高煉廠的經濟效益，減少油罐和管線泄漏造成的經濟損失和全面改善煉廠儲運系統的管理技術水平產生重大的技術創新效果。

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1672-9323（2011）02-0057-03

2010-10-23）