基于事故樹分析“11·22”輸油管道泄漏爆炸事故

徐永莉

首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院

本文基于事故樹分析法，對青島中石化輸油管道泄漏特大爆炸事故原因逐步分析，利用最小徑集和基本事件結(jié)構(gòu)重要度，找出預(yù)防控制嚴(yán)重事故后果出現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提出有針對性的對策措施。

1 事故原因分析

2013年11月22日，位于山東省青島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的中石化管道儲運分公司東黃輸油管道與排水暗渠交匯處，管道破裂，大量原油泄漏進入排水暗渠，形成爆炸混合氣體，現(xiàn)場處置人員采用液壓破碎錘在暗渠蓋板上打孔破碎，產(chǎn)生撞擊火花，引發(fā)爆炸。

事故原因有管道與排水暗渠交叉工程設(shè)計不合理，管道腐蝕減薄；未對事故段管道防腐層大修等問題及時跟進，隱患排查治理不徹底，輸油管監(jiān)測預(yù)警技術(shù)欠缺；管道監(jiān)管和巡護制度不健全，巡線人員專業(yè)知識不足；管道搶維修制度和安全操作規(guī)程針對性、操作性不強，部分員工缺乏安全操作技能培訓(xùn)，缺乏油氣混合爆炸的危險意識和專業(yè)素養(yǎng)；未及時發(fā)出預(yù)警和對危險區(qū)域內(nèi)公眾采取疏散、警報和警戒管制等保護措施，未進行燃爆氣體檢測，盲目動用非防爆設(shè)備進行作業(yè)。[1]

2 事故樹的建立

根據(jù)事故原因分析，參照前人研究成果[2-4]，按照頂事件確定原則，將“輸油管道泄漏爆炸造成多人傷亡”作為頂事件?；鹪?、達(dá)爆燃濃度的油氣和高密度暴露人群作為次頂事件，并用邏輯“與”門連接，以此類推，分析出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的基本事件和邏輯關(guān)系，建立其事故樹，如圖1。該事故樹有35個中間事件和60個基本事件，各符號代表的事件，見表1。

3 事故樹定性分析

每個最小割集都表示頂事件發(fā)生的一種可能，即最小割集越多，頂事件發(fā)生的可能性越多，系統(tǒng)的危險性越大。[5]該事故樹有26136組最小割集，這說明輸油管道發(fā)生泄漏爆炸造成重大人員傷亡事故的危險性非常大。此外，對事故樹的定性分析可從最小徑集和基本事件結(jié)構(gòu)重要度入手。

3.1 最小徑集

在事故樹中，頂事件不發(fā)生不代表所有基本事件都不發(fā)生，但只要某些基本事件不發(fā)生，頂事件就不會發(fā)生，這些不發(fā)生的基本事件集合稱為徑集。在同一事故樹中，不包含其他徑集的徑集稱為最小徑集。[6]本文利用對偶樹法，計算出51組最小徑集，如下所示：

由結(jié)果可知，P1和P3是導(dǎo)致高密度暴露人群存在的基本事件組合；P2是形成空間密閉的基本事件組合；P4到P7是導(dǎo)致火源存在的基本事件組合；P8到P51是導(dǎo)致管道泄漏的基本事件組合。

3.2 基本事件結(jié)構(gòu)重要度

結(jié)構(gòu)重要度分析是在假設(shè)各基本事件發(fā)生概率相等的基礎(chǔ)上，僅從事故樹結(jié)構(gòu)上研究各基本事件對頂事件的影響程度。基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)越大，對頂事件影響程度越大，反之亦然。[7]根據(jù)結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，排出各基本事件對頂事件的影響順序。

根據(jù)最小徑集求得結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)近似判別值，其順序為：

表1 事故樹各符號所代表的事件

3.3 結(jié)果分析

對事故樹分析知，輸油管道泄漏爆炸造成人員傷亡的最小割集有26136組，最小徑集有51組，可見輸油管道泄漏爆炸造成人員傷亡事故發(fā)生的可能性很大，但可通過控制51組最小徑集中的任意一組來避免事故。

對最小徑集分析知，P8到P51中均包含“偷盜破壞”和“外單位破壞”，這兩個基本事件在現(xiàn)實環(huán)境中很難控制，并且據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，原油泄漏的大部分原因是由于偷盜導(dǎo)致的，因此，通過這些途徑采取控制措施無法完全預(yù)防事故發(fā)生。對于產(chǎn)生火源的基本事件組合P4和P7來說，當(dāng)中包含“煙頭”和“外單位動火”，由于輸油管道所處的環(huán)境是開放式的，當(dāng)發(fā)生泄漏時，周圍環(huán)境變化不定，要徹底消除這兩個基本事件是非常困難的，但可通過加強管理，減少其產(chǎn)生。而徑集P1、P2、P3可通過管道鋪設(shè)前合理設(shè)計和管道泄漏發(fā)生后采取有效的應(yīng)急措施來實現(xiàn)。同時，對基本事件的結(jié)構(gòu)重要度分析知，P1、P2、P3中基本事件對頂事件發(fā)生概率影響較大，應(yīng)優(yōu)先對其采取預(yù)防控制措施。

4 事故預(yù)防控制措施

（1）合理設(shè)計輸油管道。

當(dāng)輸油管道通過居民區(qū)時，即使有符合法律法規(guī)規(guī)定的安全距離，但那只是安全的基準(zhǔn)尺度，不是防止事故發(fā)生的嚴(yán)格管理高限[8]，這為事故發(fā)生時存在高密度人群提供條件。同時，輸油管道與排水暗渠交叉，原油泄漏到排水暗渠中，使其存在于相對密閉的空間內(nèi)，并且排水暗渠旁邊存在熱力管道，加速原油揮發(fā)，降低油氣爆炸下限，擴大爆炸極限，使油氣更易發(fā)生爆炸。再加上輸油管道系統(tǒng)缺乏安全監(jiān)測預(yù)警和防控技術(shù)裝置，原油泄漏不能及時被處理，延誤最佳救援時間。因此，輸油管道必須要與城市建設(shè)和市政管網(wǎng)進行合理規(guī)劃，安裝監(jiān)測預(yù)警裝置。

（2）提高應(yīng)急處置能力。

先期泄露到排水暗渠內(nèi)的原油，由于天氣的原因，在暗渠口處凝固，阻止了后期泄漏到排水暗渠的原油流出，在長達(dá)8個小時里，沒有人對風(fēng)險進行識別，也沒有采取與風(fēng)險相匹配的應(yīng)急措施，泄漏的原油不斷揮發(fā)出氣體，與混合氣體在排水暗渠內(nèi)蔓延、擴散、積聚，達(dá)到爆炸極限，遇火源，導(dǎo)致爆炸事故發(fā)生。

作為應(yīng)急處置人員，應(yīng)對其作出正確研判，并立刻采取防止油氣發(fā)生火災(zāi)爆炸和疏散事故現(xiàn)場人員的應(yīng)急措施。第一，及時清理排污口處凝固的油品，抽出、回收排水暗渠內(nèi)的油品，疏通管線。要嚴(yán)格控制油品的流速，防止產(chǎn)生靜電火花，發(fā)生爆炸。第二，設(shè)置通風(fēng)設(shè)備，對排水暗渠內(nèi)進行通風(fēng)，降低暗渠內(nèi)油氣濃度，并對油氣濃度進行實時監(jiān)測，按其變化情況調(diào)整實施措施。第三，停止事故周圍一切外單位動火作業(yè)，所用作業(yè)工具應(yīng)采用有防爆措施的專業(yè)工具，控制一切火源。即使油氣濃度不在爆炸極限范圍內(nèi)，也要防止火災(zāi)事故發(fā)生。第四，要第一時間采取預(yù)警、設(shè)置警戒區(qū)、交通管制等措施疏散周圍公眾。同時，要對相關(guān)人員進行專業(yè)知識培訓(xùn)，增強現(xiàn)場風(fēng)險預(yù)判和處置能力。在事故發(fā)生時，能準(zhǔn)確判斷事故的風(fēng)險性，正確做出安全決策，控制事態(tài)擴大。

[1]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.山東省青島市“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故調(diào)查報告[EB/OL].http://www.chinasafety.gov.cn/newpage/Contents/Channel_5498/2014/0110/229142/content_229142.htm,2014/1/11

[2]沈斐敏,伍良.管道燃?xì)饣馂?zāi)爆炸事故樹分析[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2003,29(1):42-45

[3]張啟波,賈穎,閆曉靜.石油天然氣長輸管道危險性分析[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2008,18(7):134-138

[4]陳利瓊,張鵬,梅云新,等.油氣管道危害辨識故障樹分析方法研究[J].油氣儲運,2007,26(2):18-30

[5]李紅民.FTA在高層建筑防火安全管理中的運用[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2010,6(4):153-156

[6]張景林,崔國璋.安全系統(tǒng)工程[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2002

[7]郝彩霞,許彥,龔聲武.事故樹分析法在LPG儲罐火災(zāi)爆炸事故中的應(yīng)用[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2012,8(1):154-159

[8]劉鐵民,徐永莉,王浩.重特大事故頻發(fā)凸顯生產(chǎn)安全的系統(tǒng)脆弱性——2013年幾起特大事故反思[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2014,10(4):5-12