曾月香

阿科玛（中国）投资有限公司上海分公司 上海 200072

1 事故统计及回顾

保险公司Marsh 通过收集散装液体储存行业的实际数据，根据对常压储罐的研究，从统计上看，每3300 次灌装操作就会发生一次溢流。这相当于每个储罐如果每月加注3 次，10 个储罐组每10 年一次溢流。使用100 个储罐组的相同假设，溢流率等于每年一次。

2005 年12 月11 日的凌晨，英国邦斯菲尔德油库发生爆炸火灾事故[1]，共烧毁大型储油罐20 余座，43 人受伤。原因是一个浮顶油罐加满了过量的汽油，导致大量汽油泄漏，形成可燃的蒸汽云被点燃点燃，引发了大规模爆炸和持续五天的火灾。事故酿成了欧洲和平年代最严重的生态灾难，对伦敦乃至英伦全境的生态环境造成了严重的危害。主要根本原因是储油罐的机电液位计间歇性故障，且独立溢流预防系统中使用的机械液位开关失效。在此重大故障之前的三个月内，该液位计卡住了14 次，然而这“卡滞”的根本原因未得到充分调查或纠正，缺乏适当的“经验教训”程序表明溢流管理系统存在明显问题。这起事故引起了公众的极大关注。

2009 年10 月23 日，美国波多黎各加勒比石油码头，汽油从油轮卸载到罐区的过程中，一个500 万加仑（约19万m3）的地上储罐过量充装而溢流到二次围堰中，导致形成一个巨大蒸汽云，在扩散到设施废水处理区的点火源后被点燃。引起蒸气云火灾外，爆炸还产生了里氏2.9 级的压力冲击波。由燃烧爆炸产生的微粒和烟雾组成的乌云污染空气持续两天多，石油产品也泄漏到周围地区的土壤和通航水道中。美国化学品安全和危害调查委员会（CSB）调查报告指出独立和自动溢流预防系统的重要性。此外，这一事件表明了正确测量进入储罐的实际流量和自动计算输送预计完成时间的重要性，可以通过使用液位变送器和液位率的自动计算以及储罐容积的计算来实现。综上可知，储罐高液位溢流将会导致极大的安全事故，造成人员伤亡、环境破坏，并且不利于和谐社会的构建。因此，必须对储罐高液位溢流的风险防范措施进行研究，以此保证生产安全和人们的生命安全。

2 国内储罐高液位溢料保护的相关标准

2.1《石油库设计规范》

《石油库设计规范》（GB 50074—2014）中：

（1）对于容量大于100m3的储罐需安装液位监测并远传仪表，并满足以下要求：液位连续测量信号需通信方式或模拟信号连接自动控制系统；在自动控制系统中设高、低液位报警，同时储罐高液位报警的设定高度需满足《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/ T 3007—2014）的有关规定，而储罐低液位报警的应以避免转料泵汽蚀的要求。此外，外浮顶储罐和内浮顶储罐的低液位报警设定高度最好比浮顶落底高度高0.2m 及以上。

（2）基于操作频率、容积大小和存储物料的可燃性毒性，储罐应安装高高液位报警及联锁，高高液位报警可以同时联锁关闭储罐进口管道控制阀。第一类：年周转次数超过6 次及容量超过10000m3的易燃类液体储罐；第二类：年周转次数低于6 次，且容量大于20000m3的易燃类液体储罐；第三类：储存剧毒性液体的储罐。

（3）对于容量超过50000m3的外浮顶储罐和内浮顶储罐，需要设置低低液位报警。低低液位报警设定高度应高于浮顶落底高度，并可以同时联锁停转料泵。

（4）储罐液位连续监测仪表或液位开关独立设置，用于储罐高高、低低液位在自动控制系统中报警及联锁。

2.2《易燃易爆罐区安全监控预警系统验收技术要求》

《易燃易爆罐区安全监控预警系统验收技术要求》（GB 17681—1999）规定：配置液位检测系统，而且同一储罐应安装不少于2 种不同类别的液位检测仪表。如果储罐具有易燃、易爆介质，需要设置高、低液位报警系统，并结合实际需求，配置液位与相关工艺参数之间的联锁控制系统。

2.3《危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备设置规范》

《危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备设置规范》（AQ 3036- 2010）中，对危险化学品构成重大危险源的罐区现场安全监控装备的设置要求和管理做出了明确的规定。例如，储罐需要设置液位监测系统，并配备高低液位报警功能。

2.4《关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》

《关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》（安监68 号文- 2014），进一步加强化学品罐区安全管理：储罐高低液位应设置报警，设置高液位自动联锁关闭进料阀门和低液位自动联锁关闭出料阀门或停止物料输送泵。

2.5《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》

《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（安监79 号文- 2015），危险化学品单位根据构成重大危险源的危险化学品的相关情况，建立健全安全监管体系和措施。

（1）对构成的重大危险源安装压力、温度、组成、流量、液位等工艺参数的不间断监控管理系统以及根据《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》（GB 50493—2019）落实对可燃气体和有毒有害气体的泄露做现场可燃气体监测安装，信息处理以及应急等管理要求。

（2）针对存在重大危险源的生产装置，需要为其设置自动化控制系统和设备，保证生产的安全性；如存在一级或二级重大危险源的，需要设置紧急安全停车系统。

（3）针对存在重大危险源，而且涉及毒性气体、剧毒液体和易燃气体等设备，需要设置紧急切断装置；毒性气体的设施，设置泄漏物紧急处置装置。涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体且存在一级或二级重大危险源，需要设置独立的安全仪表系统（SIS）。

2.6《石油化工企业设计防火标准》

《石油化工企业设计防火标准》（GB 50160—2018）规定：可燃液体的储罐应设液位监测和高液位报警，并根据实际情况设置自动连锁切断进料设施。液化烃储罐应安装压力、温度、等工艺参数的监控，以及安全紧急泄放设备和系统如安全阀及后续接收和处理系统，以及高液位报警和高高液位自动联锁切断进料设施。

3 国外储罐高液位溢料保护的相关标准

国外涉及储罐液位管理的相关标准主要有美国消防协会的《Flammable And Combustible Liquids Code》（NFPA 30- 2018）和美国石油学会《Overfill Prevention for Storage Tanks in Petroleum Facilities》（API STD 2350- 2020）。针对石油储罐的过量充装保护要求主要引用《Flammable And Combustible Liquids Code》（NFPA 30- 2018）中的要求。NFPA 30 中规定：储罐至少应设置独立的高液位管理防溢料的设备设施或能自动切断进出料设施，并受相关部门监管。

针对高液位的防护目前国外主要依据的标准是《Overfill Prevention for Storage Tanks in Petroleum Facilities》（API STD 2350- 2020）。API STD 2350 目前已成为国外企业防止储罐溢出一致认可和遵循的技术准则。其主要内容和要求是在建立溢料管理体系为前提，进行储罐溢流的风险评估，在对应有手动溢料预防措施和自动溢流预防措施，对于自动溢流预防措施需要独立设置，甚至根据业主需求/ 现场反馈或其他要求而按安全仪表设置（SIS），遵循《功能安全.加工工业部门用安全仪表化系统》（ANSI/ ISA 84.00.01- 2004）。

API STD 2350- 2020 版本特别在上一版本2006 版的基础上增加了风险评估，并介绍了定性风险评估和半定量风险评估的不同评估方法。定性风险评估，一般来说定性分析结果的准确性取决于分析员的背景和专业知识。因此，尽管方法简单，但重要的是风险评估中有知识和技能丰富的操作人员和其他人员执行定性风险评估分析。定性方法不需要定量风险评估方法所需的所有数据，所需项目仅分类为大范围或基于参考点分类。建立一套规则以确保分类或分类的一致性非常重要。风险的一种表示方式是定性的，如低、中或高。可能性和后果的定性评估可分配给风险类别，这些值显示在风险矩阵中。风险矩阵通常用于汇总风险，并作为评估风险和协助作出风险管理决策的手段。风险矩阵提供了风险的图形表示，通常根据可能性或概率以及对组织的后果或影响。潜在风险（例如储罐泄露）通常显示为代表每个储罐最高风险的场景。在矩阵上选择表示适当后果列和概率行的单元格，将确定储罐的风险等级和类别。

半定量风险评估，半定量风险评估是一种方法，它使用有关设施设计、运行、设备可靠性和人为行为的相关信息来确定风险情景的可能性和后果。半定量风险分析通常使用逻辑模型（事件和故障树）来描述可能对人员、公众、设施和/ 或环境造成伤害的事件组合。这些模型提供了一种系统的方法，通过基于这些危险制定事故情景以及可以实施的不同措施，评估每种情景可能发生的数值风险，来评估正在研究的设施中存在的潜在危险，并使用数学模型预测情景发生时的影响。对模型进行评估，以提供关于风险水平的半定量评估，并确定对管理风险最重要的场地、设计和运营特征，半定量风险评估需要更详细的信息和数据，以便为模型提供输入。

4 建议

从国内外标准规范对比来看，中国标准规范根据不同物料、储罐容积和操作频率规定的高低液位报警和连锁的液位管理防溢料保护，特别是针对构成重大危险源的，要求连续的液位监控远传以及液位报警和联锁，并涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源，配备独立的安全仪表系统（SIS）。而国外标准首先建立在OPS（Overflow Protection System）溢料保护体系，提出了在建立溢料管理体系为前提，进行储罐溢流的风险评估，在对应有手动溢料预防措施和自动溢流预防措施，对于自动溢流预防措施需要独立设置。再基于高液位溢流风险评估设置高液位报警和独立的自动联锁保护，并且根据需求可能对独立的自动连锁保护需要满足安全仪表规范要求。所以结合国内外的现行规范要求，针对储罐高液位溢流风险保护的建议：在满足国家规范要求的前提下，根据中国HAZOP 或LOPA 方法对储罐高液位溢流风险作风险评估，再基于风险评估结果采用对应的安全保护措施。根据中国HAZOP 或LOPA 方法对储罐高液位溢流风险基于作风险评估，得出对应的风险落在对应的红、黄、白、蓝区等不同的风险等级，与之相匹配风险降低措施推荐见表1。

表1 风险等级即对应的控制措施