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管道研究

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长输管道的安全距离

来源:《管道保护》杂志 作者:葛天明 时间:2018-7-6 阅读:

葛天明

劳氏船级社 劳氏瑞安咨询(北京)有限公司高级咨询师

基于法规和标准要求的方法以中国和美国为代表,法律法规或标准做出了明确的确定性要求,运行方只需要遵照执行即可。法律法规和标准要求中的安全距离一般来自于实验研究、经验和事故总结。

基于风险的方法以英国和欧盟为代表,法律或标准只进行目标设定性要求,不做确定性要求。运行方需要根据每一条管道和路由的特点,通过设计、操作、维护来达到设定的安全目标,对于不同的管道,不同的第三方可能会有不同的安全距离,但具有相同的风险水平。

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,至午夜时分气爆更加严重。最终造成32人死亡、321人受伤。

以上事故中管道与第三方人员居住和生产建筑物的距离均符合现行法律法规和标准规范的要求,但是事故似乎都在证明长输管道需要与第三方人员居住和生产建筑物的安全距离并不足够。但与此同时,2015年4月1日正式发布实施的2014年版《输油管道工程设计规范》(GB50253)与2006年版相比,与第三方建(构)筑物的间距却由15m修订为5m,有较大幅度的缩减。

孰是孰非,由于安全距离关系到管道保护、路由规划以及第三方公众的安全距离,受到了多方的关注和争论。本文尝试从工程实践角度出发,对于如何确定长输管道的安全距离,探讨可行的技术手段与做法。

1  安全距离的定义

对于安全距离的定义,需要明确安全的主体,即指“谁”的安全。比如我国管道保护法提出的5m保护范围,该安全是指管道在5m保护区域内管道的安全。本文讨论的安全距离,或者说更广泛意义上的安全是指对人员的安全,即在该距离下管道不会对第三方人员造成影响,对于人员是安全的。

人员安全的定义又可以理解为人员死亡风险可接受。

如果人员死亡的风险低于某一确定的风险可接受标准,即认为人员是安全的。风险可接受标准通常由所在国家和地区的安全监管部门确定,如2014年5月国家安全生产监督管理总局公布的《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)》中要求对于居住类高密度场所的个人可接受风险不应大于3×10-6/年。基于风险的人员安全,也可以理解为管道造成人员死亡风险的上升是可以忽略的或接受的,因此人员是安全的。

2  不同国家和地区的做法

2.1 欧盟地区

欧盟地区对于危险化学品行业的主要监管法律是《塞韦索II,Seveso II》(96/82/EC),2015年6月1日升版为《塞韦索III,Seveso III》。

其中明确规定了运行方的主要责任有:

(1)申请应包含所有的超过限值的危险物料(条款7);

(2)制订重大事故预防的原则(条款8);

(3)为超过存量限值上限的设施编制安全报告(条款10);

(4)为超过存量限值上限的设施编制内部应急预案(条款12);

(5)发生事故时应及时向相关方公布信息(条款16);

其中关于安全距离并没有明确的规定,对这方面的要求隐含在条款10中,即运行方为管道制订的安全报告。该安全报告应证明运行方对于所有重大的危害均有持续有效的控制方法,可以确保第三方人员不会因为管道的建设而导致额外的风险上升或者受到重大事故的伤害。

作为欧盟法律,《塞韦索》还规定了各监管政府的职责:

(1)为超过存量限值上限的设施编制外部应急预案(条款12);

(2)为超过存量限值上限的设施建立土地规划原则(条款13);

(3)确保相关信息对公众的公开(条款14);

(4)确保事故发生后社会层面的应急处置、应急响应及时启动,确保运行方在设施范围内启动必要的缓解措施并通知所有可能被影响到的人员(条款17);

(5)及时向欧盟委员会汇报事故(条款18);

(6)严厉禁止非法使用和处理危险物料(条款19);

(7)开展相应的检验(条款20)。

2.2 英国

英国作为欧盟成员国,对《塞韦索》法案进行了落地,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)来进行管道安全的监管。

与《塞韦索》法案类似,英国监管机构HSE要求主体责任人,即管道运行方通过安全报告来证明其管道的安全性,包括与第三方建(构)筑物的适当距离。

《管道安全法》的主要内容包括:

第二部分,一般性要求;

第三部分,重大危害管道。

作为目标设定性的法规,《管道安全法》均没有确定性要求,比如关于管道的设计,条款5的规定如下:

运行方应确保管道的设计是尽量合理可行的,否则不应用于输送任何流体,管道应可以满足承受:

(1) 由于操作产生的力;

(2) 任何可能通过该管道运输的流体;

(3) 外力和可能的化学反应。

管道的操作,条款11规定如下:

运行方应确保

(1) 管道投运前建应立完整的安全操作限值;

(2) 任何操作不能超过安全操作限制测试时的安全。

管道的破坏,条款15规定如下:

任何人不能对管道造成可能造成人员伤害的破坏。

管道的保护,条款16规定如下:

为了确保对管道破坏不会发生,运行方应尽可能合理的采取措施去通知相关方管道的存在和走向。

2.3 美国

美国液体管道行业的基础法律为49 CFR Part 195《液体管道联邦最低安全标准》(2015年9月3日更新)和49 CFR Part 192《气体管道联邦最低安全标准》(2015年9月3日更新),以及行业标准ASME B31.8(2014版)和B31.4(2012版)。

对于管道安全距离的要求在《液体管道联邦最低安全标准》195.210中描述如下:

(1)选择的管道路由应尽可能远离包含私人住所、工业建筑和公众集会的地方;

(2)任何管道距离私人住宅、任何工业建筑或公共集会场所的距离不得小于15米,除非管道的埋深在满足条款195.248的要求基础上再增大305毫米。

195.248条款对埋深要求如下:

对于工业区域、商业区域和居住区域深不小于914mm(一般地区)或762mm(需要爆破的岩石地区)。

不同于欧盟和英国地区,美国制定了确定性的安全距离要求,该距离考虑了对第三方人员的后果影响。美国国际管道研究委员会(PRCI)曾开展类似的研究,结果表明埋深可以显著减缓事故的影响范围[1]。因此对于距离小于15m的管道敷设要求了额外的埋深,以保证第三方人员的安全。

《气体管道联邦最低安全标准》并没有规定明确的距离要求,而是通过将地区等级分为4级来进行设计,并在第192.9O3部分要求进行完整性管理。完整性管理隐含了基于风险的管理,比如对于高后果区域管段的识别和管理,均考虑第三方人员的数量、暴露时间,与第三方建筑物的距离和第三方建筑物在事故影响范围内的密度,而对于高后果区域管段则提出了更高的完整性管理要求。

2.4 中国

《输油管道工程设计规范》(GB50253)最新版第4.1.5条第1款规定如下:

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应小于5m。

《输气管道工程设计规范》(GB50251)最新版第4.1.1条第10款规定如下:

埋地管道与建(构)筑物的间距应满足施工和运行管理要求,且管道中心线与建筑物的最小距离不应小于5m。

以上两个标准基本沿用了美国生物法规和标准要求,但并完全等同采用。 管道保护法规定了5m的保护区域,但立法本意为禁止第三方活动对管道的破坏,类似与国外法规中提到的对于管道破坏的保护,但国外法规并未设置距离的保护要求。对于和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。

3 安全距离确定的方法

通过上文的介绍,对于安全距离的确定基本可以总结为以下两种方法:

(1)基于法规及标准要求来选择安全距离;

(2)基于风险可接受标准来确定安全距离。

3.1 基于法规和标准要求

基于法规和标准要求的方法以中国和美国为代表,法律法规或标准做出了明确的确定性要求,运行方只需要遵照执行即可。法律法规和标准要求中的安全距离一般来自于实验研究、经验和事故总结。

此类方法的优点是简单易行,可以进行统一要求;缺点是不体现运行方的主体责任,运行方只需参照执行即可,同时要求法律和标准的制订方具有非常专业的技术水平,并能够对法律和标准进行周期性或及时的更新。目前这种方法在美国可以得到有效实施,得益于美国大量专业、独立的标准机构、团体和组织,同时事故调查也可以及时触发对法律法规和标准的更新。

但是,此类方法无法体现管道之间的差异性,所有管道均使用统一化的要求,也无法体现管道周边环境的变化。美国在气体管道的监管方面通过完整性管理可以解决此问题,但目前在国内由于完整性管理的非强制性,导致整个完整性管理的技术水平和开展程度在企业和地区之间都存在非常大的差距。

3.2 基于风险的方法

基于风险的方法以英国和欧盟为代表,法律或标准只进行目标设定性要求,不做确定性要求。运行方需要根据每一条管道和路由的特点,通过设计、操作、维护来达到设定的安全目标,对于不同的管道,不同的第三方可能会有不同的安全距离,但具有相同的风险水平。

此类方法的优点是极大的调动了管道运行方的主动性,运行方为了达到安全目标会采用不同的工程解决方案,这也侧面推动了管道工程行业的发展。同时,基于风险的方法,可以体现管道本身和外部环境的差异性,对于安全目标即人员风险又可以统一要求。此方法对管道运行方和整个行业的技术能力要求较高,时间投入较多,同时对于管道基础事故数据的统计具有一定的依赖性。

基于风险的方法,由于可以量化地分析人员风险,因此对于新建管道工程尤其可以很好的应用,可以通过对比不同的工程手段来选择最优化的设计和工程解决方案,比如不同的壁厚、不同的埋深和不同的运行压力等。

4  思考与建议

目前国内主要采用了美国标准的要求,但是国内的监管机构和标准协会可能并不具备相应的人力和技术水平,同时对于美国标准的采标采也是主观地采纳部门标准,这导致同样的体系在美国和中国的应用产生了差异性。比如对于距离人员居住建筑物15m距离的理解,对于天然气管道完整性管理的强制要求未采标等。从目前国内的事故情况、安全监管部门的检查和管道运行方的反馈来看,确实在应用中存在一些问题。

国内安全监管领域对于风险管理的应用也在逐步引入,比如上文提到的危险化学品行业人员可接受风险标准的发布,但如果对于长输管道行业全面强制引入基于风险的要求,可能导致投入增多,阻碍行业发展,同时技术支撑水平不足也会影响使用的效果。

笔者建议有步骤有重点逐步引入基于风险的方法,主要有:

(1)首先在新建管道工程领域引入基于风险的安全要求;

(2)在管道通过高风险区域时引入基于风险的安全要求,包括人口密度达到3类和4类地区的管段,参照完整性管理规定的高后果区域管段,通过当地监管部门确定的重点保护建筑物区域的管段;

(3)在管道通过规划中工业规划区、化工园区规划区等。

参考文献

[1] 美国国际管道研究委员会(PRCI). 管线断裂和并行管道间距研究报告[R]. 美国:美国国际管道研究委员会(PRCI),2002

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