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文檔簡介
一、工作概況
本標準根據(jù)文件廣東省市場監(jiān)督管理局文件《廣東省市場監(jiān)督管理局關(guān)于批
準下達2021年第二批廣東省地方標準制修訂計劃項目的通知》(粵市監(jiān)標準
〔2022〕26號),華南理工大學匯同國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司華南分
公司、廣東華南智慧管道研究院、廣東省安全生產(chǎn)科學技術(shù)研究院等單位共同承
擔廣東省地方標準《油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估技術(shù)指南》的制定
任務(wù)。
二、標準制定目的及意義
油氣儲存重大基礎(chǔ)設(shè)施是我國油氣安全穩(wěn)定供應(yīng)的重要保障,是國民經(jīng)濟的
生命線,同時也是重大危險源,其安全運行受到油氣企業(yè)、政府以及社會民眾的
廣泛關(guān)注。廣東省是我國非常重要的石油石化產(chǎn)業(yè)基地,截止2021年7月,省
內(nèi)大型油氣儲存基地多達29家,分布于9個地市,擁有龐大的石油化工市場容
量、發(fā)達完善的儲運體系、堅實的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。據(jù)2020年《廣東統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù),
廣東年原油加工量近5600萬噸,天然氣生產(chǎn)量超110億立方米,依據(jù)《廣東省
沿海經(jīng)濟帶綜合發(fā)展規(guī)劃(2017-2030年)》,廣東還要加快建設(shè)惠州、湛江、
茂名、揭陽四大煉化一體化基地,進一步提升整體煉油能力。然而,危險化學品
安全生產(chǎn)的事故依舊多發(fā),如2019年江蘇響水“3·21”特別重大爆炸事故,2021
年河北滄州“5·31”油罐著火事故等,暴露出了我國在危險化學品安全生產(chǎn)事
故防控方面存在的不足。2020年2月26日,中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印
發(fā)《關(guān)于全面加強危險化學品安全生產(chǎn)工作的意見》,要求有力防范化解系統(tǒng)性
安全風險,堅決遏制重特大事故發(fā)生。
自然災(zāi)害是油氣儲存重大基礎(chǔ)設(shè)施事故的重要誘發(fā)因素,廣東省由于其特殊
的地理位置,臺風、雷電、洪水等自然災(zāi)害發(fā)生頻率較高,并存在偶發(fā)地震的可
能性。在自然災(zāi)害條件下,油氣儲存重大基礎(chǔ)設(shè)施所承受的外界擾動增大,自然
災(zāi)害與危險源之間的相互耦合并導致事故演化,極易產(chǎn)生各種原生、次生及衍生
災(zāi)害,對重大危險源的油氣儲存重大基礎(chǔ)設(shè)施影響極大,嚴重制約經(jīng)濟發(fā)展和社
會穩(wěn)定。
為貫徹落實習近平總書記關(guān)于加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)的系列重要講話精神,
落實《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》、《廣東省突發(fā)事件應(yīng)急體系建設(shè)“十三五
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“規(guī)劃》,全面地對油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施安全狀態(tài)進行評估,辨識設(shè)備設(shè)施的
薄弱環(huán)節(jié),需要建立一套基于多災(zāi)種耦合的韌性評估指南。該指南能夠綜合考慮
油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域內(nèi)可能存在的災(zāi)種及其之間的耦合關(guān)系,對承災(zāi)體的
韌性進行評估分級,能夠深層次剖析油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域的內(nèi)在風險與降
低風險的有效途徑,可以有效指導油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施的區(qū)域規(guī)劃、應(yīng)急管理
以及防災(zāi)減災(zāi)工作的實施。
三、標準編制原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)
1、編制原則
本標準的制定工作遵循“統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性、規(guī)范性”的原
則,本著科學性、適用性和可操作性的原則,按照GB/T1.1-2020《標準化工作
導則第一部分:標準的結(jié)構(gòu)和編寫》、給出的規(guī)則編寫。
2、主要內(nèi)容
本標準規(guī)定了油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估的術(shù)語和定義、評估
原則、韌性的基本組成要素、韌性范疇與等級劃分、韌性評估基本流程、韌性組
成要素評估。其主要內(nèi)容如下:
(1)術(shù)語和定義
確立了油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估的相關(guān)術(shù)語和定義,包括:
多災(zāi)種耦合、油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施、站場、石油庫、長輸管道、防御系統(tǒng)、抵
抗能力、適應(yīng)能力、修復能力、系統(tǒng)韌性、系統(tǒng)基本功能、單元共12個術(shù)語和
定義。
(2)評估原則
明確了油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估應(yīng)堅持“系統(tǒng)性、專業(yè)性、
延續(xù)性”的原則。
(3)韌性的基本組成要素
分別從災(zāi)害演化特性及油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)的角度分析韌性組
成要素,包括:
1)抵抗能力,是指防御系統(tǒng)自身抵抗災(zāi)害破壞的能力;
2)適應(yīng)能力,是指防御系統(tǒng)在災(zāi)害演化場景中,適應(yīng)災(zāi)害場景并降低油氣
儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施失效概率的能力;
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3)修復能力,是指多災(zāi)種耦合事件后,油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)修復活動
恢復一定水平原有功能的能力。
(4)韌性評估基本流程
明確油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估包括五個步驟,主要包括:韌
性評估基本信息收集;抵抗能力評估;適應(yīng)能力評估;修復能力評估;韌性評估。
并列舉了相關(guān)工作附錄,包括資料性附錄:《多災(zāi)種耦合下油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)
施防御系統(tǒng)性能修正因子取值》、《典型自然災(zāi)害下油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施單元
易損性模型》。
(5)韌性組成要素評估
明確了多災(zāi)害耦合作用下抵抗能力、適應(yīng)能力及修復能力評估依據(jù),可對區(qū)
域內(nèi)多設(shè)備單元的防御系統(tǒng)設(shè)施性能、修復程度、適應(yīng)性高低進行評估分析。
(6)韌性分級標準
韌性級別劃分包括五等級:1級(低,韌性值范圍處于1~7),2級(較低,
韌性值范圍處于8~14)、3級(中,韌性值范圍處于15~24)、4級(較高,
韌性值范圍處于25~36)、5級(高,韌性值范圍處于37~75)。
3、編制依據(jù)
本標準參照《GB18218危險化學品重大危險源辨識》、《GB50183石油
天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》《GB18218—2018危險化學品重大危險源辨識》、
《GB50160—2008(2018年版)石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準》、《GB
50453—2008石油化工建(構(gòu))筑物抗震設(shè)防分類標準》、《GB50650—2011
石油化工裝置防雷設(shè)計規(guī)范》、《GB50984—2014石油化工工廠布置設(shè)計規(guī)
范》、《GB50341—2014立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》、《GB50074—2014
石油庫設(shè)計規(guī)范》、《GB50737—2011石油儲備庫設(shè)計規(guī)范》、《GB51156—2015
液化天然氣接收站工程設(shè)計規(guī)范》、《GB/T50761—2018石油化工鋼制設(shè)備抗
震設(shè)計標準》、《GB/T20368—2012液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲存和裝運》、
《SH/T3007—2014石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)
定、以及危險化學品單位原有的管理規(guī)范,在編制過程中著重考慮了科學性、適
用性和可操作性。
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四、與現(xiàn)行法律法規(guī)、強制性標準等上位標準關(guān)系
本標準主要對照按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分:標準化
文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》要求進行編寫,不違背現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)和強制性標
準,而且具備自身地方特色。
規(guī)范性引用文件包括:
SY/T7031-2016油氣儲運術(shù)語
AQ/T3046—2013化工企業(yè)定量風險評價導則
五、標準有何先進性或特色性
本標準是結(jié)合廣東省實際編制形成,填補了廣東省油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施韌
性評估地標規(guī)范的空白,助力于廣東省油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施安全管理水平的提
升,具有以下先進性或特色性:
(1)可以計算多災(zāi)種耦合場景下的韌性,辨識自然災(zāi)害階段和技術(shù)災(zāi)害階
段的關(guān)鍵設(shè)施單元;
(2)采用矩陣計算的方法有利于程序?qū)崿F(xiàn),可對擁有大量設(shè)備的油氣儲運
區(qū)域進行韌性快速量化評估。
六、標準調(diào)研、研討、征求意見情況,重大分歧意見的處理經(jīng)過和依
據(jù)。
成立標準編寫工作組。2020年12月,由華南理工大學、國家石油天然氣管
網(wǎng)集團有限公司華南分公司、廣東華南智慧管道研究院、廣東省安全生產(chǎn)科學技
術(shù)研究院的相關(guān)業(yè)務(wù)骨干、化工領(lǐng)域?qū)<液蜆藴驶夹g(shù)人員共同組成標準編寫工
作組。
立項前準備。2021年9月,標準編寫工作組進行了資料的收集和整理,深
入了解我省油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施韌性評估的工作及全國各地油氣儲運重大基
礎(chǔ)設(shè)施韌性評估管理標準化現(xiàn)狀,為項目立項做好技術(shù)儲備。
立項申請。2021年10月,標準編寫工作組開展項目立項查新,同時完成了
標準草案的編制和標準項目立項準備相關(guān)工作,向廣東省地方標準歸口管理部門
廣東省市場監(jiān)督管理局遞交了標準立項申請材料。
標準起草。2021年10月~2022年5月,在前期立項準備的基礎(chǔ)上,根據(jù)項
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目標準體系建設(shè)方案的時間要求,為加快項目進程,標準編寫工作組在項目批準
立項前啟動了標準起草工作。
標準編寫工作組采用線上線下相結(jié)合的模式,開展標準編寫工作。線上主要
采取建立微信群的形式,針對標準涉及的技術(shù)疑難點和關(guān)注點展開討論。線下主
要采用集中會議形式。
標準調(diào)研。2020年12月03日前往中國石化銷售有限公司華南分公司深圳
輸油管理處南沙站開展現(xiàn)場調(diào)研;
2021年01月12日前往國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司華南分公司黎塘
站開展現(xiàn)場調(diào)研;
2021年6月29日至7月10日,標準編寫工作組前往廣東省12家大型油氣
儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施基地進行實地調(diào)研,重點聽取安全管理工作主管、一線操作人
員的建議和意見;
2021年08月11日前往國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司華南分公司茂名
站開展現(xiàn)場調(diào)研;
2021年11月24日前往國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司華南分公司高明
站開展現(xiàn)場調(diào)研。
標準研討。2022年4月~2022年6月,在標準初稿的基礎(chǔ)上,標準編寫工
作組內(nèi)部在華南理工大學29號樓213會議室多次召開研討會議,討論草稿完善
工作。
2022年4月14日開展第一次標準內(nèi)部研討會,研討相關(guān)術(shù)語定義和重要部
位設(shè)置,明確項目整體工作安排;
2022年4月21日開展第二次標準內(nèi)部研討會,完成標準初稿,對相關(guān)術(shù)語
定義進行修正,對初稿內(nèi)容進行調(diào)整;
2022年5月5日開展第三次標準內(nèi)部研討會,對文稿內(nèi)容和配置標準提出
修改建議,明確了相關(guān)術(shù)語定義。
經(jīng)過三次內(nèi)部研討會,主要對標準以下內(nèi)容開展了論證和修改:
(1)對標準框架結(jié)構(gòu)搭建進行討論,著重探討標準構(gòu)架結(jié)構(gòu)與通則的一致
性程度,參照國內(nèi)相關(guān)工作經(jīng)驗,結(jié)合廣東省油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施基地的特性
及其區(qū)域內(nèi)可能存在的災(zāi)種及其之間的耦合關(guān)系,經(jīng)多次討論、研究,確立了標
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準的結(jié)構(gòu)與通則的基本對應(yīng)性。
(2)對標準的適用范圍進行深入討論,最后明確適用范圍為:《油氣儲運
重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估技術(shù)指南》適用范圍為“本文件適用于廣東省油
氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)的韌性評估工作”。
(3)對標準的術(shù)語定義進行深入討論,最后明確油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施、
防御系統(tǒng)、系統(tǒng)韌性、抵抗能力、適應(yīng)能力、修復能力的定義。
(4)對標準評估范圍及評估要素的確定進行研討,明確抵抗能力、適應(yīng)能
力、修復能力為主要評估要素。
(5)討論韌性等級劃分的主要內(nèi)容。
(6)對標準評估流程的計算方式進行討論,明確數(shù)據(jù)收集、單元劃分、韌
性計算等步驟的具體要求。
(7)分別對兩個附錄《多災(zāi)種耦合下油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)性能
修正因子取值》、《典型自然災(zāi)害下油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施單元易損性模型》和
相關(guān)內(nèi)容進行討論。
形成征求意見稿。2022年6月,標準編寫工作組召開了《油氣儲運重大基
礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估技術(shù)指南》初稿專家評審會,邀請了油氣、化工和標準
化領(lǐng)域的三位專家,對標準草案范圍、術(shù)語和定義、韌性的基本組成要素、韌性
評估流程、附錄等內(nèi)容進行指導并提出了修改意見。標準編寫工作組根據(jù)專家和
各參與起草單位的意見,形成了標準征求意見稿和標準編制說明。
征求意見稿公開征求意見。2022年11月2日-12月9日,《油氣儲運重大
基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估技術(shù)指南》(征求意見稿)由廣東省安全生產(chǎn)標準化
技術(shù)委員會在廣東省應(yīng)急管理廳官網(wǎng)公開征求意見,并將《征求意見稿》發(fā)送相
關(guān)單位和專家47份,收到回復的相關(guān)單位或?qū)<覀€人30份,有建議和意見的單
位或個人數(shù)量共6份,掛網(wǎng)公開征求意見收到的其他單位和個人意見數(shù)量2份。
標準編寫工作組根據(jù)專家和各參與起草單位的意見,形成了標準報批稿和標準編
制說明。
報批稿公開征求意見。2023年6月21日-6月28日,《油氣儲運重大基礎(chǔ)
設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估技術(shù)指南》(報批稿)由廣東省應(yīng)急管理廳在廣東省應(yīng)急
管理廳官網(wǎng)公開征求意見,掛網(wǎng)公開征求意見收到的其他單位和個人意見數(shù)量1
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份。標準編寫工作組根據(jù)專家和各參與起草單位的意見對標準進行了修改,形成
了《油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估技術(shù)指南》(報批稿)征求意見匯
總處理表、《油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)韌性評估技術(shù)指南》(報批稿)和
標準編制說明。
七、技術(shù)指標設(shè)置的科學性和可行性。量化指標的確定依據(jù)。
本標準從災(zāi)害演化特性和油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施致?lián)p特征出發(fā),考慮多種災(zāi)
害類型,從韌性的組成要素出發(fā),分別構(gòu)建抵抗能力、適應(yīng)能力和恢復能力三個
方面的量化函數(shù)。
在對不同類型災(zāi)害韌性進行量化過程中,考慮到抵抗能力、適應(yīng)能力和恢復
能力與韌性的關(guān)系,綜合構(gòu)建了油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)抵抗能力、適應(yīng)
能力和恢復能力量化韌性的模型,如式(9)所示。
針對災(zāi)害作用下的抵抗能力量化過程中,從防御系統(tǒng)的有效性與種類和數(shù)量
進行評估??紤]到單個安全設(shè)備設(shè)施在自然災(zāi)害下的有效性損失可認為是相互獨
立的,構(gòu)建出防御系統(tǒng)的抵抗能力量化模型如式(3)所示,并基于量化結(jié)果確
定了抵抗能力的5個等級分級。
針對自然災(zāi)害與技術(shù)災(zāi)害作用下的適應(yīng)能力量化過程中,考慮到自然災(zāi)害下
的設(shè)備損傷模式與自然災(zāi)害類型相關(guān),只要能導致泄漏的破壞模式均宜考慮入自
然災(zāi)害下設(shè)備失效頻率分析。而技術(shù)災(zāi)害下的設(shè)備損傷(即多米諾事故影響)與
低階事故類型相關(guān),火災(zāi)或爆炸場景均被考慮入技術(shù)災(zāi)害下設(shè)備失效頻率分析。
則綜合考慮多災(zāi)種耦合場景下設(shè)備失效原因涉及常規(guī)失效、自然災(zāi)害作用、多米
諾事故作用與設(shè)備失效頻率,構(gòu)建出防御系統(tǒng)的適應(yīng)能力量化模型如式(7)所
示,并基于量化結(jié)果確定了適應(yīng)能力的5個等級分級。
針對災(zāi)害作用下的恢復能力量化過程中,綜合考慮受損設(shè)備綜合性修復后的
設(shè)備性能,構(gòu)建出防御系統(tǒng)的恢復能力量化模型如式(8)所示,并基于量化結(jié)
果確定了恢復能力的3個等級分級。
根據(jù)上述量化思路,綜合考慮抵抗能力、適應(yīng)能力和恢復能力,構(gòu)建出防御
系統(tǒng)的韌性量化模型如式(9)所示,油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施受自然災(zāi)害和技術(shù)
災(zāi)害擾動下的韌性值可被量化在0~75的區(qū)間內(nèi),并基于量化結(jié)果確定了韌性的
5個等級分級。
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具體案例應(yīng)用見下:
7.1韌性評估基本信息收集
7.1.1自然災(zāi)害信息收集
根據(jù)《中國石化銷售股份有限公司廣東佛山高明石油分公司富灣油庫安全現(xiàn)
狀評價報告》(2020年12月28日),佛山高明地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計
基本地震加速度值為0.05g。
7.1.2場站信息收集
高明站儲罐信息及地理位置圖等信息見表1與圖1。
表1高明站主要儲罐一覽表
序設(shè)備位儲存介直徑高度壁厚臨界量儲存量
容積材質(zhì)
號號質(zhì)(m)(m)(m)(t)(t)
1YG101汽油3000m31615.820.082002250Q235
2YG102汽油3000m31615.820.082002250Q235
3YG103柴油3000m31615.820.0850002520Q235
4YG104汽油3000m31615.820.082002250Q235
5YG105柴油3000m31615.820.0850002520Q235
6YG106汽油3000m31615.820.082002250Q235
7YG201柴油5000m32016.040.0850004200Q235
8YG202汽油5000m32016.040.082003750Q235
9YG203汽油5000m32016.040.082003750Q235
10YG204柴油5000m32016.040.0850004200Q235
11YG205柴油5000m32016.040.0850004200Q235
12YG206汽油5000m32016.040.082003750Q235
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圖1高明站主要儲罐位置
7.1.3防御系統(tǒng)信息收集
根據(jù)《中國石化銷售股份有限公司廣東佛山高明石油分公司富灣油庫安全現(xiàn)
狀評價報告》(2020年12月28日),高明站現(xiàn)有的主被動防護設(shè)施分別如下:
主動型防護設(shè)施:惰性氣體密封系統(tǒng);泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;
消防栓;防火閥;火焰或氣體探測器;緊急截至閥;排污閥,共8種。
被動型防護設(shè)施:防火墻;防爆墻;防火涂層;阻尼器;避雷針,共5種。
高明站內(nèi)各儲罐所設(shè)置的安全防護設(shè)施如下:
YG101:
主動:惰性氣體密封系統(tǒng);泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;消防栓;防
火閥;火焰或氣體探測器;緊急截至閥;排污閥,共8種。
被動:防火墻;防爆墻;防火涂層;阻尼器;避雷針,共5種。
YG102:
主動:泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;消防栓;排污閥;防火閥,共5
種。
被動:防火墻;防爆墻;防火涂層;阻尼器;避雷針,共5種。
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YG103:
主動:惰性氣體密封系統(tǒng);泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;消防栓;防
火閥;火焰或氣體探測器;緊急截至閥;排污閥,共8種。
被動:防火墻;防爆墻;防火涂層;阻尼器;避雷針,共5種。
YG104:
主動:泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;消防栓;排污閥;防火閥,共5
種。
被動:防火墻;防爆墻;防火涂層;阻尼器;避雷針,共5種。
YG105:
主動:泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;防火閥;緊急截至閥,共4種。
被動:防火墻;阻尼器;避雷針,共3種。
YG106:
主動:泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;防火閥;緊急截至閥,共4種。
被動:防火涂層;阻尼器;避雷針,共3種。
YG201:
主動:惰性氣體密封系統(tǒng);泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;消防栓;防
火閥;緊急截至閥,共6種。
被動:防火涂層;阻尼器;避雷針,共4種。
YG202:
主動:惰性氣體密封系統(tǒng);泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;消防栓;防
火閥;緊急截至閥,共6種。
被動:防火墻;阻尼器;避雷針,共3種。
YG203:
主動:泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;消防栓;排污閥;防火閥,共5
種。
被動:防火涂層;阻尼器;避雷針,共3種。
YG204:
主動:惰性氣體密封系統(tǒng);泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;消防栓,共
4種。
10
被動:防爆墻;防火涂層;阻尼器;避雷針,共4種。
YG205:
主動:惰性氣體密封系統(tǒng);泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;消防栓,共
4種。
被動:防爆墻;防火涂層;阻尼器;避雷針,共4種。
YG206:
主動:泡沫消防系統(tǒng);水幕、水噴淋裝置;消防栓;防火閥;排污閥;緊急
截至閥,共6種。
被動:防爆墻;阻尼器;避雷針,共3種。
7.2抵抗能力評估
油氣儲存重大基礎(chǔ)設(shè)施防御系統(tǒng)所涉及的安全屏障類型、數(shù)量應(yīng)根據(jù)實際情
況確定。安全屏障的有效性參數(shù)取值應(yīng)參照現(xiàn)行技術(shù)標準,并根據(jù)自然災(zāi)害類型
進行修正。若相關(guān)參數(shù)無相應(yīng)技術(shù)標準規(guī)定,可由相關(guān)領(lǐng)域?qū)<腋鶕?jù)自然災(zāi)害類
型及安全屏障失效機理,依據(jù)專家經(jīng)驗對相關(guān)參數(shù)進行取值。
防御系統(tǒng)抵抗能力應(yīng)根據(jù)自然災(zāi)害下防御系統(tǒng)有效性進行評估。防御系統(tǒng)可
能由多個安全設(shè)備設(shè)施組成,對于噴淋系統(tǒng)等安全設(shè)備設(shè)施,其有效程度因自然
災(zāi)害的強危害作用而降低,可分為主動防護設(shè)施與被動防護設(shè)施兩類。主動防御
設(shè)施性能與被動防御設(shè)施性能分別使用公式(1)與公式(2)計算:
PFD11(1)(1PFD0)
(1)
10
PFD1PFD0
(2)
10
(1)
式中:
PFD1——防御設(shè)施失效概率;
φ——防御設(shè)施性能修正因子;
PFD0——防御設(shè)施原有失效概率;
η1——防御設(shè)施有效性;
η0——防御設(shè)施原有有效性。
其中,單個安全設(shè)備設(shè)施在自然災(zāi)害下的性能可認為是相互獨立的,防御系
11
統(tǒng)的抵抗能力可按式(3)計算:
mn
11
1PFDi(1j)
i1j1
Remn(3)
00
1PFDi(1j)
i1j1
式中:
Re——防御系統(tǒng)抵抗能力;
1自然災(zāi)害下第個主動防御設(shè)施的失效概率;
PFDi——i
0正常狀態(tài)下第個主動防御設(shè)施的失效概率;
PFDi——i
m?——主動防御設(shè)施數(shù)量;
1自然災(zāi)害下第個被動防御設(shè)施的有效性;
j——j
0正常狀態(tài)下第個被動防御設(shè)施的有效性;
j——j
n——被動防御設(shè)施數(shù)量。
最后,防御系統(tǒng)抵抗能力可根據(jù)Re值分為5級,包括:
a)1級(弱):防御系統(tǒng)幾乎不能抵抗自然災(zāi)害作用,各組件受損嚴重,
無法發(fā)揮預期安全功能,0≤Re<0.2;
b)2級(較弱):防御系統(tǒng)難以抵抗自然災(zāi)害作用,0.2≤Re<0.4;
c)3級(中):防御系統(tǒng)可以一定程度的抵抗自然災(zāi)害作用,0.4≤Re<0.6;
d)4級(較強):防御系統(tǒng)可以較大程度的抵抗自然災(zāi)害作用,0.6≤Re
<0.8;
e)5級(強):防御系統(tǒng)幾乎不受自然災(zāi)害影響,0.8≤Re≤1。
其中,高明站各儲罐所設(shè)安全設(shè)施的有效性與失效概率取值可按照表2(標
準中的附錄A與附錄B)參考。
表2高明站儲罐安全設(shè)施參數(shù)。e=地震
安全屏障PFD0-aη0-a?ePFDaηa
惰性氣體密封系統(tǒng)0.006130.990.6250.6272990.99
泡沫消防系統(tǒng)0.061330.9820.50.5306650.982
水幕、水噴淋裝置0.061330.990.750.7653330.99
消防栓0.061330.990.50.5306650.99
防火閥1.43×10-60.990.3750.3750010.99
火焰或氣體探測器1.8×10-70.9990.50.50.999
排污閥4.5×10-70.90.250.250.9
12
緊急截至閥1.42×10-50.90.50.5000070.9
防火墻0.0010.970.50.0010.485
防爆墻0.0010.990.250.0010.7425
防火涂層0.0010.980.250.0010.735
阻尼器0.001100.0011
避雷針0.001100.0011
按照式(1)—式(3),結(jié)合標準7.2節(jié)內(nèi)容分別對高明站共12個儲罐的抵抗力
進行計算,得到結(jié)果如下。
表3高明站儲罐抵抗能力Re
儲罐序號Re等級
YG1010.9998886445
YG1020.9992899425
YG1030.9998886445
YG1040.9992899425
YG1050.9607818935
YG1060.9798198095
YG2010.9932823055
YG2020.9869448565
YG2030.9892910795
YG2040.9907745195
YG2050.9907745195
YG2060.9934724285
7.3適應(yīng)能力評估
應(yīng)按設(shè)備失效頻率削減情況對防御系統(tǒng)適應(yīng)能力進行評估,設(shè)備失效頻率由
常規(guī)失效頻率、自然災(zāi)害導致的失效頻率、多米諾事故導致的失效頻率組成。自
然災(zāi)害下的設(shè)備損傷模式與自然災(zāi)害類型相關(guān),只要能導致泄漏的破壞模式均被
考慮入自然災(zāi)害下設(shè)備失效頻率分析。
多災(zāi)種耦合場景下設(shè)備失效原因涉及常規(guī)失效、自然災(zāi)害作用、多米諾事故
作用,設(shè)備失效頻率可按式(4)計算:
fTfufNfd(4)
式中:
fT——多災(zāi)種耦合場景下的設(shè)備失效頻率;
fu——由于人因失誤、機械故障等常規(guī)失效原因?qū)е碌膯卧ьl率,宜依
據(jù)風險評估報告取值;
fN——因自然災(zāi)害作用導致的單元失效頻率;
13
fd——因多米諾事故作用導致的單元失效頻率。
fN包含自然災(zāi)害發(fā)生頻率與自然災(zāi)害下設(shè)備損傷概率兩部分,使用公式(5)
計算。
fNfnPD(5)
式中:
fn——在評估區(qū)域某特定等級的自然災(zāi)害發(fā)生頻率,可通過自然災(zāi)害重現(xiàn)期
估計;
PD——特定災(zāi)害強度下設(shè)備失效概率,可通過自然災(zāi)害下設(shè)備易損性模型進
行評估,具體方法為對自然災(zāi)害下設(shè)備極限狀態(tài)方程進行可靠性分析,通過易損
性曲線或曲面求取。極限狀態(tài)方程相關(guān)參數(shù)分布宜采用隨工程需求參數(shù)變化的分
布表征。對于地震、洪水、雷電等典型自然災(zāi)害,可參照規(guī)范性附錄C選取易損
性評估簡化公式進行計算。
fd涉及初始事故發(fā)生概率與升級事故發(fā)生概率兩部分,對于設(shè)備k的事故頻
率可按式(6)計算:
pq
j
fdfiPiPeijk(6)
i1j1
式中:
fi——初始單元i在多災(zāi)種耦合場景下失效頻率;
j
Pi——初始單元i失效后發(fā)生第j種事故場景的概率,宜通過事件樹分析獲得;
初始單元發(fā)生第種事故場景導致單元升級的概率,宜通過規(guī)范
Peijk——ijk
性附錄D中的Probit模型獲得。
防御系統(tǒng)適應(yīng)能力可反映為防御系統(tǒng)保護下油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施失效概
率與無防御系統(tǒng)保護下油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施失效概率的比值,可按式(7)計算:
f'
Ad1-T(7)
fT
式中:
Ad——防御系統(tǒng)適應(yīng)能力;
fT’——防御系統(tǒng)保護下油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施單元失效頻率;
fT——無防御系統(tǒng)保護下油氣儲運重大基礎(chǔ)設(shè)施單元失效頻率。
14
最后,防御系統(tǒng)適應(yīng)能力可根據(jù)Ad值分為5級,包括:
a)1級(弱):幾乎無法適應(yīng)災(zāi)害環(huán)境,保護性能弱,0≤Ad<0.2;
b)2級(較弱):難以適應(yīng)災(zāi)害環(huán)境,保護性能較弱,0.2≤Ad<0.4;
c)3級(中):一定程度地適應(yīng)災(zāi)害環(huán)境,保護性能中等,0.4≤Ad<0.6;
d)4級(較強):較大程度地適應(yīng)災(zāi)害環(huán)境,保護性能較強,0.6≤Ad<0.8;
e)5級(強):極大程度地適應(yīng)災(zāi)害環(huán)境,保護性能強,0.8≤Ad≤1。
7.3.1fu計算
根據(jù)文獻[1],認為儲罐的年均失效頻率為3.1×10-7,因此假設(shè)高明站
-7
YG101—YG206號共計12個儲罐的fu=3.1×10次/年。
7.3.2fN計算
根據(jù)《中國石化銷售股份有限公司廣東佛山高明石油分公司富灣油庫安全現(xiàn)
狀評價報告》(2020年12月28日)、《典型自然災(zāi)害誘發(fā)的化工園區(qū)多米諾效應(yīng)
事故鏈路概率預測與風險防控》,查得地震災(zāi)害的年發(fā)生頻率為0.1。
對于地震災(zāi)害下的儲罐失效概率,可按照式(8)—式(10)進行計算。
Y=k1k2ln(PGA)(8)
Y-5
1x2/2
Peedx(9)
2∞
fNfnPD(10)
其中,PGA為地震峰值速度,fn為災(zāi)害下的儲罐損壞概率,PD為自然災(zāi)害
的年發(fā)生頻率,k1,k2為固定參數(shù),與儲罐類型、設(shè)備失效狀態(tài)和充裝系數(shù)有關(guān),
k1,k2的取值見表4。
表4不同情況下k1,k2取值表
設(shè)備類型失效狀態(tài)充裝系數(shù)k1k2
≥2幾乎滿罐7.011.67
≥2≥50%5.431.25
常壓錨固罐
3幾乎滿罐4.661.54
3≥50%3.661.25
≥2幾乎滿罐7.711.43
≥2≥50%20.828.35
常壓非錨固罐
3幾乎滿罐5.511.34
3≥50%4.931.25
15
≥1所有5.361.01
臥式壓力儲罐≥2所有4.501.12
3所有3.391.12
由表4,高明站YG101—YG206號共計12個儲罐均為常壓錨固罐,按照《中
國石化銷售股份有限公司廣東佛山高明石油分公司富灣油庫安全現(xiàn)狀評價報告》
(2020年12月28日),各罐的充裝系數(shù)均按1進行評估,故按照最不利因素進行
分析,則YG101—YG206號儲罐的k1,k2值按照“失效狀態(tài)3,幾乎滿罐”來取,
即k1=4.66,k2=1.54。
根據(jù)文獻[2]研究結(jié)果,減震阻尼器對于地震峰值加速度的減震率達到20.05%。
由于高明站各儲罐均安裝有阻尼器,可以一定程度上抵抗地震對罐體的晃動,降
低震損概率,因此安裝阻尼器的儲罐受到的PGA相應(yīng)的變?yōu)椴话惭b阻尼器的儲
罐的PGA的0.7995倍。因此代入式(8)—(10),可以計算到安裝有防護系統(tǒng)時的
各儲罐fN。
則YG101—YG206號儲罐的PD值和Y值計算結(jié)果見表5。由PD值與自然
災(zāi)害的年發(fā)生頻率,得到Y(jié)G101—YG206號儲罐的fN的計算結(jié)果見表5。
表5YG101—YG206號儲罐Y、PD和fN計算結(jié)果
fN
儲罐序號YPD
無防護系統(tǒng)保護有防護系統(tǒng)保護
YG1013.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG1023.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG1033.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG1043.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG1053.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG1063.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG2013.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG2023.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG2033.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG2043.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG2053.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
YG2063.561441170.07517.51×10-33.66×10-3
7.3.3fd計算
fd涉及初始事故發(fā)生概率與升級事故發(fā)生概率兩部分,對于設(shè)備k的事故頻率
可按式(6)計算:
16
7.3.3.1熱輻射升級概率計算
對于熱輻射部分的Pe計算,可按式(11)-(12)得到。
Y-52
1x/2
Peedx(11)
2∞
Y9.251.85ln(ttf)
5(12)
ln(ttf)1.128ln(It)2.66710V9.877
假設(shè)熱輻射的閾值為10kw/m2,結(jié)合7.1節(jié)場站信息收集,首先給出
YG101—YG206號儲罐的熱輻射值,具體見表6。
表6各儲罐受到其他儲罐的熱輻射值
熱輻射
(kw/m101102103104105106201202203204205206
2)
35.623.227.930.523.3
101/3.962.842.211.841.701.62
68122
35.535.630.626.331.0
102/3.043.962.961.621.841.52
94822
36.814.938.2
1039.36/8.973.394.372.901.291.461.32
414
25.631.223.335.022.913.0
104/5.844.054.124.233.84
802146
15.235.214.928.932.3
105/3.243.112.430.950.840.68
45158
32.226.735.229.729.2
106/6.247.484.862.763.922.03
38744
37.230.118.3
2010.740.890.842.011.941.74/4.824.21
846
12.112.014.028.027.832.728.432.4
2022.573.213.11/
28143043
13.936.732.530.5
2031.311.422.042.104.825.72/9.81
6251
32.421.431.9
2040.370.340.430.720.760.843.62/3.58
642
17.032.117.127.532.8
2050.190.280.340.670.870.94/
24434
32.630.414.230.8
2060.670.861.091.431.831.949.84/
2964
對于YG101—YG206號罐,其失效后的熱輻射值超過閾值影響的儲罐分別
由表7查詢,則各儲罐的熱輻射Pe計算結(jié)果見表7—表18。
17
表7YG101號熱輻射Pe計算結(jié)果
ln(ttf)Pe
5.872583340.8352
6.246503270.8053
YG101
6.041894870.8218
5.941054870.8298
6.244566780.8055
表8YG102號熱輻射Pe計算結(jié)果
ln(ttf)Pe
5.767701020.8433
5.766117420.8435
YG102
5.935156820.8303
6.108058770.8165
5.922724930.8313
表9YG103號熱輻射Pe計算結(jié)果
ln(ttf)Pe
5.728763010.8463
YG103
6.749097760.7635
5.6866910.8495
表10YG104號熱輻射Pe計算結(jié)果
ln(ttf)Pe
6.135826320.8143
5.916198390.8318
YG1046.244566780.8055
5.786235150.8419
6.263098980.804
6.898532950.7508
表11YG105號熱輻射Pe計算結(jié)果
ln(ttf)Pe
6.724404240.7656
5.778528880.8425
YG105
6.749097760.7635
6.000626810.8251
5.874323810.8351
表12YG106號熱輻射Pe計算結(jié)果
ln(ttf)Pe
5.87956140.8347
YG1066.088514780.8181
5.777889060.8426
5.970257960.8275
18
5.989383550.826
表13YG201號熱輻射Pe計算結(jié)果
ln(ttf)Pe
5.662030520.8514
YG201
5.90184760.8329
6.460973290.7877
表14YG202號熱輻射Pe計算結(jié)果
ln(ttf)Pe
6.929451330.7482
6.933180250.7479
6.765987910.7621
YG2025.983313030.8265
5.991792760.8258
5.809890910.8401
5.967335430.8278
5.819243340.8394
表15YG203號熱輻射Pe計算結(jié)果
ln(ttf)Pe
6.77002080.7617
YG2035.679103270.8501
5.815077130.8397
5.888084530.834
表16YG204號熱輻射Pe計算結(jié)果
ln(ttf)Pe
5.818200340.8394
YG204
6.2860386
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