陳玉亮 趙萬里 劉素華 吳桐 林俊 濮春明

國家管網集團西氣東輸蘇浙滬輸氣分公司

摘要：高后果區定量風險評價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險評價方法和過程，建議將管道周邊土地規劃建設前開展高后果區定量風險評價作為管理規范，指導相關工作。

關鍵詞：輸氣管道；高后果區；定量風險評價；個人風險；社會風險

《國家安全監管總局辦公廳關于對石油天然氣長輸管道安全監管有關問題的復函》（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題答復如下：“油氣輸送管道的安全與距離無直接對應關系，如某個敏感位置確實需要確定一個‘安全距離’，可根據當地的風險可接受程度，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《化工企業定量風險評價導則》執行。定量風險評價的個人風險和社會風險可接受準則依據國家安全生產監督管理總局2014年第13號公告《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）》。

目前，高后果區定量風險評價大多采用由中國安全生產科學研究院研發的CASST―QRA重大危險源區域定量風險評價軟件或挪威船級社（DNV）PHAST軟件。現以蘇南地區西氣東輸一線干線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備的歷史統計數據，經數據來源及可靠性分析后，應用相關理論模型進行事故發生概率計算，然后結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《油氣輸送管道風險評價導則》，管道泄漏場景選取如表 1所示。

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

2  事故后果分析

將該高后果區管段作為泄漏事故模擬點，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。輸氣管道發生破裂時，由于管道內的壓力不斷降低，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，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，T為氣體溫度，m為氣體摩爾質量。

噴射火熱輻射時采用點源模型，即假設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，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

該高后果區管道的個人風險和社會風險計算結果如圖 5、圖 6所示。

圖 5 新建酒店高后果區個人風險圖

圖 6 新建酒店高后果區社會風險圖

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

5  總結

開展高后果區定量風險評價可在確保風險受控的前提下，最大程度合理規劃用地，解決“管地之爭”矛盾，切實貫徹安全發展理念，實現“安全”與“發展”雙贏。在蘇南地區地方政府相關部門和管道企業共同配合下，管道周邊土地規劃建設前開展高后果區定量風險評價已成業界常態，建議相關部門予以關注，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、合理，為避免主觀性，需要技術規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化[J].工業安全與環保，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，國家管網集團西氣東輸蘇浙滬輸氣分公司管道科科長。聯系方式：13451863617，362867931@qq.com。