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          管道研究

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          長輸管道的安全距離

          來源:《管道保護》雜志 作者:葛天明 時間:2018-7-6 閱讀:

          葛天明

          勞氏船級社 勞氏瑞安咨詢(北京)有限公司高級咨詢師

          基于法規和標準要求的方法以中國和美國為代表,法律法規或標準做出了明確的確定性要求,運行方只需要遵照執行即可。法律法規和標準要求中的安全距離一般來自于實驗研究、經驗和事故總結。

          基于風險的方法以英國和歐盟為代表,法律或標準只進行目標設定性要求,不做確定性要求。運行方需要根據每一條管道和路由的特點,通過設計、操作、維護來達到設定的安全目標,對于不同的管道,不同的第三方可能會有不同的安全距離,但具有相同的風險水平。

          2013年11月22日10時25分,位于山東省青島經濟技術開發區的中國石化工股份有限公司管道儲運分公司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,至午夜時分氣爆更加嚴重。最終造成32人死亡、321人受傷。

          以上事故中管道與第三方人員居住和生產建筑物的距離均符合現行法律法規和標準規范的要求,但是事故似乎都在證明長輸管道需要與第三方人員居住和生產建筑物的安全距離并不足夠。但與此同時,2015年4月1日正式發布實施的2014年版《輸油管道工程設計規范》(GB50253)與2006年版相比,與第三方建(構)筑物的間距卻由15m修訂為5m,有較大幅度的縮減。

          孰是孰非,由于安全距離關系到管道保護、路由規劃以及第三方公眾的安全距離,受到了多方的關注和爭論。本文嘗試從工程實踐角度出發,對于如何確定長輸管道的安全距離,探討可行的技術手段與做法。

          1  安全距離的定義

          對于安全距離的定義,需要明確安全的主體,即指“誰”的安全。比如我國管道保護法提出的5m保護范圍,該安全是指管道在5m保護區域內管道的安全。本文討論的安全距離,或者說更廣泛意義上的安全是指對人員的安全,即在該距離下管道不會對第三方人員造成影響,對于人員是安全的。

          人員安全的定義又可以理解為人員死亡風險可接受。

          如果人員死亡的風險低于某一確定的風險可接受標準,即認為人員是安全的。風險可接受標準通常由所在國家和地區的安全監管部門確定,如2014年5月國家安全生產監督管理總局公布的《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)》中要求對于居住類高密度場所的個人可接受風險不應大于3×10-6/年;陲L險的人員安全,也可以理解為管道造成人員死亡風險的上升是可以忽略的或接受的,因此人員是安全的。

          2  不同國家和地區的做法

          2.1 歐盟地區

          歐盟地區對于危險化學品行業的主要監管法律是《塞韋索II,Seveso II》(96/82/EC),2015年6月1日升版為《塞韋索III,Seveso III》。

          其中明確規定了運行方的主要責任有:

          (1)申請應包含所有的超過限值的危險物料(條款7);

          (2)制訂重大事故預防的原則(條款8);

          (3)為超過存量限值上限的設施編制安全報告(條款10);

          (4)為超過存量限值上限的設施編制內部應急預案(條款12);

          (5)發生事故時應及時向相關方公布信息(條款16);

          其中關于安全距離并沒有明確的規定,對這方面的要求隱含在條款10中,即運行方為管道制訂的安全報告。該安全報告應證明運行方對于所有重大的危害均有持續有效的控制方法,可以確保第三方人員不會因為管道的建設而導致額外的風險上升或者受到重大事故的傷害。

          作為歐盟法律,《塞韋索》還規定了各監管政府的職責:

          (1)為超過存量限值上限的設施編制外部應急預案(條款12);

          (2)為超過存量限值上限的設施建立土地規劃原則(條款13);

          (3)確保相關信息對公眾的公開(條款14);

          (4)確保事故發生后社會層面的應急處置、應急響應及時啟動,確保運行方在設施范圍內啟動必要的緩解措施并通知所有可能被影響到的人員(條款17);

          (5)及時向歐盟委員會匯報事故(條款18);

          (6)嚴厲禁止非法使用和處理危險物料(條款19);

          (7)開展相應的檢驗(條款20)。

          2.2 英國

          英國作為歐盟成員國,對《塞韋索》法案進行了落地,主要依靠《重大危害控制法案》,(The Control of Major Accident Hazards Regulations 2015)和《管道安全法》(The Pipelines Safety Regulations 1996)來進行管道安全的監管。

          與《塞韋索》法案類似,英國監管機構HSE要求主體責任人,即管道運行方通過安全報告來證明其管道的安全性,包括與第三方建(構)筑物的適當距離。

          《管道安全法》的主要內容包括:

          第二部分,一般性要求;

          第三部分,重大危害管道。

          作為目標設定性的法規,《管道安全法》均沒有確定性要求,比如關于管道的設計,條款5的規定如下:

          運行方應確保管道的設計是盡量合理可行的,否則不應用于輸送任何流體,管道應可以滿足承受:

          (1) 由于操作產生的力;

          (2) 任何可能通過該管道運輸的流體;

          (3) 外力和可能的化學反應。

          管道的操作,條款11規定如下:

          運行方應確保

          (1) 管道投運前建應立完整的安全操作限值;

          (2) 任何操作不能超過安全操作限制測試時的安全。

          管道的破壞,條款15規定如下:

          任何人不能對管道造成可能造成人員傷害的破壞。

          管道的保護,條款16規定如下:

          為了確保對管道破壞不會發生,運行方應盡可能合理的采取措施去通知相關方管道的存在和走向。

          2.3 美國

          美國液體管道行業的基礎法律為49 CFR Part 195《液體管道聯邦最低安全標準》(2015年9月3日更新)和49 CFR Part 192《氣體管道聯邦最低安全標準》(2015年9月3日更新),以及行業標準ASME B31.8(2014版)和B31.4(2012版)。

          對于管道安全距離的要求在《液體管道聯邦最低安全標準》195.210中描述如下:

          (1)選擇的管道路由應盡可能遠離包含私人住所、工業建筑和公眾集會的地方;

          (2)任何管道距離私人住宅、任何工業建筑或公共集會場所的距離不得小于15米,除非管道的埋深在滿足條款195.248的要求基礎上再增大305毫米。

          195.248條款對埋深要求如下:

          對于工業區域、商業區域和居住區域深不小于914mm(一般地區)或762mm(需要爆破的巖石地區)。

          不同于歐盟和英國地區,美國制定了確定性的安全距離要求,該距離考慮了對第三方人員的后果影響。美國國際管道研究委員會(PRCI)曾開展類似的研究,結果表明埋深可以顯著減緩事故的影響范圍[1]。因此對于距離小于15m的管道敷設要求了額外的埋深,以保證第三方人員的安全。

          《氣體管道聯邦最低安全標準》并沒有規定明確的距離要求,而是通過將地區等級分為4級來進行設計,并在第192.9O3部分要求進行完整性管理。完整性管理隱含了基于風險的管理,比如對于高后果區域管段的識別和管理,均考慮第三方人員的數量、暴露時間,與第三方建筑物的距離和第三方建筑物在事故影響范圍內的密度,而對于高后果區域管段則提出了更高的完整性管理要求。

          2.4 中國

          《輸油管道工程設計規范》(GB50253)最新版第4.1.5條第1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應小于5m。

          《輸氣管道工程設計規范》(GB50251)最新版第4.1.1條第10款規定如下:

          埋地管道與建(構)筑物的間距應滿足施工和運行管理要求,且管道中心線與建筑物的最小距離不應小于5m。

          以上兩個標準基本沿用了美國生物法規和標準要求,但并完全等同采用。 管道保護法規定了5m的保護區域,但立法本意為禁止第三方活動對管道的破壞,類似與國外法規中提到的對于管道破壞的保護,但國外法規并未設置距離的保護要求。對于和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。

          3 安全距離確定的方法

          通過上文的介紹,對于安全距離的確定基本可以總結為以下兩種方法:

          (1)基于法規及標準要求來選擇安全距離;

          (2)基于風險可接受標準來確定安全距離。

          3.1 基于法規和標準要求

          基于法規和標準要求的方法以中國和美國為代表,法律法規或標準做出了明確的確定性要求,運行方只需要遵照執行即可。法律法規和標準要求中的安全距離一般來自于實驗研究、經驗和事故總結。

          此類方法的優點是簡單易行,可以進行統一要求;缺點是不體現運行方的主體責任,運行方只需參照執行即可,同時要求法律和標準的制訂方具有非常專業的技術水平,并能夠對法律和標準進行周期性或及時的更新。目前這種方法在美國可以得到有效實施,得益于美國大量專業、獨立的標準機構、團體和組織,同時事故調查也可以及時觸發對法律法規和標準的更新。

          但是,此類方法無法體現管道之間的差異性,所有管道均使用統一化的要求,也無法體現管道周邊環境的變化。美國在氣體管道的監管方面通過完整性管理可以解決此問題,但目前在國內由于完整性管理的非強制性,導致整個完整性管理的技術水平和開展程度在企業和地區之間都存在非常大的差距。

          3.2 基于風險的方法

          基于風險的方法以英國和歐盟為代表,法律或標準只進行目標設定性要求,不做確定性要求。運行方需要根據每一條管道和路由的特點,通過設計、操作、維護來達到設定的安全目標,對于不同的管道,不同的第三方可能會有不同的安全距離,但具有相同的風險水平。

          此類方法的優點是極大的調動了管道運行方的主動性,運行方為了達到安全目標會采用不同的工程解決方案,這也側面推動了管道工程行業的發展。同時,基于風險的方法,可以體現管道本身和外部環境的差異性,對于安全目標即人員風險又可以統一要求。此方法對管道運行方和整個行業的技術能力要求較高,時間投入較多,同時對于管道基礎事故數據的統計具有一定的依賴性。

          基于風險的方法,由于可以量化地分析人員風險,因此對于新建管道工程尤其可以很好的應用,可以通過對比不同的工程手段來選擇最優化的設計和工程解決方案,比如不同的壁厚、不同的埋深和不同的運行壓力等。

          4  思考與建議

          目前國內主要采用了美國標準的要求,但是國內的監管機構和標準協會可能并不具備相應的人力和技術水平,同時對于美國標準的采標采也是主觀地采納部門標準,這導致同樣的體系在美國和中國的應用產生了差異性。比如對于距離人員居住建筑物15m距離的理解,對于天然氣管道完整性管理的強制要求未采標等。從目前國內的事故情況、安全監管部門的檢查和管道運行方的反饋來看,確實在應用中存在一些問題。

          國內安全監管領域對于風險管理的應用也在逐步引入,比如上文提到的危險化學品行業人員可接受風險標準的發布,但如果對于長輸管道行業全面強制引入基于風險的要求,可能導致投入增多,阻礙行業發展,同時技術支撐水平不足也會影響使用的效果。

          筆者建議有步驟有重點逐步引入基于風險的方法,主要有:

          (1)首先在新建管道工程領域引入基于風險的安全要求;

          (2)在管道通過高風險區域時引入基于風險的安全要求,包括人口密度達到3類和4類地區的管段,參照完整性管理規定的高后果區域管段,通過當地監管部門確定的重點保護建筑物區域的管段;

          (3)在管道通過規劃中工業規劃區、化工園區規劃區等。

          參考文獻

          [1] 美國國際管道研究委員會(PRCI). 管線斷裂和并行管道間距研究報告[R]. 美國:美國國際管道研究委員會(PRCI),2002

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