成品油库安全评价技术研究进展

夏利群

（中国石油广东销售公司，广东 广州 510630）

0 引言

“十四五规划”要求石油行业增储上产，国内石油公司增大石油勘探开发的力度和投资，油气产量持续增大。2021 年，国内生产原油19 898 万t，比上年增长2.4%；同时进口原油51 298 万t，比上年下降5.4%；原油加工能力为70 355 万t，比上年增长4.3%。成品油销售是石油勘探、开发、炼制、储运之后的重要环节，成品油库是保障调节成品油销售的重要载体和依托[1]。

据统计，从1960 年至2018 年的将近六十年时间内，国内油库发生将近1 200 起大小事故[2]。原油库正在朝大型化方向发展，危险化学品的聚集为油库安全带来时时刻刻的挑战[3]。成品油库所储存的是汽油、柴油、煤油等燃料，烃类分子量低，与原油相比更容易挥发，泄漏后蒸发、扩散能力更强，更容易引发火灾、爆炸事故[4]。油库的安全管理和评价成为一项重要的工作。

中国石油目前利用HSE 管理体系开展HSE 管理，通过系统化的闭环管理来实现HSE 风险管控的目标[5]。中国石油所属的成品油销售公司、油库等均不例外，经过长时间HSE 管理体系深化和升级[6]，中国石油安全环保业绩取得了目前为止历史最好成绩。但是，油气高危险的属性未变化，石油行业颠覆性风险仍然存在。因此，对目前正在运营的或设计投产的油气生产、储运设施进行安全评价成为重要的技术手段之一[7]。本文论述了目前常用的安全评价技术，并总结了其在成品油库中的应用，最后就安全评价技术发展及其在成品油库中的应用做出展望。

1 安全评价技术综述

安全评价技术一般可分为三类：定性分析技术、定量分析技术、混合分析技术。定性分析技术也被成为经验风险评价，是指根据评估人员的经验和判断能力，依据一定的定性指标，对系统的工艺、设备、设施、人员、环境和管理等方面的风险进行分析。定量分析技术也被成为概率风险评价，是指运用具有基于实验结果或事故资料统计分析等一定物理和化学意义的半经验或理论模型等指标或规律类方法，对上述所述方面进行定量计算。与定性分析技术相比，定量分析技术所获得的结果一般是定量的指标，如事故发生的概率、后果以及风险大小等等。而混合分析技术也被成为半定量风险评价，是定性和定量方法的结合，是为了避免定量评价技术对与数据的大量依赖和计算的繁复过程而采取的一种分析方法。通常是对事故发生的可能性和后果的危险因素进行分级，进而实施风险评价。本文针对三种类型的风险评价技术，就最常用的几类技术展开论述。

1.1 检查表法

检查表法（Check-Lists）是一种定性分析方法，也是最简单的危害识别方法[8]。通常由有现场经验的专家小组在以往管理和技术经验的基础上，对某一类设备或车间所建立的关于操作、维护、安装、管理等问题的检查列表。检查人员依照检查表对现场、资料等进行检查，并得出定性结论。可以说，检查表法是一种建立在经验和知识基础上的系统方法，可以应用于所有系统或活动，包括设备以及人为影响，包括技术以及管理情况。检查表法能够有效实施的关键是，必须由有经验的现场专家开展，其评估质量取决于检查创建者的经验以及用户的经验和质量。

1.2 预先危险分析PHA

预先危险分析（Preliminary Hazard Analysis，PHA）也是一种定性分析方法，是系统设计、建设和生产前分析系统可能危害的一种有效方法[8]。通过识别和分析事故的发生条件和事故造成的后果，识别每种危害。其中，能源来源和危险材料是重点，并特别注意识别系统中那些可能导致不可接受的风险的危险特征。在危险性识别和确定后，将根据危险性的特征对危险性进行排序。因此，预先危险分析可避免因不安全的技术措施、危险材料、技术或装置的使用以及系统的疏漏而造成损失。预先危险分析应该由知识丰富、经验丰富的工程师、技术人员和安全管理人员来实施。该方法有如下优点：一是由于在系统开发过程中进行危害分析，可以加强系统的关键环节。因此，系统的设计才会更加合理，系统才会更科学。二是针对生产过程采取有针对性的控制措施，危险工段得到有效控制，从而降低产品质量造成危害的概率和严重程度。三是预先危险分析可针对不能完全控制的风险提出安全措施来降低风险，将风险降低到可容忍的目标风险。

1.3 危险与可操作性分析HAZOP

危险与可操作性分析（Hazard and Operability study，HAZOP）是目前最常用的危害识别和记录的系统方法[9]。该方法主要侧重于对每个系统部件设计偏差的关键安全研究，这些偏差可从标准化列表中分析得出，因此通过分析得出了相应过程的变量偏差[10]。也正是由于过程中正常行为预期不到的偏差导致系统出现了危险，该方法可以识别系统中潜在的问题。采用HAZOP 分析师，应选择一个典型的序列作为研究节点的开始，并确定可能的危害和可操作性问题，如果不存在，就使用下一个节点；若出现问题，记录原因和后果，并提出解决方案。

1.4 定量风险评价QRA

定量风险分析（Quantitative risk assessment，QRA）是指利用场景模拟等定量手段进行的风险评价，为选择合适的场景而执行计算。目前石油行业比较成熟的是钻井井喷失控和油气泄漏火灾爆炸的定量模拟。对于成品油库而言，有太多设备设施和易燃易爆介质，油气泄漏导致的火灾爆炸是最相关的场景[11]。以油气泄漏为例说明定量风险分析，目前国内外学者已经开发了油气泄漏、扩散、点火、爆炸等全链条的模拟技术和软件来估计后果和预测事故情况。当然，由于边界条件不与实际情况完全相同、输入参数带有一定主观性等原因，单纯的定量模拟肯定不能反映实际，这些工具根据经验、测试结果和实际测量重新校准和验证。

1.5 故障树分析法FTA

故障树分析（Fault Tree Analysis，FTA）则是混合方法，是利用图形模型和数学模型的结合进行分析的方法。利用该方法可把最重要的故障点组合起来，给出概率表达式；通过对不同系统要素或构成要素之间相互关系的可视化，将设备故障与可能导致事故的人为错误或环境因素联系起来。故障树分析法的可视化是将系统中各要素之间的逻辑关系进行了表示，如顶部事件、顶级事件、未发开时间、基本故障或时间等，可用矩形、菱形、圆形等来表示。按照故障树所建立的可视化框图，从顶部事件进行逐一分析，明确风险或隐患发生的节点。

1.6 事件树分析ETA

事 件 树 分 析（Event Tree Analysis，ETA） 也是混合方法，是根据年度估计可能发生的事故顺序，以数学及图形方式呈现事件及情况的组合。事件树分析从初始事件到结果根据决策树逻辑地开发和可视化模型。从初始事件开始，并随着序列事件数量的增加而像树一样增长，初始事件和后续事件可以不同于最终结果的可能事件。可能的后续事件之间没有关系，但所有的事件都与时间有关[12]。其结果可以定性地描述由初始事件产生的事件组合产生的问题，还可以对事件频率和各种故障序列进行定量估计。更重要的是，根据时间树分析可明确如何在系统的设计、建设或运行阶段准备降低风险的建议列表。

2 安全评价技术在成品油库中的应用

2.1 成品油库安全评价的必要性

成品油库往往具有汽油、煤油、柴油及乙醇汽油和生物柴油等替代燃料，均是极其容易挥发、扩散导致火灾爆炸等事故。按照功能模块进行划分，往往可包括收发油工艺、公路卸车工艺、倒罐工艺、乙醇添加工艺、油气回收处理工艺等[13]；按照成品油库功能和工艺，主体设备设施主要包括油罐、输油管线、泵、卸油栈桥、仪器仪表、通信设备、消防设备等。按照GB 50074—2014《石油库设计规范》，根据库容大小可确定石油库等级，具体划分标准可见表1。

表1 石油库等级划分

据伍星光[2]统计，自1960 年至2018 年发生的1 144 起油库事故中，有493 起着火爆炸事故，有332起油气泄漏事故（未有点火源），同时，还有211 起油品变质事故、136 起设备损坏和人身伤害事故。按照国家风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制的要求，从HSE 管理的角度，销售企业和油库要对属地内各类风险进行管理。从风险管理的角度，需对风险进行识别、评价，针对不可接受的风险，需采取风险减轻或规避的措施。

2.2 成品油库的安全评价

目前，国内外学者已经将安全评价技术应用于油库中，取得了很好的效果，对油库的风险管理很有帮助，笔者将对此评价的情况展开论述。

针对成品油库风险评价方法尝试和创新，李凌峰[7]将模糊综合评判法引入成品油库的风险评价，建立了失效可能性因素体系和后果因素体系，并制定了相应的评价的方法和风险可接受性原则。张子敬[14]认为传统的HAZOP 分析方法无法分析事件因果之间的逻辑关系、无法判断风险消除措施对风险减轻的作用，结合HAZOP、FAT 以及保护层分析（LOPA）三种方法，对大庆油田储运销售分公司南一油库进行了工艺安全分析，认为其效果比三种单独使用好。

对于各类油库各类事故场景的定量模拟，裘霖[15]采用安全检查表、道化学火灾爆炸指数法等方法对大连港油品码头公司油库区的外部安全性、库区火灾爆炸危险性进行了综合评估，基于此提出了风险整改和防范的技术措施。仲维超[16]进行油库安全风险分析时分别采用安全检查表法、事故后果模拟分析法以及区域定量分析法开展了定性和定量分析，对油库的布局、设备、工艺等方面存在的风险进行了定性评估，对各类火灾事故进行了情景模拟和后果评价，并利用定量分析方法给出了事故的影响范围。

除此之外，Shuai 等人[17]利用RBI 技术对原油储罐的风险进行了定量评估，即通过对罐壳与罐底风险的比较，得出罐底风险的大小决定于罐壳的风险，同时提出了确定原油储罐可接受风险的方法，以3.54×104为油库可接受风险。Xie 等人[18]引入物联网技术对油库安全状态进行监测和评估，提出基于云模型、散度等理论的模型，通过构建模糊风险函数、对检测数据进行处理、利用融合模型进行预测等，时间对事故风险等级的评估。此方法的应用能减少评估过程的主观性、具有较高的可信度。

3 结论

油库中含有各种类型的成品油，具有易燃、易爆、易挥发、易扩散等特性，油库安全环保风险很大。本文综述了安全评价三种方式：定性评价、定量评价、综合评价技术，认为定性分析只是依据审核人员经验反映出被评估对象风险大小，而定量分析则可根据模拟手段和实验数据计算出被评估对象的定量风险；同时论述了检查表法、预先危险分析、危险与可操作性分析、定量风险评价、故障树分析法、事件树分析等6 类分析技术的定义和特点。最后，综述了安全评价技术在油库中的应用。