原油油库的安全评价

原油油库的安全评价原油油库的安全评价 1 引言 油库是储存 输转和供应石油及石油产品的专业性仓库 是协调原油生产和加工 成 品油运输及供应的纽带 也是国家石油储存和供应的基地 油品储存设施发生泄漏事故后 易发生火灾 爆炸事故 并导致环境污染 会造成十分严重的后果 例如 在 1988 年 壳 牌石油公司在加利福尼亚的一家工厂发生地面储罐泄漏 导致 400000 加仑原油释放到了排 雨水的沟渠中 污染了 15 英亩受保护的湿地和 11 公里的海岸线 国内也发生过黄岛油库 雷电引起的火灾和爆炸等重大事故 在能源建设和原油储备日益受到重视的今天 对油库 进行安全评价 保障油库的安全运行 具有重大的现实意义 安全评价是企业灾害风险评估的技术手段和管理依据 已被国际 国内广泛采用和重 视 安全评价的目的是采用科学的分析方法来确认装置或系统存在的危险性 并根据形成 事故的风险大小和损失程度 提出相应的安全措施建议 将事故率和损失降到最低 获得 最佳的安全投资效益 尽管安全评价的方法很多 但在原油油库的安全管理中怎样应用这些方法仍然需要深 入地探讨和不断实践 笔者采用安全检查表和风险矩阵评价方法对某原油油库进行了安全 评价 安全检查表方法是油库安全评价的传统方法 易于为油库安全管理人员所掌握 而 风险评价是近年来迅速发展起来的一种评价方法 已在石油 石化以及压力容器与管道等 工业得到了广泛的应用 20 世纪 90 年代初 美国石油协会先后颁布了两个推荐标准 AP1581 和 APl580 作为在石油和石化装置风险评价的指导文件 进而完善了基于风险检测 的规范体系 对油库的风险评价 也可以为油库安全管理提供新的思路 2 油库的安全评价 运用安全系统工程中的检查表法 根据油库整体功能 采取 整 分 合 的原则 建立储油系统 装卸油和输油系统 辅助作业系统 消防系统 防护抢救系统 安全管理 系统等 6 个安全度评估系统 每个系统内又包含若干个评测单元 对每一评测单元 以设 备条件为主 作为每项的评估要素进行打分 按照评价分值范围予以危险程度分级 评测单元的建立以油库设备 设施能自成独立的单元为原则 具体划分如下 1 储油系统 油库以储油罐组为一个评测单元 即以同一防火堤内所有储油罐为一个 评测单元 2 装卸油 输油系统 装卸油作业设备 设施以每处为一个评测单元 输油泵房评 测单元 输油管路评测单元 计量间 3 辅助作业系统 锅炉房评测单元 变 配电室评测单元 输电线路和电缆评 测单元 辅助作业场所评测单元 4 消防设施系统 固定消防设施评测单元 移动消防器材评测单元 5 防护 抢救系统 基本检测仪表 工具及防护装具评测单元 应急设备及器材 评测单元 6 安全管理系统 作为一个评测单元 评估要点包括 收集油库的信息和资料 现场调查和评估 评测单元的安全等级划分 等 2 1 收集油库的信息和资料 被评装置 系统以及危险介质的原始资料的准确性和完整性 对安全评价结果的真实 性有很大影响 否则会产生偏差 因此 收集油库的信息和资料是安全评价中的一项最具 基础性的工作 直接影响到安全评价结果的可靠程度 有关资料包括以下内容 1 油库事故以及设备故障记录 2 油库功能单元的员工组织结构 3 油库整体平面布置图 4 工艺流程图 需标明工艺压力 温度和关键的远距离遥控操作隔断阀 5 设备清单 标明其类型 投产时间和运行记录 6 工艺装置 系统原油存量体积计算 7 消防资料 包括列出一份可移动式消防灭火器材设备 内装灭火剂品种和数量及喷 射速度清单 现场总消防泡沫和干粉量 消防泵以及消防供水系统的详细情况 8 现场填写若干调查表 2 2 现场调查和评估 按事先约定的评价日程和检查表目录 调查人员采用查阅 核对 记录 交流 考试 测试等形式 现场实际考察 并借助必要的仪表 工具 根据 安全度评估表 所列评测 项目和考评内容逐项评测 判分 评分标准如表 1 所示 表 1 油库安全度评估判分标准 类别 程度不符合要求有严重缺陷基本符合要求符合要求 高危险性 0148 中危险性 0135 低危险性 0123 2 3 安全等级评定 根据安全度值的大小将油库安全分为 A B C D E 等 5 个等级 其标准如表 2 所示 表 2 油库安全度分级标准 A 级B 级C 级D 级E 级 级别 优良安全型安全型基本安全型临界安全型不安全型 安全度值 0 95 0 90 0 85 0 80 0 8 通过对各评价单元 系统安全情况汇总 确定整个油库的最终评价得分和等级 见表 3 最终确定了油库的最终安全度评价为 0 855 属基本安全型 说明油库的安全生产和安全 管理方面遵循国家有关安全标准 基本符合安全要求 表 3 安全度评价结果分析 评 估 系 统 系统装 卸油 输油系统辅助作业系统消防设施系统 防护 抢救系 统 安全 管理 系统 单 元 储油 罐 泵房 输油 管路 计量 间 变 配电 室 辅助 作业 场所 锅炉 固定 消防 设施 移动 设施 检测 防护 装具 应急 器材 安全 管理 单 元 分 值 0 9170 7300 5700 9171 0000 8000 9280 8570 8670 7300 9000 886 系 统 分 值 0 9170 7390 9090 8620 8150 886 油 库 评 估 值 0 855 安全度等级基本安全型 但同时 通过安全度的评价查出了一些不完善或隐患内容 如油罐基础周围有不同程 度裂缝 泵房局部基础沉陷 裂缝 房屋顶部漏雨水等几十余项不同程度的隐患 为最大 限度降低事故的发生 建议油库管理部门对存在的隐患逐项进行整改 3 库区单项设备的风险评价 安全检查表法的优点是评价技术成熟 可靠 易于操作 但缺点是评价结果不是定量 的 不适用于对库区设备或评测单元的风险排序 3 1 风险矩阵评价方法 对油库区单项设备的风险评价采用风险矩阵的分析方法 该方法是根据风险的定义 将评价的结果放入 5 5 的矩阵中 见图 1 按高 较高 中等 较低及低风险来分级的 垂直轴代表可能性的大小 水平轴代表失效后果的严重程度 采用美国石油学会 API 对石油及石油化工设备的风险评价方法 对油库区各功能单元 的原油泄漏风险进行风险评价 关于 APl581 的风险评价方法简述如下 3 1 1 可能性分析 可能性分析是以设备类型划分的通用失效频率或概率为基础 然后用 2 个因子 设 备修正因子 FE 和管理修正因子 FM 进行修正 得到经过调整的设备失效频率或概率如下 设备失效频率或概率 通用失效频率或概率 FE FM其中 通用失效频率或概率来自于多种 工业部门的设备失效历史数据的统计分析 设备修正因子 FE 要识别对指定设备的失效频 率或概率起主要影响的特定条件 管理系统修正系数 FM 是根据具体的安全管理体系来判断其对通用失效频率或概率的 影响 该系数区分了不同管理体系对设备安全状况的影响 设备修正因子 FE 可以划分为 4 个次级因子 子因子 1 技术模量因子 用于检查结构损伤状态 生产过程环境和损伤检验程序 2 通用子因子 对所有的设备均有影响 3 机械子因子 每个设备都不一样 4 工艺子因子 生产工艺过程可以影响设备的完整性 技术模量对于风险和检测程序优化是很关键的 是用于评价特定的失效机制对失效频 率或概率影响的系统方法 技术模量用于评价两类信息 由于运行环境所致该设备损伤或材料性能的退化率 在 失效发生前设备的检测程序对于运行损伤机制的识别和监视的有效性 分析服役中的损伤 和检测两者对失效频率或失效概率的影响包括如下 7 个步骤 1 查明损伤机制并建立预期损伤速率 2 确定损伤速率的置信度水平 3 在一定置信度的损伤水平和损伤速率基础上确定检测程序的有效性 4 计算检测程序对于改进损伤速率置信水平的影响 5 计算在给定损伤水平时会导致设备失效的损伤容限的概率 这可以通过概率适用性评 价进行 6 计算技术模量子因子 7 计算对于所有运行损伤机制的综合的技术模量子因子 3 1 2 后果分析 失效后果计算的概况如图 2 表示 按以下 7 个步骤估计 1 确定有代表性的流体及其性质 2 选择一套孔洞的尺寸 以得到风险计算中后果的可能范围 3 估计流体可能释放的总量 4 估计潜在的释放速率 5 确定释放的类型 以确定模拟扩散和后果的方法 6 确认流体的最终相态 是液态还是气态 确定潜在的受流体释放影响的区域面积或泄漏的费用 即燃烧或爆炸 毒害 环境污 染以及生产中断的后果等 3 2 油库设备的定量风险评价 通过对单项设备的风险评价 排序 可以找出油库安全中的重点环节 合理配置检测 监测和维修资源 该油库有 5 个 10 万立方米的原油储罐及其配套设施 如泵房 阀组间 计量间等 罐 区 5 个罐的泄漏可能性如图 3 所示 储油罐区泄漏可能性最大的设备为储罐 其中以 1 英 寸孔径泄漏的可能性最大 并且破裂的可能性要大于 4 英寸泄漏的可能性 在 5 个储罐中 1 2 和 3 储罐的各种情形的泄漏可能性均大于 4 和 5 罐 主要是因为 4 和 5 罐建造得 比较晚 无论是建造工艺还是材料均比前几个储罐好 所以其泄漏的可能性要小 油罐的风险后果如图 4 所示 经过比较 储油罐区内设备风险值最大的设备为 5 个储 罐 其风险值远大于其他设备 究其原因 主要是因为储罐的可泄放流体总量远远大于其 他设备 另外 在计算时处于保守的原则 考虑的泄漏情景均为储罐装满液体时罐底的泄 漏 也就是说计算出的各种风险值均为储罐的最大风险值 这也是造成这 5 个储罐的各种 风险结果大致相同的一个重要原因 整个库区风险较高的前 30 个设备的风险后果如图 5 所示 其中 1 5 是储罐 6 7 是 两台热油循环泵 8 11 是 5 台输油泵 其余是油库中的各种管线 从图 5 可以看出储罐 的风险值远远大于油库中的其他设备 其次是热油循环泵和输油泵 再次是计量间内的各 种管线 按照意大利经济学家维尔佛雷德 帕雷图 Vilfredo Pareto 提出的帕雷图二八规 则 20 的大客户贡献了公司 80 的利润 相对大比例风险集中在相对小比例的设备上 80 的风险集中在 20 的设备上 所以 从整个库区的角度考虑 这些设备属于风险较高的 设备 比其他设备需要更多的维护与监测 4 油库风险评价软件 为了方便在油库中应用风险矩阵的分析方法 笔者开发了应用软件 该软件为油库设 备建立数据库 可以及时计算设备风险 并排序 用户可以实时浏览每个评估过程中的各 种数据 这些数据是只读的 和中间结果 并可以从风险矩阵图形上直观地看到该设