陳玉亮 趙萬里 劉素華 吳桐 林俊 濮春明

國家管網(wǎng)集團西氣東輸蘇浙滬輸氣分公司

摘要：高后果區(qū)定量風險評價是管道周邊建設(shè)項目規(guī)劃的重要依據(jù)。以某輸氣管道200 m內(nèi)新建五星級酒店為例，介紹高后果區(qū)定量風險評價方法和過程，建議將管道周邊土地規(guī)劃建設(shè)前開展高后果區(qū)定量風險評價作為管理規(guī)范，指導相關(guān)工作。

關(guān)鍵詞：輸氣管道；高后果區(qū)；定量風險評價；個人風險；社會風險

《國家安全監(jiān)管總局辦公廳關(guān)于對石油天然氣長輸管道安全監(jiān)管有關(guān)問題的復函》（安監(jiān)總廳管三函﹝2015﹞225號）就輸氣管道與建構(gòu)筑物的安全距離問題答復如下：“油氣輸送管道的安全與距離無直接對應(yīng)關(guān)系，如某個敏感位置確實需要確定一個‘安全距離’，可根據(jù)當?shù)氐娘L險可接受程度，采用風險評價的方法進行確定。”SY/T 7380―2017《輸氣管道高后果區(qū)完整性管理規(guī)范》規(guī)定，與原設(shè)計相比高后果區(qū)等級升高2級或達到III級高后果區(qū)的管道應(yīng)進行定量風險評價，判定個人風險和社會風險是否可接受。定量風險評價方法可按照 AQ/T 3046―2013《化工企業(yè)定量風險評價導則》執(zhí)行。定量風險評價的個人風險和社會風險可接受準則依據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2014年第13號公告《危險化學品生產(chǎn)、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）》。

目前，高后果區(qū)定量風險評價大多采用由中國安全生產(chǎn)科學研究院研發(fā)的CASST―QRA重大危險源區(qū)域定量風險評價軟件或挪威船級社（DNV）PHAST軟件。現(xiàn)以蘇南地區(qū)西氣東輸一線干線200 m范圍內(nèi)新建一座五星級酒店為例，介紹輸氣管道高后果區(qū)定量風險評價過程。

1  管道失效可能性分析

失效頻率普遍采用同類設(shè)備的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)來源及可靠性分析后，應(yīng)用相關(guān)理論模型進行事故發(fā)生概率計算，然后結(jié)合項目實際情況進行修正。西一線干線的失效頻率選自GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》附錄 G 推薦的輸氣管道泄漏頻率，即4×10-4次/km·a。

根據(jù)SY/T 6859―2012《油氣輸送管道風險評價導則》，管道泄漏場景選取如表 1所示。

根據(jù)SY/T 6714―2008《基于風險檢驗的基礎(chǔ)方法》，失效頻率通過調(diào)整設(shè)備系數(shù)（FE）和管理系數(shù)（FM）進行修正。

2  事故后果分析

將該高后果區(qū)管段作為泄漏事故模擬點，擬建酒店人員密集，一旦天然氣泄漏引起火災(zāi)爆炸事故，波及的范圍比較大，后果比較嚴重。輸氣管道發(fā)生破裂時，由于管道內(nèi)的壓力不斷降低，天然氣泄漏速率隨時間逐漸減小。在計算噴射火熱輻射影響時，采用管道泄漏過程中的當量泄漏速率來表征泄漏速率，當量泄漏速率為峰值泄漏速率乘以泄漏速率衰減因子[2-3]，見式（1）。

式中，為當量泄漏速率，λ為釋放因子，Cd為泄漏系數(shù)，d為管徑，p為運行壓力，為流動因子，α0為氣體聲速。

其中，γ為氣體比熱，R為理想氣體常數(shù)，T為氣體溫度，m為氣體摩爾質(zhì)量。

噴射火熱輻射時采用點源模型，即假設(shè)火焰熱源為一系列位于射流軸線上的點熱源，并保守認為總熱輻射通量為每個點熱源熱輻射通量之和：

式中，I為熱輻射通量，η為燃燒系數(shù)，Xg為輻射系數(shù)，Hc為燃燒熱。上式轉(zhuǎn)換后可得不同熱輻射通量下對應(yīng)的著火半徑、致死半徑及潛在影響半徑：

（1）著火半徑 。天然氣管道破裂起火后熱輻射通量37.5 kw/m2及以上的區(qū)域，無防護的人員暴露1 min的致死概率為100%、10 s致死概率為1%，且在無火焰情況下短時間會造成可燃物著火。

（2）致死半徑 。天然氣管道破裂起火后熱輻射通量25 kw/m2及以上區(qū)域，無防護人員暴露1 min的致死概率為100%、10 s會造成嚴重燒傷。

（3）潛在影響半徑。 天然氣管道失效后果計算公式得出的熱輻射通量15.8 kw/m2及以上區(qū)域，無防護人員暴露30 s的致死概率為1%。

西一線管道外徑1016 mm，最大允許操作壓力10 MPa，則計算得出著火半徑205.6 m，致死半徑250.6 m，潛在影響半徑318.0 m。

3  事故模擬后果

不同泄漏孔徑的管道事故模擬后果如圖1―4 所示，其中（a）（b）（c）（d）分別表示擴散、噴射火、閃火、延遲爆炸。

4  個人風險和社會風險

該高后果區(qū)管道的個人風險和社會風險計算結(jié)果如圖 5、圖 6所示。

圖 5 新建酒店高后果區(qū)個人風險圖

圖 6 新建酒店高后果區(qū)社會風險圖

圖 5紅色曲線為1E-6/a個人風險等值線，根據(jù)GB 36894―2018《危險化學品生產(chǎn)裝置和儲存設(shè)施風險基準》3.2 防護目標個人風險基準，該高后果區(qū)新建酒店（大于100人）為一般防護目標中的一類防護目標3E-6/a（藍色曲線），處于個體風險可接受區(qū)內(nèi)。從圖 6可以看出 ，該高后果區(qū)傷亡2～120人的社會風險曲線，處在GB 36894―2018社會風險基準的盡可能降低區(qū)。

5  總結(jié)

開展高后果區(qū)定量風險評價可在確保風險受控的前提下，最大程度合理規(guī)劃用地，解決“管地之爭”矛盾，切實貫徹安全發(fā)展理念，實現(xiàn)“安全”與“發(fā)展”雙贏。在蘇南地區(qū)地方政府相關(guān)部門和管道企業(yè)共同配合下，管道周邊土地規(guī)劃建設(shè)前開展高后果區(qū)定量風險評價已成業(yè)界常態(tài)，建議相關(guān)部門予以關(guān)注，加以推廣，使其成為管理規(guī)范。計算模型及參數(shù)的選取必須科學、合理，為避免主觀性，需要技術(shù)規(guī)范或標準給出一定約束。

參考文獻：

[1]陳玉亮，胡峻，趙萬里.天然氣泄漏火災(zāi)爆炸危險性定量分析[C].第三屆全國油氣儲運科技、信息與標準技術(shù)交流大會論文集，2013：617-624.

[2]王新，劉建平，陳建紅，張強，楊玉鋒.輸氣管道潛在影響半徑計算公式優(yōu)化[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2019(10)：28-30.

[3]王新，張華兵.輸氣管道潛在影響半徑計算公式問題討論[J]，管道保護，2017(5)：48-51.

作者簡介：陳玉亮，國家管網(wǎng)集團西氣東輸蘇浙滬輸氣分公司管道科科長。聯(lián)系方式：13451863617，362867931@qq.com。