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管道研究

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英国管道危害距离制定及启示

来源:《管道保护》杂志 作者:张强 杨玉锋 张华兵 时间:2019-5-13 阅读:

中国石油管道科技研究中心/油气管道输送安全国家工程实验室



长输油气管道由于与生俱来的危险性,一旦发生泄漏失效引发燃烧、爆炸将产生严重的事故后果,必须及时对周围人员进行紧急隔离、疏散,以避免和减少人员伤亡。如何科学准确的制定管道周边的危害距离,对于管道失效事故后果的评估及应急救援工作的开展具有重要的现实意义[1]。英国《1996年管道安全条例》将运输危险流体的管道称为重大事故隐患管道(MAHPs),常见的重大事故隐患管道有石油、天然气、丙烯腈等管道。该条例第25条对地方当局和管道运营企业提出了若干要求(包括但不限于制定应急计划,并至少每三年进行一次审查,提供重大事故隐患管道的详细信息,以便为重大事故隐患管道制定详细应急计划)。英国健康与安全执行局(HSE)《1997关于重大危险事故隐患管道应急方案的进一步指导意见》要求,管道运行企业需要确定并提供管道危害范围及管道应急计划距离给当地应急救援部门以便制定详细应急救援方案[2]。英国陆上管道运营商协会(UKOPA)负责为管道企业提供交流平台,通过该平台可以有效地影响管道相关法律、标准的制定及提供优秀的管理实践供成员企业参考[3]


1 英国管道危害距离制定[4]

油气管道发生泄漏失效后可能产生火灾热辐射、有毒气云、抛射碎片、噪音及冲击波超压等后果影响。管道危害距离的制定应考虑管道失效后最严重的情况,管道运营企业到达现场后可依据现场情况及专家建议进行动态调整。英国管道危害距离主要包括三类即热辐射伤害范围(应急计划距离)、应急危害距离(初始警戒线)和应急指挥区(外围警戒线)。三者之间的关系如图 1所示。

1.1 热辐射伤害范围(应急计划距离)

热辐射伤害范围是管道失效后个体遭受热辐射伤害的最远距离,气体管道应考虑管道破裂的情况,液体管道考虑管道发生孔泄漏后的液体喷射距离,对于未列入重大事故隐患管道的液体管道当地应急救援部门也应采用该危害范围作为应急计划距离。

根据《1996年管道安全条例》的要求,热辐射伤害范围(应急计划距离)由管道运营企业确定并提交给当地应急救援部门,应急救援部门依此为重大事故隐患管道制定详细的应急救援方案,并且管道运营企业可依据当时现场情况及专家意见对此距离进行调整。表 1列出了Transco公司针对R区和S区的天然气管道提交给当地应急救援部门的热辐射伤害范围。

注: 1. R区代表乡村地区,人口密度≤ 2.5人/公顷,设计系数不大于0.72,可能发生的失效模式为破裂。 S区代表城乡郊区,人口密度> 2.5人/公顷,设计系数最小可为0.3,主要的失效模式为泄漏,泄漏孔径根据不同的壁厚确定。 2. R区管道的热辐射伤害范围对于破裂模式约为7×BPD,孔泄漏模式约为1×BPD。 BPD(building proximity distance,建筑物最小接近距离)依据英国标准IGEM/TD/1确定。 3. S区管道热辐射伤害范围为定量风险评价中零伤亡概率的范围。 4. S区管道的热辐射伤害范围要小于R区管道热辐射伤害范围,主要原因为S区房屋的增加为隔绝热辐射起到了保护作用。


液体重大事故隐患管道(例如石油、 NGL管道等)重点考虑泄漏失效后的喷射距离,研究表明喷射距离与管道运行压力成正比,形成近似椭圆的喷射区域,建议的液体管道喷射距离为压力的2倍,如式(1)所示。

喷射距离(m) = 2×运行压力(barg) (1)

因此,推荐的液体管道热辐射伤害范围如表 2 所示。

               

未列入重大事故隐患管道的液体管道,管道泄漏失效后可能点燃形成池火,英国管道运行压力为10 MPa,不同管径的危害距离从35 m至75 m不等,如表 3所示。

1.2 应急危害距离(初始警戒线)

应急危害距离是在管道热辐射伤害距离(应急 计划距离)的基础上乘以安全系数。一旦管道发生破裂,需在第一时间划定应急危害距离(初始警戒线),非事故处理人员严禁入内。管道企业人员到达现场后可根据现场实际情况及专家意见调整该距离。

天然气管道发生泄漏失效后,依据是否点燃及何时点燃会导致一系列不同的事故后果。立即点燃形成的热辐射伤害是最严重的伤害后果。如果未被点燃,应采取必要的措施确保在可燃浓度范围内没有点火源。可燃气云的范围与泄漏的压力、泄漏的方向、大气条件等有关,往往难以预测。推荐的应急危害距离(初始警戒线)如表 4所示。

依据表 2,液体重大事故隐患管道的应急危害距离(初始警戒线)保守的设定为250 m,液体管道需要根据周边的地形判断可能的流动方向,并沿油流路径确定危害范围。依据表 3,对于未列入重大事故隐患管道的液体管道,考虑安全系数为2的情况,保守的设定应急危害距离(初始警戒线)为150 m。

1.3 应急指挥区(外围警戒线)

如需设置应急指挥区进行应急工作的协调指挥例如应急资源的调配,建议在应急危害距离(初始警戒线)外围适当位置设置,管道运营企业和当地应急救援部门可依据现场情况联合确定。应急指挥区的设定与管道的输送介质和运营压力有关。


2 结语

目前我国关于管道周边各种距离的制定并没有严格的定义及规范,《石油天然气管道保护法》、GB 50253― 2014《输油管道工程设计规范》、GB 50251―2015《输气管道工程设计规范》提出了5 m的要求(类似英国管道设计中的BPD概念)。针对管道失效后可能造成的危害距离及应急计划距离等的概念并未见明确规定,在部分管道运营企业的应急预案中有所体现。未来可重视以下内容。

(1)借鉴英国管道应急管理理念,完善管道泄漏失效后各项、各级应急处置范围及距离和相应计算方法,为科学安全的处置失效事故提供技术依据。

(2)英国管道危害距离的制定方法多是基于风险的方法确定,建议逐步推进国内管道定量风险评价标准体系、规范实施流程及完善失效可能性、失效后果、风险可接受准则等方面的技术细节。

(3)事故的处置及演变是动态变化的过程,针对不同的危害距离根据现场实际情况及变化进行动态调整。


参考文献:

【1】刘彬.危险化学品事故处置初始警戒距离与人员疏散距离的风险分析[J].消防技术与产品信息,2018,31(7):27-30.

【2】刘宏波.英美油气管道安全监管体制研究及对我国的启示[J].中国安全生产科学技术, 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:张强,男, 1987年生,硕士毕业于中国地质大学(武汉)安全技术及工程专业,注册安全工程师,二级安全评价师,任职于中国石油管道科技研究中心,主要从事管道风险评价及管道完整性相关研究工作。 

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