长输管道与第三方设施的安全间距探讨

长输管道与第三方设施的安全间距探讨2013年11月22日10时25分，位于山东省青岛经济技术开发区的中国石化工股份有限公司管道储运分公司东黄输油管道泄漏原油进入市政排水暗渠，在形成密闭空间的暗渠内油气积聚遇火花发生爆炸，造成62人死亡、136人受伤，直接经济损失75172万元。2014年6月27日印度南部地区发生天然气管道爆炸事故，造成16人死亡。2014年7月31日晚，高雄市前镇区多条街道陆续发生可燃气体外泄，并引发多次大爆炸，数条街道被波及，至午夜时分气爆更加严重。据台湾消防部门2014年8月1日统计，高雄前镇爆炸事故已致20人死亡、270人受伤。以上事故，均为长输管道发生泄漏后引起的火灾爆炸事故，事故造成了大量的人员死亡，而且多数人员均为第三方公共人员。这引发一个共同的问题：是否长输管道距离公众建筑物过近？1.国内管理要求《输油管道工程设计规范》（GB50253）中第4.1.5款规定如下：1.原油、C5、C6及以上成品油管道与城镇居民点或独立的人群密集的房屋的距离不宜小于15m。以上距离主要参照了美国《液体管道最低安全标准》195.210条中的要求，目的为了减少管道泄漏后第三方的影响，同时兼顾维护、抢修的需要。《输气管道工程设计规范》（GB50251）中并未对线路部分与第三方设施的距离做出要求，仅对站场及附属设施做了距离要求。管线部分依据人口分布密度设立不同的地区等级，高等级地区即人口稠密地区通过提高设计系数来增大管道强度，即不通过距离防范而通过本质的提供管道本身的可靠性来达到安全的目的。2010年通过的《管道保护法》提出了5m的保护距离，但立法本意为保护第三方活动对管道的保护，当然减少了第三方活动本质上也降低了管道运行的风险，也相应的提高了对第三方公众的保护。对于第三方设施的安全间距要求，《管道保护法》又指向了强制性技术标准，即上文提到的两个标准。除此以外，其他技术标准还规定了对其他第三方设施的间距要求，比如地下建筑物、通信设施、电力设施、交通设施等等，本文不再详细讨论，仅讨论关于第三方公众设施的安全间距要求。从以上立法和标准的要求可以看出，目前的要求并不区分不同的管道设施和不同的第三方设施，实际上是否可以解决“安全”问题？即是否符合了标准的安全间距要求，就一定可以保证第三方的安全？2.“安全”的定义在回答这个问题前，先解决什么是“安全”？8月8日核安全局核电安全监管司副司长汤搏在电促会核能促进分会举办的核能发展高峰论坛上做了《核电安全的若干基本问题》的演讲，其中关于什么是“安全”做了很好的阐述，这里引用如下：什么是安全？三个定义：第一，当一件事情带给我们的利益足够大，而其代价可承受的话，我们则认为其是安全的；第二，安全是利益和代价的平衡；没有一件事情只有利没有弊；第三，安全是可接受的风险。什么是“安全”？从字面来看，可以解释为“无危则安，无缺则全”，即排除所有的危险（隐患），做完所有的事情（标准要求），就到达了安全的目标。实际上目前国内绝大多数企业的安全管理思路和政府的监管思路均以此为指导，但事实上并不能，也没有达到我们希望达到的“安全”。因为首先不可能存在这样的“安全”,“安全”不是一个绝对的概率，不可能排除所有的危险，危险是工业的固有属性，只有少和多，不存在没有这个状态；法规和标准也不能规定所有的要求，每个工业设施有不同的危险，也就同时需要不同的要求。2014年5月国家安全生产监督管理总局公布了《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险标准和社会可接受风险标准（试行）》，规定了我国的个人可接受风险标准值，如表格1所示，社会可接受风险如图表1所示。表格1：我国的个人可接受风险标准值防护目标个人可接受风险标准（概率值）新建装置（每年）≤在役装置（每年）≤低密度人员场所（人数＜30人）：单个或少量暴露人员。1×10-53×10-5居住类高密度场所（30人≤人数＜100人）：居民区、宾馆、度假村等。公众聚集类高密度场所（30人≤人数＜100人）：办公场所、商场、饭店、娱乐场所等。3×10-61×10-5高敏感场所：学校、医院、幼儿园、养老院、监狱等。重要目标：军事禁区、军事管理区、文物保护单位等。特殊高密度场所（人数≥100人）：大型体育场、交通枢纽、露天市场、居住区、宾馆、度假村、办公场所、商场、饭店、娱乐场所等。3×10-73×10-6图表1：社会可接受风险可以看出，我国也在逐步从传统的“安全”管理，转向风险管理。该法规规定了危险化学品设施对于人员风险的可接受标准，本质上对于第三方人员所，所有危险设施均可以引用该标准。对于第三方人员，无论因为什么事故导致其死亡，均为等同性的结果（死亡），所以不能因为危险源的不同而采用不同标准。那么，新的问题是：如何用基于风险的方法来确定安全间距？3.基于风险的安全间距确定基于风险的方法通过识别具体设施的危险，并对该危险进行估计或计算得到风险值（即有多危险），将该风险值与可接受标准（第二章所述）进行对比，在该接受标准内确定具体的安全间距。该安全间距将因不同的设施而不同，也因不同的第三方设施而不同，同时也因为不同的外部环境（风向、风速等）而不同。定量风险分析（QRA）是一种普遍应用的，采用量化指标描述、定义和评估风险的一种风险分析方法，如图表2所示。风险分析计划风险评价系统定义风险降低措施风险可接受标准危害因素识别后果和事件发展的分析发生概率和原因的分析风险状况进一步的风险降低措施定量风险分析-QRA风险评估风险分析风险计算可接受不可接受图表2：典型定量风险分析流程4.某天然气管道安全间距确定某天然气管道通过工业区段长约20km，管线沿线基本为居住、行政办公、商业金融、文化娱乐等综合规划区，需要确定不同运行压力下的安全间距。基于事故统计数据和管道的设计参数，确定了管道不同泄漏孔径的泄漏频率，如表格2所示。表格2：规划区管道失效频率泄漏原因总泄漏频率（次/km-year）不同孔径泄漏频率（次/km-year）小型泄漏中型泄漏破裂第三方破坏1.55E-055.38E-067.38E-062.77E-06制造与施工缺陷6.00E-054.00E-051.50E-055.00E-06腐蚀2.05E-062.05E-060.00E+000.00E+00地质灾害9.91E-063.96E-063.17E-062.77E-06带压开孔----其他2.50E-052.40E-051.00E-060.00E+00总计1.12E-047.54E-052.65E-051.05E-05图表3：泄漏频率不同原因百分比分布图表4：泄漏频率不同孔径百分比分布利用计算软件确定泄漏后不同事故后果的严重程度，包括喷射火、闪火和爆炸，图表5展示了10MPa压力下水平方向喷射火的热辐射值分布。依据不同的事故结果可以确定管道沿线某固定位置处的人员死亡概率，乘以泄漏频率和点火概率即为该位置的人员死亡风险。图表6展示了不同压力下，沿管道中心线向外侧不同距离上的人员死亡风险。7%27%1%4%0%11%50%泄漏频率不同原因分布第三方破坏制造与施工缺陷腐蚀地质灾害带压开孔其他Total67%24%9%泄漏频率不同孔径分布小型中型破裂图表5：10MPa下水平喷射火在距地面1.5m高度Z平面的热辐射图图表6：管道风险侧面图1.E-081.E-071.E-061.E-051.E-04050100150200250300350年度死亡风险（LSIR）距离管道中心线两侧距离（m）管道风险侧面图10Mpa6.3MPa4MPa工业区规划线居民区规划线风险可忽略线从图中可以看出，随着设计压力等级降低，人员死亡风险明显减小，依据风险可接受标准，不同设计压力下风险可接受范围内的安全距离如表格3所示。表格3：不同压力等级下风险可接受范围内安全距离建筑类别压力等级对应的安全距离10MPa6.3MPa4MPa居民区145m70m35m工业区30m20m0m针对10MPa运行压力，不同管道壁厚和不同埋深都会影响风险的大小，图表7展示了20-25mm壁厚时，1.2m，1.5m，2m和3m埋深时的不同风险值。图表8展示了25-30mm壁厚时，1.2m，1.5m和2m埋深时的不同风险值。基于此分析，可以确定在10MPa运行压力不同壁厚和不同埋深下的安全距离，见表格4所示。图表7：20-25mm壁厚不同埋深管道风险侧面图图表8：25-30mm壁厚不同埋深管道风险侧面图表格4：不同埋深和壁厚下的风险可接受范围壁厚20-25mm建筑类别埋深1.2m1.5m2m3m居民区145m145m145m70m工业区30m30m30m0m壁厚25-30mm筑类别埋深1.2m1.5m2m居民区14514580工业区303005.结论基于风险的安全间距确定方法，可以结合具体的管道设计参数，确定与不同第三方设施间的安全间距，同时可以提出非常具有针对性的具体的工程设计措施，来确保风险处于可接受标准内。