輸油氣站場(chǎng)HAZOP分析方法及其應(yīng)用

摘 要

摘要：HAZOP(危險(xiǎn)及可操作性分析)是對(duì)裝置的設(shè)計(jì)和操作進(jìn)行危害識(shí)別的有效手段，但目前該方法在輸油氣站場(chǎng)的工藝危害分析方面的應(yīng)用尚需進(jìn)一步深入和規(guī)范。為此，在對(duì)HAZOP的原理
摘要：HAZOP(危險(xiǎn)及可操作性分析)是對(duì)裝置的設(shè)計(jì)和操作進(jìn)行危害識(shí)別的有效手段，但目前該方法在輸油氣站場(chǎng)的工藝危害分析方面的應(yīng)用尚需進(jìn)一步深入和規(guī)范。為此，在對(duì)HAZOP的原理和工作流程進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹的基礎(chǔ)上，結(jié)合某輸氣站的具體實(shí)例，對(duì)HAZOP方法及其在輸氣站場(chǎng)危害識(shí)別及評(píng)價(jià)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討，提出了增加安全設(shè)施、調(diào)整X-藝流程等相關(guān)改進(jìn)措施及建議。這些建議及要求能夠促使操作人員對(duì)于單元中的工藝過程及設(shè)備有更加深入的了解，以增強(qiáng)職工安全防范意識(shí)，且HAZOP的分析結(jié)果為設(shè)備設(shè)施的日常生產(chǎn)與維護(hù)以及裝置的安全管理也提供了參考。
關(guān)鍵詞：輸油氣站場(chǎng)；HAZOP；危害識(shí)別；站場(chǎng)；評(píng)價(jià)；安全管理；建議
    危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP，Hazard and Operability Analysis)是一種定性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法[1]。該方法針對(duì)工藝(狀態(tài))參數(shù)的變動(dòng)及操作控制中的偏差，分析各種偏差的原因及對(duì)系統(tǒng)的影響，對(duì)系統(tǒng)中每一個(gè)組成部分(節(jié)點(diǎn))都要找出偏差的可能原因，其后果也要經(jīng)過討論和評(píng)價(jià)，并記錄下需要采取的行動(dòng)或要求，確定事故防范和風(fēng)險(xiǎn)消減措施，指導(dǎo)項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中的安全運(yùn)行管理，建立應(yīng)急預(yù)案，保障系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。
    在國(guó)外，英國(guó)石化有限公司制訂的《健康、安全和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與程序》(HSE)中明確規(guī)定在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段必須進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的HAZOP分析；德國(guó)拜爾公司1997年制訂《過程與工廠安全指導(dǎo)》中規(guī)定，其所屬工廠必須進(jìn)行HAZOP分析并形成安全評(píng)估報(bào)告；美國(guó)政府頒布的《高度危險(xiǎn)化學(xué)品處理過程的安全管理》(PSM)法規(guī)中也建議采用HAZOP方法對(duì)石油化工裝置進(jìn)行危險(xiǎn)評(píng)估。
    在中國(guó)，對(duì)國(guó)內(nèi)首次采用新技術(shù)、工藝的危化品建設(shè)項(xiàng)目，政府也在積極倡導(dǎo)采用HAZOP法進(jìn)行工藝安全分析；危化品建設(shè)項(xiàng)目的驗(yàn)收評(píng)價(jià)，建議以安全檢查表的方法為主，盡可能以危險(xiǎn)和可操作性分析法(HAZOP)為輔。同時(shí)，對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)過程(如管道輸送)和間歇生產(chǎn)過程(如反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生反應(yīng))也都可以采用HAZOP法進(jìn)行分析。
    按照API570的規(guī)定，HAZOP定期分析的頻率是3～10年，美國(guó)0SHA29CFR1910.119規(guī)定不超過5年[2]。一般在輸油氣站場(chǎng)項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)完后可進(jìn)行一次HAZOP，項(xiàng)目投產(chǎn)前可進(jìn)行一次HAZOP，投產(chǎn)后每5年左右進(jìn)行一次，如遇有重大改造、變更后必須進(jìn)行一次HAZOP。
1 HAZOP法的作用和工作流程
    HAZOP法分析的目的是識(shí)別工藝或者操作過程中存在的危害，識(shí)別不可接受的風(fēng)險(xiǎn)狀況。根據(jù)多年來的統(tǒng)計(jì)分析，HAZOP可以減少29%設(shè)計(jì)原因的事故和6%操作原因的事故，比安全檢查表、可靠性檢查等分析技術(shù)更為有效[2～3]。HAZOP方法明顯不同于其他分析方法，它是一個(gè)系統(tǒng)工程(圖1)，必須由不同專業(yè)組成的分析組來完成，這種群體方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于能相互促進(jìn)、開拓思路。
 

    HAZOP需要將工藝圖或操作程序劃分為分析節(jié)點(diǎn)或者操作步驟，然后用引導(dǎo)詞找出過程的危險(xiǎn)，識(shí)別出那些具有潛在危險(xiǎn)的偏差，并對(duì)偏差原因、后果及控制措施等進(jìn)行分析，圖2為HAZOP分析的流程圖[4～5]。

2 HAZOP實(shí)例分析
2.1 項(xiàng)目背景
    某輸氣站海拔3000m，占地面積逾3×104m2。此前該站僅為清管站，2007年增壓站投產(chǎn)運(yùn)行。站區(qū)分為綜合值班區(qū)、工藝裝置區(qū)、壓縮機(jī)組區(qū)和場(chǎng)外放空區(qū)。全站實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)站自動(dòng)化控制，采用SCADA系統(tǒng)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行采集和監(jiān)控。該站具備天然氣增壓、除塵過濾、數(shù)據(jù)采集和上傳、收發(fā)清管器、天然氣放空與泄壓、發(fā)電、供暖等功能，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的壓縮機(jī)站場(chǎng)。站內(nèi)管線設(shè)計(jì)壓力6.3MPa。圖3為某輸氣站站區(qū)工藝流程圖。

2.2 分析對(duì)象及步驟
    1) 收集資料。包括：P＆ID圖(儀表管路圖)、PFD圖(流程圖)、生產(chǎn)過程控制圖、物質(zhì)安全技術(shù)書(MSDS)、安全設(shè)備設(shè)施等。
    2) 確定分析目的、對(duì)象和范圍。評(píng)價(jià)該輸氣站危險(xiǎn)和工藝可操作性現(xiàn)狀，并為定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作提供事故場(chǎng)景的辨識(shí)。分析評(píng)價(jià)組進(jìn)行了該輸氣站現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝概況和工藝流程圖劃分了分析節(jié)點(diǎn)(表1)，排定了HAZOP分析節(jié)點(diǎn)順序。節(jié)點(diǎn)的劃分按站內(nèi)工藝流程進(jìn)行，主要依據(jù)：①設(shè)計(jì)意圖的改變；②設(shè)備類型的改變；③工藝條件的變化等。
    3)分析評(píng)價(jià)組吸納了該輸氣站運(yùn)營(yíng)管理和技術(shù)人員參與分析工作，并確定了HAZOP分析會(huì)議的方案，明確了各個(gè)成員的職責(zé)和分工。

2.3 分析實(shí)例
    某輸氣站的工藝流程有5種：增壓輸送、壓力越站、全越站、收球、發(fā)球。其中，增壓輸送流程為正常流程，壓力越站流程為壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)的流程，全越站為緊急情況下的流程。表2為該輸氣站氣體壓力越站這個(gè)節(jié)點(diǎn)的分析示例。
    1) 氣體壓力越站流經(jīng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)相關(guān)參數(shù)描述：如果進(jìn)站的天然氣壓力足夠，氣體就會(huì)繞過壓縮機(jī)進(jìn)行壓力越站。評(píng)估時(shí)，站內(nèi)進(jìn)行維修維護(hù)活動(dòng)，此時(shí)一些設(shè)備帶壓運(yùn)轉(zhuǎn)，站場(chǎng)的這種操作已經(jīng)持續(xù)兩周。在站場(chǎng)沒有其他活動(dòng)的情況下，控制參數(shù)和環(huán)境參數(shù)每2h記錄一次。如果在整個(gè)過程中有相關(guān)參數(shù)發(fā)生變化，上一站就會(huì)評(píng)估這種變化，同樣該站也會(huì)評(píng)估進(jìn)站的參數(shù)變化。所有設(shè)備的正常運(yùn)行壓力等于進(jìn)站壓力。這個(gè)運(yùn)行壓力在4.2～5.4MPa，平均溫度為-5℃。站內(nèi)超壓保護(hù)壓力為6.3MPa。
   2) 設(shè)計(jì)參數(shù)：溫度-19～500℃；正常運(yùn)行設(shè)計(jì)壓力為6.3MPa。
    3) 圖紙和文件：輸氣站壓氣站工藝流程圖、輸氣站壓氣站工藝裝置區(qū)工藝管道及儀表流程圖。
2.4 結(jié)果與建議
    采用HAZOP法對(duì)某輸氣站的工藝流程進(jìn)行了全面的危險(xiǎn)辨識(shí)，將該站的工藝流程劃分為8個(gè)分析節(jié)點(diǎn)，共考慮了78個(gè)偏差，形成了13條建議(表3)、24項(xiàng)跟蹤任務(wù)[6]。

    HAZOP提供的建議措施及其跟蹤任務(wù)并不是強(qiáng)制執(zhí)行的，而是為設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)中的改造及維護(hù)維修提供參考，是一種改進(jìn)工藝流程安全性的參考信息。
    最終完成HAZOP分析中的跟蹤任務(wù)及其建議措施對(duì)于提高未來運(yùn)營(yíng)安全性起到很大作用，這些任務(wù)的完成都需要領(lǐng)導(dǎo)層的支持，同時(shí)提高執(zhí)行力以便有效地實(shí)施。
3 結(jié)束語(yǔ)
    將HAZOP方法應(yīng)用于輸油氣站場(chǎng)工藝設(shè)備設(shè)施的危害識(shí)別及評(píng)價(jià)中，不僅能夠使分析人員對(duì)于單元中的工藝過程及設(shè)備有更加深入的了解，明確在輸油氣站場(chǎng)工藝中存在的相對(duì)獨(dú)立單元，從而對(duì)于單元中的危險(xiǎn)及應(yīng)采取的措施有更為透徹的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)職工安全防范意識(shí)，且HAZOP分析成果對(duì)于設(shè)備設(shè)施的日常生產(chǎn)與維護(hù)以及裝置的安全管理也提供了指導(dǎo)作用，能有效地優(yōu)化資源配置，最大限度地保障安全生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)
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[2] AICHE CCPS.Guidelines for hazard evaluation procedures[M].New York：Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers，1998.
[3] 廖學(xué)品.化工過程危險(xiǎn)性分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.
[4] 熊軍，吳林，肖倩.HAZOP分析在油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的應(yīng)用探討[J].石油與天然氣化工，2005，34(5)：423-425.
[5] 中國(guó)石油化工股份有限公司青島安全工程研究院.HAZOP分析指南[M].北京：中國(guó)石化出版社，2008.
[6] 中國(guó)石油管道科技研究中心.某輸氣站HAZOP分析報(bào)告[R].廊坊：中國(guó)石油管道科技研究中心，2009.
 
(本文作者：王婷1 項(xiàng)小強(qiáng)2 戴聯(lián)雙2 馮文興2 李保吉2 1.中國(guó)石油管道科技研究中心；2.中國(guó)石油管道公司)