孟樹森,郭旭,朱彬,李晨亮,紀(jì)光達(dá),錢力,張偉,王麗萍
(張家港中集圣達(dá)因工程有限公司, 江蘇 張家港 215600)
LNG 儲(chǔ)罐包括儲(chǔ)罐主體、外部管路系統(tǒng)、潛液泵等設(shè)備。儲(chǔ)罐區(qū)的主要危險(xiǎn)來自儲(chǔ)罐主體及管路系統(tǒng)內(nèi)的LNG、BOG 等介質(zhì)的泄漏引起的火災(zāi)、爆炸,還有一些次要危險(xiǎn)性[1-4]。
儲(chǔ)罐的工藝流程設(shè)計(jì)存在缺陷會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐在運(yùn)行過程中壓力過高、過低、安全泄放裝置失靈等。這些工況均可能造成儲(chǔ)罐損壞、介質(zhì)泄漏,引發(fā)危險(xiǎn)[5-8]。
根據(jù)安監(jiān)總管三(2013)76 號(hào)規(guī)定建設(shè)單位在建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)合同中應(yīng)主動(dòng)要求設(shè)計(jì)單位對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性(HAZOP)審查,并派遣有生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)的員工參加審查,對(duì)HAZOP 審查報(bào)告進(jìn)行審核。涉及“兩重點(diǎn)一重大”和首次工業(yè)化設(shè)計(jì)的建設(shè)項(xiàng)目,必須在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段展開HAZOP 分析。
“HAZOP”是危險(xiǎn)與可操作性分析的英文縮寫,目的是識(shí)別工藝流程或操作過程中存在的風(fēng)險(xiǎn),確定因過程偏差而導(dǎo)致的不可接受的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
HAZOP 分析是工藝流程設(shè)計(jì)審查的常規(guī)方法之一,它是通過一組參數(shù)引導(dǎo)詞(例如流量過高、流量過低、壓力過高、壓力過低、液位過高、液位過低等)與分析對(duì)象組成有意義的偏差,來全面、系統(tǒng)地辨識(shí)裝置工藝中可能存在的導(dǎo)致安全或操作問題的設(shè)計(jì)缺陷,評(píng)估是否需要進(jìn)一步地采取安全措施[9-10]。
另外HAZOP 分析作為一種系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的危害識(shí)別工具已經(jīng)廣泛應(yīng)用于識(shí)別裝置在設(shè)計(jì)和操作階段的工藝危害。
HAZOP 分析首先須組建一個(gè)由多專業(yè)背景和豐富經(jīng)驗(yàn)的小組,以會(huì)議的形式,將儲(chǔ)罐區(qū)的整個(gè)工藝流程劃分為若干小的節(jié)點(diǎn),采用頭腦風(fēng)暴的方式對(duì)工藝過程中危險(xiǎn)和可操作性的問題進(jìn)行分析研究。
通過科學(xué)的方法,從多專業(yè)的角度對(duì)儲(chǔ)罐實(shí)際運(yùn)行過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行判別、分析、評(píng)價(jià)并識(shí)別出生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)及操作和對(duì)應(yīng)的維修程序,并提出修改建議和應(yīng)對(duì)措施,以提升裝置工藝過程的安全性和可操作性,為編制防災(zāi)措施和應(yīng)急預(yù)案提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)。
LNG 儲(chǔ)罐通常不是單獨(dú)存在的,因此必須采用HAZOP 分析對(duì)儲(chǔ)罐物料裝卸、儲(chǔ)存、輸送等進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估。
HAZOP 分析是一種程序化的、系統(tǒng)的審查過程,可以評(píng)估LNG 儲(chǔ)罐潛在的設(shè)計(jì)失誤或誤操作,以及對(duì)整個(gè)儲(chǔ)罐區(qū)運(yùn)行的影響。
HAZOP 分析須根據(jù)工藝流程在分析主席的帶領(lǐng)下,以小組討論的形式闡述工藝流程的設(shè)計(jì)意圖;再選擇合適的參數(shù)引導(dǎo)詞與分析對(duì)象產(chǎn)生可能發(fā)生的偏差,科學(xué)且系統(tǒng)性地對(duì)工藝流程進(jìn)行審查。
以下為HAZOP 分析需開展的基本工作:
1)選擇PID(工藝流程圖),劃分節(jié)點(diǎn)(根據(jù)管線、設(shè)備或系統(tǒng));
2)描述設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)要求;
3)選擇引導(dǎo)詞,與工藝參數(shù)組合生成偏差;
4)分析偏差產(chǎn)生的原因;
5)分析偏差可能導(dǎo)致的后果;
6)識(shí)別現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)削減措施。
重復(fù)以上步驟,直到每個(gè)參數(shù)引導(dǎo)詞都被討論到,并且小組成員對(duì)分析的內(nèi)容達(dá)成了一致意見為止時(shí),一個(gè)節(jié)點(diǎn)的分析就完成了。小組將繼續(xù)分析下一個(gè)節(jié)點(diǎn),以此類推,直到所有節(jié)點(diǎn)都被分析完為止。
參數(shù)引導(dǎo)詞“壓力”、“流量”和“液位”,分析對(duì)象“LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)置潛液泵出口”。
3.1.1 偏差“壓力過高”的情況
1)產(chǎn)生偏差的原因:泵后回流閥失效關(guān)閉;導(dǎo)致后果:泵出口超壓、泵低流量運(yùn)行、氣蝕損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:孔板流量計(jì)流量監(jiān)測(cè)、泵振動(dòng)檢測(cè)、儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅰ。
2)產(chǎn)生偏差原因:泵出液氣動(dòng)控制閥故障關(guān)閉;導(dǎo)致后果:泵出口超壓、泵低流量運(yùn)行、氣蝕損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:孔板流量計(jì)流量監(jiān)測(cè)、聯(lián)鎖泵回流、泵振動(dòng)檢測(cè)、儲(chǔ)罐壓力高高報(bào)警;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅰ。
3)產(chǎn)生偏差原因:泵出液氣動(dòng)控總閥故障關(guān)閉;導(dǎo)致后果:泵出口超壓、泵低流量運(yùn)行、氣蝕損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:孔板流量計(jì)流量監(jiān)測(cè)、聯(lián)鎖泵回流、泵振動(dòng)檢測(cè)、儲(chǔ)罐壓力高高報(bào)警;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅰ。
4)產(chǎn)生偏差原因:裝車氣動(dòng)控制閥故障關(guān)閉;導(dǎo)致后果:泵出口超壓、泵低流量運(yùn)行、氣蝕損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:孔板流量計(jì)流量監(jiān)測(cè)、聯(lián)鎖泵回流、泵振動(dòng)檢測(cè)、儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅰ。
3.1.2 偏差“壓力過低”的情況
1)產(chǎn)生偏差的原因:潛液泵P1301A/B 變頻故障;導(dǎo)致后果:無(wú)嚴(yán)重后果;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅰ;已有保護(hù)措施:潛液泵P1301A/B 互為備用;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅰ。
2)產(chǎn)生偏差的原因:潛液泵的吸入口壓力過低;導(dǎo)致后果:潛液泵氣蝕損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:孔板流量計(jì)流量監(jiān)測(cè)、聯(lián)鎖泵回流、泵振動(dòng)檢測(cè)、儲(chǔ)罐壓力低低報(bào)警;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅰ。
3.1.3 偏差“流量過高”的情況
產(chǎn)生偏差的原因:泵后回流閥失效全開;導(dǎo)致后果:泵出口流量大、泵電流過載;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅱ;已有保護(hù)措施:泵電流保護(hù);保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅱ。
3.1.4 偏差“液位過低”的情況
產(chǎn)生偏差的原因:人員判斷失誤,超量裝車;導(dǎo)致后果:LNG 金屬全容罐液位低,泵氣蝕損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:儲(chǔ)罐液位低報(bào)警、低低聯(lián)鎖停泵、泵振動(dòng)檢測(cè);保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅰ。
參數(shù)引導(dǎo)詞“壓力”和“液位”,分析對(duì)象“LNG儲(chǔ)罐”。
3.2.1 偏差“壓力過高”的情況
1)產(chǎn)生偏差的原因:LNG 進(jìn)液溫度高;導(dǎo)致后果:LNG 儲(chǔ)罐超壓損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警、高高聯(lián)鎖開啟BOG氣動(dòng)控制閥、聯(lián)鎖開啟EAG 氣動(dòng)控制閥、安全閥開啟;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅱ。
2)產(chǎn)生偏差的原因:冷箱出液氣動(dòng)控制閥失效開啟;導(dǎo)致后果:LNG 儲(chǔ)罐超壓損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警、高高聯(lián)鎖開啟BOG 氣動(dòng)控制閥、聯(lián)鎖開啟EAG 氣動(dòng)控制閥、安全閥開啟;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅱ。
3)產(chǎn)生偏差的原因:人員誤操作,進(jìn)液時(shí)滿罐未及時(shí)關(guān)閉進(jìn)液閥;導(dǎo)致后果:LNG 儲(chǔ)罐液位升高,滿溢至夾層,BOG 量增加,儲(chǔ)罐超壓;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警、高高聯(lián)鎖開啟BOG 氣動(dòng)控制閥、聯(lián)鎖開啟EAG 氣動(dòng)控制閥、安全閥開啟;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅱ。
3.2.2 偏差“液位過高”的情況
1)產(chǎn)生偏差的原因:儲(chǔ)罐進(jìn)液氣動(dòng)控制總閥失效開啟;導(dǎo)致后果:LNG 儲(chǔ)罐液位升高,滿溢至夾層;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:儲(chǔ)罐液位高報(bào)警;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅱ。
2)產(chǎn)生偏差的原因:人員誤操作,進(jìn)液時(shí)滿罐未及時(shí)關(guān)閉進(jìn)液閥;導(dǎo)致后果:LNG 儲(chǔ)罐液位升高,滿溢至夾層;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:儲(chǔ)罐液位高報(bào)警、高高連鎖關(guān)閉儲(chǔ)罐進(jìn)液氣動(dòng)控制總閥;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;建議措施:建議企業(yè)加強(qiáng)人員培訓(xùn),加強(qiáng)管理。
參數(shù)引導(dǎo)詞“壓力”,分析對(duì)象“LNG 儲(chǔ)罐”。
3.3.1 偏差“壓力過高”的情況
1)產(chǎn)生偏差的原因:BOG 氣動(dòng)控制閥故障未開啟;導(dǎo)致后果:LNG 儲(chǔ)罐超壓損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警、高高聯(lián)鎖開啟BOG 氣動(dòng)控制閥、聯(lián)鎖開啟EAG 氣動(dòng)控制閥、安全閥開啟;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅱ。
2)產(chǎn)生偏差的原因:槽車氣相溫度升高;導(dǎo)致后果:LNG 儲(chǔ)罐超壓損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警、高高聯(lián)鎖開啟BOG氣動(dòng)控制閥、聯(lián)鎖開啟EAG 氣動(dòng)控制閥、安全閥開啟;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅱ。
3.3.2 偏差“壓力過低”的情況
產(chǎn)生偏差的原因:BOG 氣動(dòng)控制閥故障開啟;導(dǎo)致后果:LNG 儲(chǔ)罐負(fù)壓損壞;原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅳ;已有保護(hù)措施:儲(chǔ)罐壓力低報(bào)警、低低聯(lián)鎖開啟補(bǔ)氣氣動(dòng)控制閥、吸氣閥開啟;保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí):Ⅱ。
由上述實(shí)例可清晰地了解到當(dāng)儲(chǔ)罐工藝流程設(shè)計(jì)存在缺陷和不足時(shí),會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐在運(yùn)行過程中存在安全風(fēng)險(xiǎn)(即原始風(fēng)險(xiǎn))。這些風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)或大或小,嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致安全事故?,F(xiàn)通過HAZOP 分析方法可確定原始風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí),再討論現(xiàn)有保護(hù)措施是否可以有效地降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),若不能有效降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)需要進(jìn)一步采取哪些措施。