葛天明

斯堪伯奧科技（北京）有限公司

【摘要】 本文通過采用定量風險分析（QRA）的方法，選取了長輸管線不同泄漏原因分布和泄漏頻率不同孔徑百分比分布，結合國家安全生產監督管理總局（2014年）13號令，確定管道沿線某固定位置可接受人員死亡風險，由此確定長輸管道與第三方設施的安全間距。基于該方法，對于新建管道設施可以根據不同的設計參數給出不同的安全間距，對不同的第三方設施采用不同的設計參數；對于已建管道設施，可以驗證不同安全控制措施下的安全間距。

【關鍵詞】 定量風險分析（QRA）可接受風險標準安全間距

1. 引言

2013年11月22日，位于山東省青島經濟技術開發區的中國石化東黃輸油管道泄漏原油進入市政排水暗渠，在形成密閉空間的暗渠內油氣積聚遇火花發生爆炸，造成62人死亡、136人受傷，直接經濟損失75172萬元。

2014年6月27日印度南部地區發生天然氣管道爆炸事故，造成16人死亡。

2014年7月31日晚，高雄市前鎮區多條街道陸續發生可燃氣體外泄，并引發多次大爆炸，數條街道被波及，至午夜時分氣爆更加嚴重。據臺灣消防部門2014年8月1日統計，高雄前鎮爆炸事故已致20人死亡、 270人受傷。

以上事故，均為長輸管道發生泄漏后引起的火災爆炸事故，事故造成了大量的人員死亡，而且多數人員均為第三方公共人員。

這引發一個共同的問題：是否長輸管道距離公眾建筑物過近？

2. 基本定義

長輸管道

長輸(油氣)管道是指產地、儲存庫、使用單位之間用于輸送商品介質的管道，區別于工藝管道，長輸管道無法局限于某一個固定區域內，因此會發生本文提到的和第三方設施的安全間距問題。

“安全”

2014年8月核安全局核電安全監管司副司長湯搏在電促會核能促進分會舉辦的核能發展高峰論壇上做了《核電安全的若干基本問題》的演講，其中關于什么是“安全”做了很好的闡述，這里引用如下：

什么是安全？三個定義：

第一，當一件事情帶給我們的利益足夠大，而其代價可承受的話，我們則認為其是安全的；

第二，安全是利益和代價的平衡；沒有一件事情只有利沒有弊；

第三，安全是可接受的風險。

2014年5月國家安全生產監督管理總局公布了《危險化學品生產、儲存裝置個人可接受風險標準和社會可接受風險標準（試行）》，規定了我國的個人可接受風險標準值，如表格1所示，社會可接受風險如圖表1所示。

因此， “安全”是具體風險承受者可以接受的一個風險水平，結合安監總局2014號13號令，長輸管道與第三方人員的安全間距即為該距離外的人員死亡風險不高于13號令規定的個人可接受風險標準。

3. 國內現行管理要求

《輸油管道工程設計規范》（GB50253）中第4.1.5款規定如下：

原油、 C5、 C6及以上成品油管道與城鎮居民點或獨立的人群密集的房屋的距離不宜小于15m。

以上距離主要參照了美國《液體管道最低安全標準》 195.210條中的要求，目的為了減少管道泄漏后對第三方的影響，同時兼顧維護、搶修的需要。

《輸氣管道工程設計規范》（GB50251）中并未對線路部分與第三方設施的距離做出要求，僅對站場及附屬設施做了距離要求。

管線部分依據人口分布密度設立不同的地區等級，高等級地區即人口稠密地區通過提高設計系數來增大管道強度，即不通過距離防范而通過提供管道本身的可靠性來達到安全的目的。

2010年通過的《管道保護法》提出了5m的保護距離，但立法本意為保護第三方活動對管道的保護，對于第三方設施的安全間距要求，《管道保護法》又指向了強制性技術標準，即上文提到的兩個標準。

從以上立法和標準的要求可以看出，目前的要求并不區分不同的管道設施和不同的第三方設施，并未從基于風險的角度來考慮安全間距問題。

4. 基于風險的安全間距確定

基于風險的方法通過識別具體設施的危險，并對該危險進行估計或計算得到風險值（即有多危險），將該風險值與可接受標準（即總局13號令）進行對比，在該接受標準內確定具體的安全間距。

該安全間距會因不同的長輸管道而不同，也因不同的第三方設施而不同，同時也因為不同的外部環境（風向、風速等）而不同。

定量風險分析（QRA）是一種普遍應用的，采用量化指標描述、定義和評估風險的一種風險分析方法，如圖表2所示。

5. 某天然氣管道安全間距確定

某天然氣管道通過工業區段長約20km，管線沿線基本為居住、行政辦公、商業金融、文化娛樂等綜合規劃區，需要確定不同運行壓力下的安全間距。

風險計算采用的泄漏頻率基礎數據主要數據源包括：

—《EGIG第7版報告-1970至2007》

—《OGP風險分析數據手冊-立管及管道泄漏頻率》

基于該數據源，確定的不同泄漏原因分布和孔徑分布如圖表 3和圖表 4所示。

在基于EGIG事故統計數據的基礎上，結合管道的具體設計參數，確定了管道不同泄漏孔徑的泄漏頻率，如表格2所示。

利用計算軟件確定泄漏后不同事故后果的嚴重程度，包括噴射火、閃火和爆炸，圖表5展示了10MPa壓力下水平方向噴射火的熱輻射值分布。依據不同的事故結果可以確定管道沿線某固定位置處的人員死亡概率，乘以泄漏頻率和點火概率即為該位置的人員死亡風險。

圖表6展示了不同壓力下，沿管道中心線向外側不同距離上的人員死亡風險。

從圖中可以看出，隨著設計壓力等級降低，人員死亡風險明顯減小，依據風險可接受標準，不同設計壓力下風險可接受范圍內的安全距離如表格3所示。

針對10MPa運行壓力，不同管道壁厚和不同埋深都會影響風險的大小，圖表7展示了（20-25） mm壁厚時， 1.2m， 1.5m， 2m和3m埋深時的不同風險值。

圖表8展示了（25-30） mm壁厚時， 1.2m，1.5m和2m埋深時的不同風險值。

基于此分析，可以確定在10MPa運行壓力不同壁厚和不同埋深下的安全距離，見表格4所示。

6.結論

國內目前關于長輸管道與第三方設施的安全間距要求，為基于經驗的統一要求，從事故的后果來看，存在一些問題，2014年國家安全生產監督管理總局公布13號令后，確定了個人的可接受風險標準。

本文基于該風險標準，探討了基于風險的安全間距確定方法，可以結合具體的管道設計參數，確定與第三方設施間的安全間距，同時提出針對性的具體的工程設計措施，來確保風險處于可接受標準內。

基于該方法，對于新建管道設施可以根據不同的設計參數給出不同的安全間距，可以針對不同的第三方設施采用不同的設計參數，比如壁厚、管材、埋深等；對于已建管道設施，可以驗證不同安全控制措施下的安全間距，采取針對性的措施。 ◢

（作者：高級咨詢師，石油天然氣副總經理，勞氏船級社咨詢部Lloyd's Register Consulting；斯堪伯奧科技（北京）有限公司）

2014年第5期（總第18期）