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          管道研究

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          英國管道危害距離制定及啟示

          來源:《管道保護》雜志 作者:張強 楊玉鋒 張華兵 時間:2019-5-13 閱讀:

          中國石油管道科技研究中心/油氣管道輸送安全國家工程實驗室



          長輸油氣管道由于與生俱來的危險性,一旦發生泄漏失效引發燃燒、爆炸將產生嚴重的事故后果,必須及時對周圍人員進行緊急隔離、疏散,以避免和減少人員傷亡。如何科學準確的制定管道周邊的危害距離,對于管道失效事故后果的評估及應急救援工作的開展具有重要的現實意義[1]。英國《1996年管道安全條例》將運輸危險流體的管道稱為重大事故隱患管道(MAHPs),常見的重大事故隱患管道有石油、天然氣、丙烯腈等管道。該條例第25條對地方當局和管道運營企業提出了若干要求(包括但不限于制定應急計劃,并至少每三年進行一次審查,提供重大事故隱患管道的詳細信息,以便為重大事故隱患管道制定詳細應急計劃)。英國健康與安全執行局(HSE)《1997關于重大危險事故隱患管道應急方案的進一步指導意見》要求,管道運行企業需要確定并提供管道危害范圍及管道應急計劃距離給當地應急救援部門以便制定詳細應急救援方案[2]。英國陸上管道運營商協會(UKOPA)負責為管道企業提供交流平臺,通過該平臺可以有效地影響管道相關法律、標準的制定及提供優秀的管理實踐供成員企業參考[3]。


          1 英國管道危害距離制定[4]

          油氣管道發生泄漏失效后可能產生火災熱輻射、有毒氣云、拋射碎片、噪音及沖擊波超壓等后果影響。管道危害距離的制定應考慮管道失效后最嚴重的情況,管道運營企業到達現場后可依據現場情況及專家建議進行動態調整。英國管道危害距離主要包括三類即熱輻射傷害范圍(應急計劃距離)、應急危害距離(初始警戒線)和應急指揮區(外圍警戒線)。三者之間的關系如圖 1所示。

          1.1 熱輻射傷害范圍(應急計劃距離)

          熱輻射傷害范圍是管道失效后個體遭受熱輻射傷害的最遠距離,氣體管道應考慮管道破裂的情況,液體管道考慮管道發生孔泄漏后的液體噴射距離,對于未列入重大事故隱患管道的液體管道當地應急救援部門也應采用該危害范圍作為應急計劃距離。

          根據《1996年管道安全條例》的要求,熱輻射傷害范圍(應急計劃距離)由管道運營企業確定并提交給當地應急救援部門,應急救援部門依此為重大事故隱患管道制定詳細的應急救援方案,并且管道運營企業可依據當時現場情況及專家意見對此距離進行調整。表 1列出了Transco公司針對R區和S區的天然氣管道提交給當地應急救援部門的熱輻射傷害范圍。

          注: 1. R區代表鄉村地區,人口密度≤ 2.5人/公頃,設計系數不大于0.72,可能發生的失效模式為破裂。 S區代表城鄉郊區,人口密度> 2.5人/公頃,設計系數最小可為0.3,主要的失效模式為泄漏,泄漏孔徑根據不同的壁厚確定。 2. R區管道的熱輻射傷害范圍對于破裂模式約為7×BPD,孔泄漏模式約為1×BPD。 BPD(building proximity distance,建筑物最小接近距離)依據英國標準IGEM/TD/1確定。 3. S區管道熱輻射傷害范圍為定量風險評價中零傷亡概率的范圍。 4. S區管道的熱輻射傷害范圍要小于R區管道熱輻射傷害范圍,主要原因為S區房屋的增加為隔絕熱輻射起到了保護作用。


          液體重大事故隱患管道(例如石油、 NGL管道等)重點考慮泄漏失效后的噴射距離,研究表明噴射距離與管道運行壓力成正比,形成近似橢圓的噴射區域,建議的液體管道噴射距離為壓力的2倍,如式(1)所示。

          噴射距離(m) = 2×運行壓力(barg) (1)

          因此,推薦的液體管道熱輻射傷害范圍如表 2 所示。

                         

          未列入重大事故隱患管道的液體管道,管道泄漏失效后可能點燃形成池火,英國管道運行壓力為10 MPa,不同管徑的危害距離從35 m至75 m不等,如表 3所示。

          1.2 應急危害距離(初始警戒線)

          應急危害距離是在管道熱輻射傷害距離(應急 計劃距離)的基礎上乘以安全系數。一旦管道發生破裂,需在第一時間劃定應急危害距離(初始警戒線),非事故處理人員嚴禁入內。管道企業人員到達現場后可根據現場實際情況及專家意見調整該距離。

          天然氣管道發生泄漏失效后,依據是否點燃及何時點燃會導致一系列不同的事故后果。立即點燃形成的熱輻射傷害是最嚴重的傷害后果。如果未被點燃,應采取必要的措施確保在可燃濃度范圍內沒有點火源?扇細庠频姆秶c泄漏的壓力、泄漏的方向、大氣條件等有關,往往難以預測。推薦的應急危害距離(初始警戒線)如表 4所示。

          依據表 2,液體重大事故隱患管道的應急危害距離(初始警戒線)保守的設定為250 m,液體管道需要根據周邊的地形判斷可能的流動方向,并沿油流路徑確定危害范圍。依據表 3,對于未列入重大事故隱患管道的液體管道,考慮安全系數為2的情況,保守的設定應急危害距離(初始警戒線)為150 m。

          1.3 應急指揮區(外圍警戒線)

          如需設置應急指揮區進行應急工作的協調指揮例如應急資源的調配,建議在應急危害距離(初始警戒線)外圍適當位置設置,管道運營企業和當地應急救援部門可依據現場情況聯合確定。應急指揮區的設定與管道的輸送介質和運營壓力有關。


          2 結語

          目前我國關于管道周邊各種距離的制定并沒有嚴格的定義及規范,《石油天然氣管道保護法》、GB 50253― 2014《輸油管道工程設計規范》、GB 50251―2015《輸氣管道工程設計規范》提出了5 m的要求(類似英國管道設計中的BPD概念)。針對管道失效后可能造成的危害距離及應急計劃距離等的概念并未見明確規定,在部分管道運營企業的應急預案中有所體現。未來可重視以下內容。

          (1)借鑒英國管道應急管理理念,完善管道泄漏失效后各項、各級應急處置范圍及距離和相應計算方法,為科學安全的處置失效事故提供技術依據。

          (2)英國管道危害距離的制定方法多是基于風險的方法確定,建議逐步推進國內管道定量風險評價標準體系、規范實施流程及完善失效可能性、失效后果、風險可接受準則等方面的技術細節。

          (3)事故的處置及演變是動態變化的過程,針對不同的危害距離根據現場實際情況及變化進行動態調整。


          參考文獻:

          【1】劉彬.危險化學品事故處置初始警戒距離與人員疏散距離的風險分析[J].消防技術與產品信息,2018,31(7):27-30.

          【2】劉宏波.英美油氣管道安全監管體制研究及對我國的啟示[J].中國安全生產科學技術, 2016,12(增刊):200-204.

          【3】HSE. Further Guidance on Emergency Plans for MajorAccident Hazard Pipelines[R].1997.

          【4】UKOPA. Pipeline Hazard Distances (UKOPA/GP/016Edition 1)[R].2018.

          【5】Jane Haswell. Emergency Planning for High PressureGas Pipelines(UKOPA/ 01/006)[R].2000.


          作者:張強,男, 1987年生,碩士畢業于中國地質大學(武漢)安全技術及工程專業,注冊安全工程師,二級安全評價師,任職于中國石油管道科技研究中心,主要從事管道風險評價及管道完整性相關研究工作。 

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