油品码头常见风险分析及新技术应用

黄拓

(中海油气(泰州)石化有限公司，江苏 泰州 225300)

0 引言

石油等油品介质的物流方式主要包含长输管道输送、汽车输送、水运输送，其中，长输管道输送受管道敷设制约，虽节约成本但使用受限；汽车运输为目前石化产品主要物流手段之一，其灵活性为公路运输的主要优点，但物流成本高且运输量受限(单车30 m3)；油品水路运输同时具备灵活性及运输量大的优点，因此油品水路运输成为油品物流环节中重要的一环。随着化工行业的发展，沿长江码头逐年增多，威胁安全生产的风险逐步增多，诸如油品本身的风险。油品具有可燃、易爆、有毒、易腐蚀、易挥发等特点，在油品物流中，某个环节失去控制往往会带来不可预估的风险。再如设备设施故障风险，随着技术的不断更新和自动化的逐步普及，沿江码头受空气潮湿影响，设备设施极易老化故障，给本质安全带来负面影响。上述风险一旦由人员误操作或监护不及时将造成无法估量的损失，造成水体污染、人员伤亡等事故。所以，本文以长江沿线油品码头为例，对码头运行过程中常见风险因素予以辨识及新技术投用情况予以探讨，为维护长江水体安全作出努力。

1 油品码头常见风险分析

1.1 事故风险

对于长江沿线油品码头而言，常见的事故隐患有很多，如：火灾爆炸风险；码头装卸设备如起重机、输油臂等起重机械伤害风险；装卸作业机械伤害风险等。

1.1.1 火灾爆炸风险

油品码头装卸的原油和成品油一旦发生泄漏，在码头区域遇火源便会燃烧，如果得不到及时有效控制和处理便会酿成火灾。若船舱内大量油品已经卸空，且未进行洗舱和充惰性气体保护时，舱内残余油品极易蒸发充满船舱，并可能处于爆炸极限范围内，一旦遇点火源便产生舱内油气爆炸事故[1]。油品在管道中进行运输，因为运输速度以及管道摩擦等多方面原因的影响，最终会形成积聚静电。如果防静电工作没有切实落实，静电荷就会大量的集聚。在集聚的静电荷释放的电能超出可燃点最下限时，再加上空气中的混合物的质量达到爆炸条件的时候，势必会造成爆炸、火灾事故。随着行业的发展，危化品码头及后方炼厂将不断地将设备管线予以升级，伴随技改的大量深入，管线处置动火改造将愈加频繁，而往往管理部门追求工期亦或者工程效率的同时，发生工程施工“蛮干、乱干”的情况，由于危化品码头装卸作业吞吐量巨大、发生交叉施工或边作业边施工的情况下，将事故发生频率增加。油品码头装卸介质均具有较大的火灾危险性(以甲B、乙AB、丙类为主)，相关工作人员应加强防范。

1.1.2 设备故障风险

油品码头装卸设备以输油臂、输油软管、软管吊、输送管道为主。其中输油臂设备故障较多见，由于设备管理及保养不善，导致液压系统漏油于码头。现实生产中，北方沿河码头输送高沸点油品时，由于伴热系统管理不善，加之冬季气温过低将导致输油臂加套管冻憋，长期使用影响生产安全。软管作为油品码头主要装卸设备之一，软管的日常维护保养及按周期进行压力试验极为重要，日常生产中频发的事故是软管外防护骨架磨损严重，导致泄漏。一般码头在软管作业时会预先放置软管拖车、橡胶轮胎及防滑垫，以避免软管磨损增加使用寿命。油品管理原因及橡胶老化原因，导致局部弯曲应力无法得到释放，长此以往给生产带来风险。为避免类似风险，码头方应提高管理质量，建立完整的设备使用、保养、检修体系，并开展短周期检查活动才能尽可能地将事故控制在最低限度内，有效保证油品码头的安全。

1.2 计量风险

码头作为石化物流产业中关键的一环，为保障计量严谨及公正性，国际国内计量标准已经颇为成熟，但依然存在各种设备及管理原因导致计量风险存在。

1.2.1 设备选型

一些油品码头建造时间较长，随着生产需要逐渐进行相关技术改造，无法避免设备选型对计量产生的影响。个别罐区机泵选型时考虑经济性，均选择扬程足够的前提下大流量的机泵，由于技术改造的持续开展，管线流程的变动导致管线距离增长，管径变化较多，原机泵无法满足相应的扬程变大需求，具体现象表征为发货过程中出现类似“喘振”现象。由于机泵扬程不足，无法在油品发货作业中形成稳定的流体，在输送中期局部形成水击效应，给油品计量产生较大影响。

国内国际普遍用于油品贸易计量的流量计类型为质量流量计(科里奥利流量计)，利用科氏力效应，计算质量流量。现实使用中，由于质量流量计选型等因素，导致计量误差过大。如采购的质量流量计设计流量为600 m³/h，而实际作业时瞬时流量仅为200～300 m³/h，将导致计量误差增大，造成计量纠纷，带来质量风险。

1.2.2 阀门内漏

油品码头上的危险化工品在装卸过程中有着非常严格的操作规范，实际生产中关键性阀门如发生内漏，将导致计量准确性无法保证。如装卸作业开始前采取试压操作，即通知船方关闭下舱阀，关闭泊位内相关阀门，打开吹扫线(氮气或其他惰性气体)开展试压作业。由于码头阀门老化，或作为限流阀门使用，使阀门内漏，气体介质进入流量计内导致流量计工况较差，常发生无作业却“跑量”现象。出现此类现象，码头方应加强现场巡查及设备管理力度，此类现象放空管线存油后安装新阀即可解决。对于老码头而言，此类现象极为频繁。

1.3 环境风险

对于沿江码头而言，环境事故风险是码头和社会无法接受的。对环保威胁最大就是漏油事故，沿江码头现状是设备老化严重且加之技改频繁。如因流程调节错误、设备老化变形、人员误操作等原因，导致油品大量泄漏，而码头方如无成熟的应急处置体系将造成无法挽回的损失，且这种危害在短时间内不容易恢复。所以，加强作业全流程管理，强调作业值守制度尤为重要。

1.4 自然因素风险

沿江码头因其优越的地理位置，使其在油品物流过程中占据优势，但优势的背后，自然环境因素同样带来风险，其风险是无法回避且应着重考虑的因素。

1.4.1 风速

对沿江码头，环境风速是对整体装卸作业的重大制约因素。随着装卸输油臂的普及，各大码头均采用输油臂作为油品装卸的主要手段，输油臂的生产厂家虽不同，但其行业标准规定，输油臂均设置有超限报警，当输油臂角度偏移到达一定角度后，将出发初级报警，该警报提示码头操作人员角度即将达到极限，请操作人员及时调整。当偏移角度继续扩大，就会触发一级报警和二级报警，当输油臂触发上述报警时意味着输油臂面临倾覆或损坏风险。码头装卸作业受风浪影响，船舶起伏频率及幅度大，使输油臂偏移角度达到上限，给装卸作业带来风险，当二级报警触发时，输油臂紧急脱离装置启动，使装卸臂与槽船集管法兰迅速分离。实践中，根据行业规范，油品码头一般选择在环境风速大于6级时停止装卸作业，并安装输油臂防风板。部分码头在设计初期未考虑建设风速仪的要求，沿江码头可选用便携式手持测风仪，实时监控码头风速，控制作业风险。由于江面风向及风速瞬息万变，建议沿江码头建设固定风速连续监测系统，并将信号连接至控制室。同时与输油臂生产厂家进行技术对接，确定输油臂作业安全风速，将参数设定至风速监测系统，发出报警信号及时调整现场作业规避风险。

1.4.2 潮湿腐蚀

由于沿江码头作业的特殊性，其作业面空气湿度将略大于陆域。设备长期处于上述环境中，将使设备老化周期缩短，加速各零部件腐蚀。在实际工作中，各码头应建立健全设备保养制度，根据设备不同属性采取定期检查，定期更换润滑脂、润滑油、液压箱油、过滤器滤芯、油位计等措施。

1.5 船舶风险

一些货主为了降低生产成本，往往租用一些大型、船龄较长的老旧船舶进行货油运输，对码头的安全及防污染工作都带来了隐患[2]。以以往发生事件举例，某船舶靠泊我公司码头作业，其装卸货物为燃料油，在开始作业前，操作人员根据操作规程规定给船舶进行气密试验，发现船舶下仓阀门老化，其阀门填料处密封性破除。在与船方交涉后，船方建议更换管线发货，在发货过程中，监护人员发现其各舱室阀门大都存在填料老化情况，随即叫停作业，责令船舶离泊整顿。随着后期高质量选船机制的落实，船舶风险得到控制，在下文会提及高质量选船机制。

2 新技术应用

近年来油品码头新技术发展迅猛且投用后产生环保及安全效益，诸如码头防碰撞系统、油气回收系统、LDAR技术、智能监控系统均发展成熟，本文就几类技术原理及开展情况予以叙述。

2.1 码头防碰撞系统

为保障危化品码头和码头作业船舶的安全，需要对上行通航船舶进行检测和预警，防止通航船舶违规靠近危化品码头和作业船舶，造成碰撞事故。为此，需要建立一套综合自动目标识别、视频监控、报警警示等技术的码头防碰撞监测报警管理系统，监控警戒区域内的船舶状态，对闯入报警区域的船只进行识别，在监控显示终端上显示航行船舶、报警信号，同时码头现场以声光警告、VHF 喊话等警示方式对涉险船舶进行警告驱离，从而达到安全、高效监管辖区相关水域的目的。在实际应用中，该系统信号采集极为灵敏，对过往船只及时发出声音及声光警报，确保码头安全。但该系统属于软系统，如发生船舶失控撞向码头等类似事件无法给予安全保障。由于监控设备敏感度等原因，经常产生误报警现象，该技术尚需进一步升级。

2.2 油气回收系统

油气回收系统一般采取冷凝加吸附工艺，利用风机将装卸过程中船舶舱体内含油气体抽出，经船岸界面、输送管线送至冷凝吸附模块，利用压缩机将油气冷却，其中大分子介质将冷凝为液态回收，其中小分子部分送至吸附单元由活性炭吸附后排放。实际应用中还有膜技术及低温催化氧化技术处理后续小分子介质。本文仅以“冷凝+吸附”工艺为例，简要介绍油气回收系统：第一部分为船岸界面，涵盖作业法兰、放空系统、单向阀、阻火器、控制阀、氧分析仪、补氮模块。第二部分为油气回收撬装，主要组成部件有引风机、气液分离器、冷凝单元、吸附单元、排放单元。冷凝单元一般设4台压缩机，利用三级冷却机理将介质冷凝，冷凝油进入储液罐排至后方，小分子介质进入吸附罐，由吸附剂吸附后排放至大气。系统在设计时的同时考虑吸附剂再生的问题，设双通道吸附系统，即当一个通道吸附作业时，另一通道进行脱附作业(利用真空泵脱附)，脱附后的气体重新进入冷凝环节冷却，从而达到循环使用的目的。

在实际生产中，由于船舶缺少可靠的制氮系统、密封系统及液位连锁系统，导致油气回收系统作业时，船体内无法形成密封状态，大量含油气体无法有效的抽出，使油气回收系统无法正常运转。目前内河油船的作业现状是通过舱盖及量油孔掌握舱内油面液位，继而调整舱室。随着油船使用年限升高，大量船舶油舱舱盖密封橡胶均存在老化失效情况，该现象造成装油作业中，随着舱内油液位升高，气相空间减小，大量有机气体呼出污染大气。油气回收系统作业中，由于船舶缺乏密封性，导致船岸界面吸入气体为大量空气及少量油气混合物。油气回收装置建设规范中明确规定，管道内介质氧含量小于8%，而实际工况是远高于8%，从而氧分析仪报警连锁关闭油气回收装置。船舶仅仅具备密封性同样无法达到理想效果，密封性为油气回收装置运行提供保障，但给整体装卸作业带来隐患。船舶在满足密封要求的同时，无法直观地观察油舱液位，并无法及时调整阀门切换油舱，给船舶带来冒舱风险。船舶唯有具备可靠的液位连锁控制系统，依靠液位计监测液位并连锁自动阀门实现切换货仓功能，才能使油气回收装置达到理想使用工况。

2.3 LDAR技术

泄漏检测和修复(LDAR) 技术。石化码头最大的泄漏隐患点为法兰，该技术既由专业的设备在每一个法兰处采样，分析其微观泄漏量，由于采样设备对挥发性有机气体的敏感度，该方法可精确予以捕捉，从而将法兰泄漏点、设备腐蚀点、接头松动点迅速找出并由企业予以整改。该方法优势为准确，但实际使用中会发现，使用该方法带来大量工作量即人工成本。而设备损坏及老化是一个动态的过程，该方法只能保障检查过的此时此刻设备的安全状况，无法保证在下一个周期内的发展态势。故该方法尚存发展空间，需行业内部共同努力，整合出更加适用的检测方法，并建立行业统一的设备与管阀件泄漏检测与修复(LDAR) 技术规范与标准化程序。

2.4 智能监控系统

通过操作员行为监控系统对其行为进行识别判断，该系统由DSM摄像设备、智能控制终端组成。针对操作员实现闭眼告警、无人值守告警、打哈欠告警、不规范操作告警、设备故障告警、操作员位置检测等行为。并将上述告警统一上报至预警信息平台，监管人员通过该平台进行确警以及后续管理制度的约束。以此系统实现高质量管理，降低操作失误风险。

智能监控系统可使用声光探测器，在码头高点布置，24小时不间断地扫描现场，将信号同步到消防系统，在火灾初期阶段捕捉信号予以报警，同时和消防联动控制器、火灾报警控制器产生联动，取得良好效果。受限于摄像头寿命等因素，后续维护成本较高。

2.5 红外监测系统

红外监测系统，其技术核心为高敏感度的红外监测探头，基于极低温技术，使信号采集设备更精准的捕捉泄漏源。该技术正在应用于气体介质泄漏捕捉当中，其优点同LDAR技术，既捕捉准确，但在此基础上将静态的检测改为动态的监测，并可清晰观察泄漏点的发展轨迹，便于隐患处置及事故调查整改分析。该技术同样存在问题，首先成本较高，其极低温摄像头的使用寿命普遍为2～3年，提高用户使用成本。且该摄像头只能针对一个泄漏点或泄漏面布置，以油品码头为例，易泄漏点为输油臂装卸口及各个法兰处，安装成本较高。

2.6 船舶安全准入审查

为从源头保证码头作业安全性，油品码头均引用船舶安全准入审查机制。作业流程为：首先码头提交船舶靠港信息，再由第三方机构制定选船计划并通知相关方。第三方机构根据船舶及码头提供的资料进行评审，随后按照检查表法现场检查船舶缺陷。如不合格则船舶进行整改及完善后重新进行评审。码头在作业前应核检查待作业船舶缺陷整改情况评估是否具备作业条件。根据经验及事故参考，油品码头事故多因船舶不安全隐患引发，引入该机制从根源上减少了作业风险，近年来得到大力而有效的推广。

3 结语

综上所述，我国发生的多起油品爆炸及环境污染事故为危化品码头敲响了警钟。鉴此，危化品码头运营部门应提高安全管理水平，严格落实现场值守制度，并利用诸如文中提到的新技术辅助提升安全生产水平。在装卸全过程管理中，重视设备保养与维护，严格遵守操作规程及相关技术准则，尽最大努力将事故风险控制在最低限度内，确保油品码头安全、平稳运行。