陳玉亮 趙萬(wàn)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：高后果區定量風(fēng)險評價(jià)是管道周邊建設項目規劃的重要依據。以某輸氣管道200 m內新建五星級酒店為例，介紹高后果區定量風(fēng)險評價(jià)方法和過(guò)程，建議將管道周邊土地規劃建設前開(kāi)展高后果區定量風(fēng)險評價(jià)作為管理規范，指導相關(guān)工作。

關(guān)鍵詞：輸氣管道；高后果區；定量風(fēng)險評價(jià)；個(gè)人風(fēng)險；社會(huì )風(fēng)險

《國家安全監管總局辦公廳關(guān)于對石油天然氣長(cháng)輸管道安全監管有關(guān)問(wèn)題的復函》（安監總廳管三函﹝2015﹞225號）就輸氣管道與建構筑物的安全距離問(wèn)題答復如下：“油氣輸送管道的安全與距離無(wú)直接對應關(guān)系，如某個(gè)敏感位置確實(shí)需要確定一個(gè)‘安全距離’，可根據當地的風(fēng)險可接受程度，采用風(fēng)險評價(jià)的方法進(jìn)行確定�！盨Y/T 7380―2017《輸氣管道高后果區完整性管理規范》規定，與原設計相比高后果區等級升高2級或達到III級高后果區的管道應進(jìn)行定量風(fēng)險評價(jià)，判定個(gè)人風(fēng)險和社會(huì )風(fēng)險是否可接受。定量風(fēng)險評價(jià)方法可按照 AQ/T 3046―2013《化工企業(yè)定量風(fēng)險評價(jià)導則》執行。定量風(fēng)險評價(jià)的個(gè)人風(fēng)險和社會(huì )風(fēng)險可接受準則依據國家安全生產(chǎn)監督管理總局2014年第13號公告《危險化學(xué)品生產(chǎn)、儲存裝置個(gè)人可接受風(fēng)險標準和社會(huì )可接受風(fēng)險標準（試行）》。

目前，高后果區定量風(fēng)險評價(jià)大多采用由中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院研發(fā)的CASST―QRA重大危險源區域定量風(fēng)險評價(jià)軟件或挪威船級社（DNV）PHAST軟件�，F以蘇南地區西氣東輸一線(xiàn)干線(xiàn)200 m范圍內新建一座五星級酒店為例，介紹輸氣管道高后果區定量風(fēng)險評價(jià)過(guò)程。

1  管道失效可能性分析

失效頻率普遍采用同類(lèi)設備的歷史統計數據，經(jīng)數據來(lái)源及可靠性分析后，應用相關(guān)理論模型進(jìn)行事故發(fā)生概率計算，然后結合項目實(shí)際情況進(jìn)行修正。西一線(xiàn)干線(xiàn)的失效頻率選自GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規范》附錄 G 推薦的輸氣管道泄漏頻率，即4×10-4次/km·a。

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

根據SY/T 6714―2008《基于風(fēng)險檢驗的基礎方法》，失效頻率通過(guò)調整設備系數（FE）和管理系數（FM）進(jìn)行修正。

2  事故后果分析

將該高后果區管段作為泄漏事故模擬點(diǎn)，擬建酒店人員密集，一旦天然氣泄漏引起火災爆炸事故，波及的范圍比較大，后果比較嚴重。輸氣管道發(fā)生破裂時(shí)，由于管道內的壓力不斷降低，天然氣泄漏速率隨時(shí)間逐漸減小。在計算噴射火熱輻射影響時(shí)，采用管道泄漏過(guò)程中的當量泄漏速率來(lái)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(jiàn)式（1）。

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

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

噴射火熱輻射時(shí)采用點(diǎn)源模型，即假設火焰熱源為一系列位于射流軸線(xiàn)上的點(diǎn)熱源，并保守認為總熱輻射通量為每個(gè)點(diǎn)熱源熱輻射通量之和：

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

（1）著(zhù)火半徑 。天然氣管道破裂起火后熱輻射通量37.5 kw/m2及以上的區域，無(wú)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(wú)火焰情況下短時(shí)間會(huì )造成可燃物著(zhù)火。

（2）致死半徑 。天然氣管道破裂起火后熱輻射通量25 kw/m2及以上區域，無(wú)防護人員暴露1 min的致死概率為100%、10 s會(huì )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及以上區域，無(wú)防護人員暴露30 s的致死概率為1%。

西一線(xiàn)管道外徑1016 mm，最大允許操作壓力10 MPa，則計算得出著(zhù)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(gè)人風(fēng)險和社會(huì )風(fēng)險

該高后果區管道的個(gè)人風(fēng)險和社會(huì )風(fēng)險計算結果如圖 5、圖 6所示。

圖 5 新建酒店高后果區個(gè)人風(fēng)險圖

圖 6 新建酒店高后果區社會(huì )風(fēng)險圖

圖 5紅色曲線(xiàn)為1E-6/a個(gè)人風(fēng)險等值線(xiàn)，根據GB 36894―2018《危險化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲存設施風(fēng)險基準》3.2 防護目標個(gè)人風(fēng)險基準，該高后果區新建酒店（大于100人）為一般防護目標中的一類(lèi)防護目標3E-6/a（藍色曲線(xiàn)），處于個(gè)體風(fēng)險可接受區內。從圖 6可以看出 ，該高后果區傷亡2～120人的社會(huì )風(fēng)險曲線(xiàn)，處在GB 36894―2018社會(huì )風(fēng)險基準的盡可能降低區。

5  總結

開(kāi)展高后果區定量風(fēng)險評價(jià)可在確保風(fēng)險受控的前提下，最大程度合理規劃用地，解決“管地之爭”矛盾，切實(shí)貫徹安全發(fā)展理念，實(shí)現“安全”與“發(fā)展”雙贏(yíng)。在蘇南地區地方政府相關(guān)部門(mén)和管道企業(yè)共同配合下，管道周邊土地規劃建設前開(kāi)展高后果區定量風(fēng)險評價(jià)已成業(yè)界常態(tài)，建議相關(guān)部門(mén)予以關(guān)注，加以推廣，使其成為管理規范。計算模型及參數的選取必須科學(xué)、合理，為避免主觀(guān)性，需要技術(shù)規范或標準給出一定約束。

參考文獻：

[1]陳玉亮，胡峻，趙萬(wàn)里.天然氣泄漏火災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(huì )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(wèn)題討論[J]，管道保護，2017(5)：48-51.

作者簡(jiǎn)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(cháng)。聯(lián)系方式：13451863617，362867931@qq.com。