广西石化行业气象灾害影响阈值初探_龙振兴.pdf

44卷气象研究与应用引言石化行业生产线长、涉及面广，仅中国石化集团就有原油、成品油、天然气等输油、输气管道近6000km，加油站24万个，石化企业的油田、采油厂、炼油厂、化工厂、油库、加油站、输油（气）管线遍及全国城市、乡镇、车站、码头、宾馆、千家万户，石化行业在我国国民经济的发展中起着举足轻重的作用。石化行业属于高风险的行业，有着自己的行业特点。许多专家针对港口气象服务、水上交通、长江三峡库区航行等安全运营中涉及的调查分析、气象灾害影响分析和服务指标制定等做出详细介绍112，但针对石化企业略少。虽然石化企业为应对气象灾害方面编制有应急预案，但都没有设定气象阈值进行准确分析得出的防护措施。石油化工属易燃易爆、易造成大气污染和海洋污染的行业，对防御气象灾害和保障安全生产有着迫切的气象服务需求。因此，本文以广西石化行业为例，通过深入石化行业进行广泛调研以及基于文献资料，了解服务需求，并面向石化行业生产、运输等各环节和要素，研发建立分气象要素、分级别的石化行业致灾和服务指标体系，分析探讨出石化行业气象灾害风险影响阈值，为开展石化行业影响预报和风险预警等气象服务提供科学依据。1资料与方法气象资料采用钦州市和北海市区域内国家气象站、区域自动站、大气电场监测站和三维闪电监测站的历年气象数据和基本信息资料。石化资料主要通过实地走访、网络地图及网上查询等方法获取了研究区内石化企业中加油站401个（钦州267个、北海134个）、油库17个（钦州9个、北海8个）、炼油厂3个（钦州1个、北海2个）、石化码头1个（北海）的经纬度、所属辖区、具体地址和隶属公司等相关资料。收集了石化企业相关负责人提供的气象灾害历史案例调查表50份。通过到钦州市、北海市先后与炼油厂、石化港口码头、油库、加油站等10余家石化企业的技术和管理人员进行座谈交流和内部生产区实地考察，开展石化行业高影响天气敏感因子、灾情和孕灾环境、影收稿日期：2022-08-30基金项目：2021年广西区部合作项目“石化行业气象灾害防御技术研发及应用项目”、广西气象科研计划重点项目（桂气科2021Z04）作者简介：龙振兴（1985），男，工程师，主要从事雷电防御工作。Email：543738026qqcom*通讯作者：史彩霞（1975），女，高级工程师，主要从事专业气象技术服务工作。Email：14557000qqcom广西石化行业气象灾害影响阈值初探龙振兴1，史彩霞1*，黄燕波2，胡定3，朱丽云1（1广西壮族自治区气象灾害防御技术中心，南宁530022；2广西北海市气象局，广西 北海536000；3广西钦州市气象局，广西 钦州535009）摘要：采用查阅资料、问卷调查、座谈、实地调查和采访各单位主要负责人等多种方法，通过对钦州市、北海市石化行业各环节（炼油厂、石化码头、油库、加油站）受主要气象灾害（暴雨、大风、雷电）影响情况调研，采用统计分析方法，开展广西石化行业气象灾害影响阈值的探讨，以期为广西开展石化行业天气影响预报和气象灾害风险预警等提供科学依据。关键词：石化行业；气象灾害；影响阈值；风险预警中图分类号：P429文献标识码：Adoi：10.19849/ki.CN45-1356/P.2023.2.16龙振兴，史彩霞，黄燕波，等广西石化行业气象灾害影响阈值初探J气象研究与应用，2023，44（2）：9297Long Zhenxing，Shi Caixia1，Huang Yanbo，et al A preliminary study on the impact threshold of meteorological disasters in thepetrochemical industry in GuangxiJJournal of Meteorological Research and Application，2023，44（2）：9297第44卷第2期气象研究与应用Vol.44 No.22023年6月JOURNAL OF METEOROLOGICAL RESEARCH AND APPLICATIONJun.20232期响区域脆弱性、暴露度、石化行业气象灾害风险、气象服务现状和存在问题等方面的调研，收集到石化企业周边孕灾环境、历史气象灾害详情以及气象服务需求等资料信息。结合国家气象站、区域自动站的分布情况、监测数据及石化企业的地理位置，用计算余弦相似度的方法确定每个石化企业的代表性气象站点，在对降水和大风的预报数据进行订正后根据代表性气象站点确定各石化企业发生暴雨和大风气象灾害的风险程度。三维闪电监测站点和大气电场监测站点用于监测和预报雷电发生的可能性，确定各石化企业发生雷电气象灾害的风险程度。2结果与分析2.1生产环节（炼油厂）针对生产环节影响最大的灾害性天气主要有：大风（含台风、季风、短时雷雨大风）、短时强降雨、雷电等强对流天气和持续暴雨。当出现89级及以上大风，则对油气管道保温层和临时搭建工棚造成破坏；当出现1h累计降水量4050mm、3h累计降水量100mm的短时强降水会影响蒸汽系统；强雷电可能对厂区的电子系统、弱电设备、建筑物甚至人员造成不可逆的损坏或伤亡，化工工厂内的管道、罐体、高塔等主要是金属构件，遭受雷击的概率更大，同时强雷电可能引起石化厂的电路跳闸停电，仪器设备损坏。表1生产环节（炼油厂）灾情调查表2.2运输环节（石化码头）针对运输环节影响最大的灾害性天气主要有：大风（含台风、季风、短时雷雨大风）、雷电等强对流天气。大风天气会对高空维修作业、高耸建筑物造成影响。当出现大风6级或阵风8级以上时，高空作业和港口航运停止。当出现热带风暴（风力89级）以上时，小船回港，大船离泊。当出现910级大风时，海事指挥中心针对整个航行船只发告警信息。2.3存储环节（油库）中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司420万方储罐工程在气象灾害防范方面采取了有效的保护措施，历年来未发生过类似的气象灾害事故，但直击雷击中储罐壁残留石油引起原油罐着火，发生火灾或爆炸事故的可能性依然存在。中海油气电北海燃气有限公司、北海市管道燃气有限公司（水发集团）等企业主要受到2014年“威马逊”台风的影响较为严重。针对存储环节影响最大的灾害性天气主要有：雷电等强对流天气和大风（含台风、季风、短时雷雨大风）。雷电对电气设备和安全生产有很大影响。大风主要是对企业临时搭建工棚造成破坏。2.4销售环节（加油气站）针对销售环节影响最大的灾害性天气主要有：大风（含台风、季风、短时雷雨大风）、短时强降雨、雷电等强对流天气和持续暴雨。当出现7、8级风时，加油站开始受影响，安全警示标志被吹掉；当出现12级以上大风时，加油站受影响较大。当出现雷击时，加油机上的通讯板易被烧坏。当出现短时强降水时，油罐区易进水，则必须停止营业。龙振兴，史彩霞，黄燕波，等：广西石化行业气象灾害影响阈值初探公司名称 时间 致灾因子 受灾情况 2014-07 威马逊台风 供电系统中断,造成全厂停电,全厂停工退守,油气管道保温层被撕裂,灾后重建修复费用高达 8000 万元 中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司 2021-04-19 2021-06-30 短时强降水 造成蒸汽系统蒸汽量以 80t/h 减少,经济损失超过 100万元。2014-07 威马逊台风 设备及管道保温层被吹坏,经济损失 1000 多万元。中海石油(中国)有限公司 湛江分公司涠洲终端处理厂 2009-0708 雷击 停产停业 13d,经济损失 1000 多万元。9344卷气象研究与应用等级 环节 阈值 未来 3h 降雨量达 100mm 以上,且降雨持续;或未来 1h 降雨量达 60mm 以上,且降雨持续 级 未来1h降雨120mm以上且降雨持续;或未来2h降雨160mm以上且降雨持续;或未来3h降雨190mm以上且降雨持续;未来 1h 降雨量达 40mm 以上,且降雨持续;级 未来 1h 降雨 110mm 以上且降雨持续;或未来 2h 降雨 140mm 以上且降雨持续;或未来 3h降雨 170mm 以上且降雨持续;未来 1h 降雨量达 30mm 以上,且降雨持续;级 未来 1h 降雨 100mm 以上且降雨持续;或未来 2h 降雨 130mm 以上且降雨持续;或未来 3h降雨 160mm 以上且降雨持续;未来 1h 降雨量低于 30mm。级 未来 1h 降雨 100mm 以下;或未来2h 降雨 130mm 以下;或未来 3h 降雨 160mm 以下。表2销售环节（加油气站）灾情调查表3气象灾害对广西石化行业影响阈值初探针对石化行业生产、运输、存储和销售等四类环节（分别以、符号代替），根据气象灾害天气过程对石化企业生产经营的影响案例，以及综合考虑所在城市的暴雨强度，结合研究区域的气象站点历史气象数据，在研究分析的基础上初步确定以下影响阈值（表35）。3.1广西石化行业暴雨灾害影响阈值根据不同降雨量对石化行业各环节的影响程度，暴雨灾害影响阈值等级分为4级，从等级至等级，影响程度逐渐增大，不同环节、不同暴雨灾害影响等级指标见表3。表3暴雨灾害影响阈值等级针对不同环节，应对暴雨灾害采取如下防范措施：级：低风险，正常作业。级：防范地表积水产生积涝、设备进水，厂房漏水等。级：在级防护基础上，施工现场防范基坑坍塌；防范积水时不会发生短路、打火现象。级：在级防护基础上，防范工艺管线的保温层内快速积水；防范脚手架倒塌；疏散加油车辆及人员，停止一切作业。3.2广西石化行业大风灾害影响阈值根据不同风力或相应风速对石化行业各环节的影响程度，大风灾害影响阈值等级分为4级，从等级至等级，影响程度逐渐增大，不同环节、不同大风灾害影响等级指标见表4。公司名称 时间 致灾因子 受灾情况 海湾加油站 2014-07-16 大风 加油棚彩钢瓦及吊顶整个被吹掉,线路设备遭到巨大破坏,造成经济损失高达 79 万元。六犀加油站 2014-07-16 大风 加油棚被大风抬起整体垮塌,倒塌的网架压到站房屋面破坏防水层,垮塌的加油棚造成 2 台加油机毁坏,造成经济损失超过120 万元。海直加油站 2020-06-15 2021-05-30 暴雨 地面积水,油罐区进水,迫使该站停止营业,造成经济损失为7 万元 942期表4大风灾害影响阈值等级等级 环节 阈值 级 现雷达回波反射率35dbz,且大气电场仪监测到大气电场强度6000V/m;级 现雷达回波反射率35dbz,且大气电场仪监测到大气电场强度4000V/m;级 现雷达回波反射率35dbz,且大气电场仪监测到大气电场强度2000V/m;级 现雷达回波反射率35dbz,且大气电场仪监测到大气电场强度2000V/m。表5雷电灾害影响阈值等级针对不同环节，应对大风灾害采取如下防范措施：级：低风险，正常作业。级：防范工棚、彩钢板等吹落；防范储罐扶梯变形、二次承压板变形；停止高空作业和装卸作业；防范船舶靠泊、离泊安全。级：在级防护基础上，禁止靠离泊作业；人员暂停户外作业。级：在级防护基础上，防范供电线路的中断，防止人员触电；防范大风对船舶损毁，尽早安排船舶前往安全区避风；疏散加油车辆及人员，停止一切作业。3.3广西石化行业雷电灾害影响阈值根据雷电强度对石化行业各环节的影响程度，雷电灾害影响阈值等级分为4级，从等级至等级，影响程度逐渐增大，不同环节、不同雷电灾害影响等级指标见表5。等级 环节 阈值 未来 1h 内出现 8-9 级大风或阵风 12 级以上;级 未来1h内出现10级大风或阵风12级以上;未来 1h 内出现 7 级或阵风 10 级以上;级 未来1h内出现8-9级大风以上或阵风10级以上;未来 1h 内出现大风 6 级或阵风 8 级以上;级 未来 1h 内出现大风 6-7 级或阵风 8 级以上;未来 1h 内出现大风 6 级或阵风 8 级以下。级 未来 1h 内出现大风 6-7 级或阵风 8 级以下。针对不同环节，应对雷电灾害采取如下防范措施：级：低风险，正常作业。级：防范油罐雷击放电起火；防范电子系统、弱电设备受到损坏；关闭加油机等设备设施电源。级：在级防护基础上，防范强