炼厂储罐区的风险评价技术研究

高建超 王万民

中国石油天然气第一建设公司 河南洛阳 471023

炼厂储罐区的风险评价技术研究

高建超 王万民

中国石油天然气第一建设公司 河南洛阳 471023

为有效降低炼厂储罐区安全隐患，杜绝事故的发生，本文阐述了炼厂储罐存在的风险，根据目前的国内外罐区风险的现状，从安全技术及可行性上分析了安全评价工作的发展趋势，以及为风险消减起到的积极意义。

炼厂 储罐 风险评价

1 涉及领域的技术现状及国内外发展趋势

风险评价技术起源于20世纪30年代美国的保险业。第二次世界大战后，随着工业过程日趋大型化和复杂化，尤其是化学工业的发展，生产中火灾、爆炸、毒物扩散等重大恶性事故不断发生，事故预测、预防工作受到重视。从20世纪60年代初，美国道化学公司公开发表“火灾、爆炸危险指数评价方法”以来，英国、德国、日本、荷兰等国也先后提出了多种评价方法理论。20世纪70年代中期，工业生产的大型化和现代化以及重大工业事故不断发展，各种领域的安全技术受到了更加广泛的重视。同时，控制论、系统论、信息论的发展和应用，促进了安全系统分析和安全技术的发展。同样，由于炼油化工生产的特点及石油化学工业的发展，风险评价技术逐渐应用于石油化工企业的安全管理中来。

炼化装置和管道风险分析技术起源于美国，从上个世纪70年代开始研究，到90年代美国已把这项技术用到国内许多炼油厂和油气管线的风险管理上。风险分析技术在美国二十多年的应用结果表明，该技术在有效监管炼化装置和油气管道的运行状态，减少突发性灾难事故和合理使用维护费用等方面具有独到的优势。

继美国之后，世界其他工业发达国家从上个世纪80年代后期也开始了炼化装置和管道风险评价和风险管理技术的研究开发工作。如加拿大在1994年由国家能源管道协会和国家能源委员会以及加拿大标准协会等学术机构和企业协会共同成立了一个“风险评价指导委员会”，其目的是负责组织该国炼化装置和油气管道风险评价和风险管理技术开发的实施方案，并制定了到2000年使加拿大的管道风险评价技术标准升格为全概率模型的工作目标。目前在加拿大从事这项技术开发有影响的公司是NeoCorr工程有限公司，该公司在1995年成功地开发出CMI管道风险评价软件后，已为加拿大的多家大型石油公司和管道输送公司的油气集输管线和长输管线进行了风险评价，并为加拿大Amoco石油公司的酸气集输管线和Trans-Canada管道公司的长输管线开发了风险管理专用软件。

我国自1995年经有关人士将国外风险评价技术引介过来后，近年来西南石油学院的科技人员通过积极探索这项技术在我国的应用途径，曾先后完成了中油股份管道公司和西南油气田分公司的多项科研课题，已开发研制出“在役输气管道风险评价软件”，并在西南油气田分公司的多条管线上得到成功应用。另外，还建立了一套“油库风险评价指标体系”。但总的形势表明目前仍处于研究起步阶段。因此，建立我国炼化装置和油气管道的风险评价体系和开发研制适合中国国情的炼化装置和管道风险评价软件的工作仍需我国科技人员持之以恒地不懈努力。

2 制约生产发展的主要和关键因素

炼油化工企业的生产特点是高温、高压、易燃、易爆，特别是现代工业生产的过程日趋规模化、复杂化和高度自动化，给炼油化工企业的生产提出了更高的要求。为了有效的控制事故风险，获得良好的经济效益和社会效益，广大的安全管理工作者一直在这一课题上力求一种科学的安全管理手段，在企业内部实施HSE管理体系。该体系以安全系统工程的理论为基础，从事故源头抓起，通过全员参与危险因素的识别，针对识别出的危险因素进行风险评价，制定相应的目标和表现准则，实施风险缓解措施，并制定重大风险的应急计划，最后通过审核，及时发现存在的不符合项，采取纠正措施，从而控制事故发生的可能性，使之构成了一条HSE管理体系的主线，这也就确定了风险评价在HSE管理体系中的核心作用。因此，在建立HSE管理体系中，必须紧紧抓住这条主线，一步一个脚印踏踏实实地做好这项工作。

HSE管理是以隐患管理为主的管理方式，侧重于预防为主，重点对发生的隐患进行管理，尤其是在石油工业的HSE管理中，有大量的表格对隐患进行统计、分析研究，并成为HSE管理文件的一部分。风险评价就是通过对隐患的识别和控制，将事故风险降低到一个较低的可承受的水平，从而实现工作场所的隐患管理和控制。由于存在人的不安全行为因素，有可能使工作场所因为作业人员的活动而发生事故，对于不安全行为因素进行评估和管理，可以提高企业管理水平，改进工作，减少不必要的隐患。例如欧洲的一家炼油厂，经过对事故中人为因素的分析，决定提高工厂的自动化，减少人员。该厂内推行计算机自动化控制之后，炼油流程完全由位于数里以外的控制中心调整控制，白天只有少数几个工人在厂内做一些管理和维护工作，从根本上杜绝了人的不安全行为因素。

3 申请立项建议及实现可能性

石化装置和管道风险分析技术是上个世纪70年代从美国兴起的一项完整性评价新技术，近几年被逐步引介到我国，目前已引起世界许多国家的关注和重视，并成了在役装置、生产系统和油气管道安全管理的热门研究课题。该技术以诱发安全事故的各种因素为依据，以影响因素发展成危险的可能性为条件，以事故后果造成的综合经济损失为评估指标能够对在役装置、生产系统和油气管道的安全程度作出综合评价。其评价结果能让管理者掌握装置、生产系统和油气管道的完好程度和提前了解它们的危险地段，以便合理地分配维护资金，从而变盲目被动维修为预知性主动维修。这不仅做到了维护费用的优化使用，而且最大程度地减少了装置、生产系统和油气管道发生突发性事故所造成的综合经济损失。因此，这项技术自上个世纪70年代在美国首先使用以来，很快在世界各国得到了推广应用，并在世界许多装置、生产系统和油气管道系统中获得了很好的应用效果。

在炼厂的储运系统中，储罐区是非常重要的部分。保证储罐区的安全生产，杜绝事故的发生，是炼厂的储运系统的核心工作，因此有必要对炼厂储罐区进行风险评价。

3.1 在对炼厂储罐区进行风险评价时，需要完成三方面的技术工作

（1）确定炼厂储罐区事故的因素

从大量炼厂储罐区事故分析报告的统计结果可知，导致炼厂储罐区事故的因素主要有内腐蚀、外腐蚀、施工损伤、焊接缺陷、接头缺陷和第三方破坏等。针对一个确定炼厂的储罐区，我们必须通过资料调查、现场测试和实验室模拟试验分析等手段来确定从炼厂储罐区的设计、施工到运行管理的全过程中引起炼厂储罐区事故的外界干扰因素及其对炼厂储罐区事故的影响程度。

（2）因素诱发炼厂储罐区事故的可能性

在前面所列举的所有引起炼厂储罐区事故的因素中，除腐蚀、超压和第三方破坏三类因素是变化、发展的外，其余事故因素都是在炼厂储罐区建成后就已经存在的，并且一般没有太大的变化（钢材中的可扩展裂纹除外）。所以根据事故“浴盆”曲线所反映的规律，这些不变事故因素容易诱发投运初期的炼厂储罐区事故，而可变事故因素则主要在炼厂储罐区使用的中、晚期诱发炼厂储罐区事故。

随着炼厂储罐区使用时间的延长，象腐蚀这类发展因素是必然会导致炼厂储罐和管线穿孔或破裂的事故发生，所以在炼厂储罐区风险评价中腐蚀因素是作为重点来分析的。由于影响腐蚀进程的因素十分复杂，且评价所面对的油罐和管道一般不处于自然腐蚀过程中，所以油罐和管道腐蚀速率的研究是评定腐蚀因素诱发油罐和管道事故可能性的关键环节。目前解决这一课题的办法有智能清管检测技术、室内模拟实验分析技术和现场挂片对比分析技术。

第三方破坏和超压这两种因素诱发的油罐和管道事故具有很强的随机性，这两种因素的概率模型需要通过大量的历史资料调查方可确定，国外通过管理机构组织采集油罐和管道的运行历史参数和事故发生率等基础数据的目的就是为了对一些随机事故因素建立值信度高的概率模型。

（3）估计炼厂储罐区事故造成的后果

估计事故造成的后果是炼厂储罐区风险评价中的重要环节。炼厂储罐区事故所造成的损失一般可从人身安全、财产损失、环境影响和信誉损失四个方面来考虑。其中财产损失在这四个之中是最容易估计和有明确标准的；人身伤亡和环境污染两方面的损失计算与各国社会的价值观取向关系密切；相比之下，信誉损失是最难估计的损失，因为它涉及到众多的社会因素和政治因素。目前世界各国普遍采用的评分指标体系评价法采用泄漏影响系数来间接估算事故造成的后果，避免了直接估算人身安全、财产损失、环境影响和信誉损失这几方面的量化值的困难，从而大大节省了炼厂储罐区风险评价的技术成本。

3.2 技术关键及解决途径

本项目的技术关键主要体现在如下几方面：

（1）采集真实可信的炼厂储罐区环境信息资料；

（2）正确合理地对炼厂储罐区进行分区和分段；

（3）模拟试验条件与现场实际情况的吻合程度；

（4）考虑因素的全面性及风险要素的合理界定；

（5）风险要素评分指标体系的合理性。

针对第一个技术关键，可以通过收集经有关技术部门认定的原始技术资料和进行必要的现场检测验证来提高炼厂储罐区环境信息资料的真实可信度。

针对第二个技术关键，可以严格按照炼厂储罐区风险评价技术所制定的炼厂储罐区分区和分段原则，通过实地调查和分析对炼厂储罐区进行划分，尽量做到使每一区域的环境条件参数基本一致。

针对第三个技术关键，可以在准确了解炼厂储罐区环境条件参数后，以现场实际情况为依据来制定模拟试验方案，并通过空白对比试验数据来修正模拟试验数据的条件误差。

针对第四个技术关键，可以通过大量的资料检索和模拟试验结果来建立炼厂储罐区各种失效形式的故障树，然后利用故障树分析法正确界定炼厂储罐区的风险要素。

针对第五个技术关键，课题组将依据现场测试和室内模拟试验所掌握的风险要素的影响层次关系和影响程度大小来确定各项风险要素的评分范围和评分等级。

3.3 风险评价技术研究的可行性

石油工业的风险评价技术在国外已有20多年的成功应用经验，其评价基本模型已得到许多发达国家技术部门的认可，所以在我国开展这一项目的研究不存在理论上的困难。

国内已有单位如西南石油学院，已有开发研制“油库风险评价系统”和“管道风险评价系统”的工作经验，对解决本项目的技术关键已有清晰的研究思路，整个研究内容不存在无法克服的技术难题。研究工作所需的基础技术资料多属炼厂有关部门的存档技术资料，容易检索查询。

综上所述，开展“炼厂储罐区的风险评价技术研究”所作的各项准备工作是充分的，只要上级主管部门能批准立项，一定能够按开题报告所订工作计划圆满完成本项目的各项研究任务。

4 预期效益

本项目所取得的研究成果不仅可直接用作南充炼油化工总厂的储罐区风险管理的评价工具，而且可推广应用到炼厂储运系统的其它地方，最终有利于对整个炼厂实行风险管理。

由于风险评价结果能让管理者掌握系统的完好程度和提前了解系统的危险地段，以便合理地分配维护资金，从而变盲目被动维修为预知性主动维修。这不仅有利于维护费用的优化使用，而且最大程度地减少了发生突发性事故所造成的综合经济损失。所以，以炼厂储罐区的风险评价技术研究项目取得的研究成果为基础，逐步推广应用到炼厂储运系统的其它地方，必定对提高炼厂的经济效益，减少油罐和管线泄漏造成的经济损失和全面改善炼厂储运系统的管理技术水平产生重大的技术创新效果。

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1672-9323（2011）02-0057-03

2010-10-23）