基于HAZOP方法的水煤浆气化工艺风险分析
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摘要为实现煤化工企业的安全生产,预防事故的发生,更好的将HAZOP分析和LOPA分析运用到煤化工企业中,首先对HAZOP分析和LOPA分析两种方法的基本程序关键要素进行研究,然后对这两种方法存在的共同点和区别进行分析,引言一、HAZOP分析法简介HAZOP 方法于1964年起源于英国帝国化学工业公司(ICI),迄今为止已有49年的发展历史。
1995年美国联邦职业安全与健康管理署通过了过程安全管理标准Title 29 CFR 1910.119,要求所有的重大化工装置都需要进行过程安全分析。
我国发布了《关于危险化学品企业贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知的实施意见》、化工建设项目安全设计管理导则——AQ /T3033—2010、中华人民共和国安全生产行业标准危险与可操作性分析(HAZOP 分析)应用导则——AQ/T:3049—2013,为化工企业装置HAZOP分析提供了标准和指导。
目前,中石油制定了相关管理规定及技术准则,中石化基本上全部合资企业均开展了HAZOP分析。
实践证明,进行过程安全分析(PHA, Process Hazard Analysis)可以预防事故,消除隐患,提高系统的可靠性和安全性。
HAZOP采用结构化和系统化方式分析给定系统,目的是识别系统中潜在的影响相关区域和周边环境的危险以及系统中潜在的可操作性问题,尤其是识别可能导致各种事故的生产操作失误与设备故障。
HAZOP分析的特点是由各专业技术人员组成分析小组,以“分析会议”的形式进行。
会议期间,在分析小组组长的引导下,使用一套核心引导词,对系统的设计进行全面、系统地检查,识别对系统设计意图的偏差。
该技术旨在利用系统的方法激发参与者的想象力,识别系统中潜在的危险与可操作性问题。
HAZOP是一种基于经验的方法,用于完善设计,而不是要取代其他的经验方法(如标准规范)。
HAZOP分析包括4个基本步骤,见图1。
图1 HAZOP分析程序HAZOP技术最初是化学行业用来分析流体介质处理和物料输送中的安全问题所开发的技术。
第60卷 第2期2024年3月石 油 化 工 自 动 化AUTOMATIONINPETRO CHEMICALINDUSTRYVol.60,No.2Mar,2024稿件收到日期:20230825,修改稿收到日期:20240105。
作者简介:蓝维波(1985—),2008年毕业于西南石油大学油气储运工程专业,现就职于国家管网集团安全环保监督中心南方分中心,主要从事油气长输管道安全环保监督管理工作,任工程师。
基于HAZOP/LOPA/SIL分析的天然气站场风险评价技术研究蓝维波1,魏伟2,温俊阳3,陈彦军4,梁昌晶4(1.国家管网集团安全环保监督中心南方分中心,上海200120;2.国家管网集团北方管道有限责任公司石家庄输油气分公司,河北石家庄050000;3.国家管网集团西南管道有限责任公司天水输油气分公司,甘肃天水741002;4.中国石油华北油田公司第一采油厂,河北任丘062552)摘要:为分析天然气站场安全仪表系统(SIS)的功能完整性和可靠性,以典型站场为例,在统计停车原因的基础上,全面开展危险与可操作性分析(HAZOP)、保护层分析(LOPA)和安全完整性等级(SIL)验证工作,通过HAZOP/LOPA分析进行SIF辨识和SIL定级,通过SIL分析完成SIL验证。
结果表明:站场停车故障原因的统计结果符合浴盆曲线,在稳定运行阶段,设备故障、联锁停车的原因占比确高达66.7%,说明装置在长时间运行的过程中存在较多风险问题;站内脱硫再生塔液位联锁回路的SIL定级和验证结果一致,说明新增SIF回路可以满足风险降低要求;建议选用带有功能安全认证的设备组件,确保站场工艺流程处于可靠状态。
关键词:危险与可操作性分析;保护层分析;安全完整性等级;风险评价;安全仪表系统中图分类号:TP273 文献标志码:B 文章编号:10077324(2024)02006605犛狋狌犱狔狅狀犚犻狊犽犃狊狊犲狊狊犿犲狀狋犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔狅犳犖犪狋狌狉犪犾犌犪狊犘狌狉犻犳犻犮犪狋犻狅狀犘犾犪狀狋犅犪狊犲犱狅狀犎犃犣犗犘/犔犗犘犃/犛犐犔犃狀犪犾狔狊犻狊LanWeibo1,WeiWei2,WenJunyang3,ChenYanjun4,LiangChangjing4(1.TheSafetyandEnvironmentalProtectionSupervisionCenterSouthernBranch,PipeChinaCorporation,Shanghai,200120,China;2.ShijiazhuangSub companyofNorthPipelineCo.Ltd.,PipeChinaCorporation,Shijiazhuang,050000,China;3.TianshuiSub companyofSouth WestPipelineCo.Ltd.,PipeChinaCorporation,Tianshui,741002,China;4.No.1OilProductionPlantofHuabeiOilfieldCompany,CNPC,Renqiu,062552,China)犃犫狊狋狉犪犮狋狊:Inordertoanalyzethefunctionalintegrityandreliabilityofsafetyinstrumentedsystemofnaturalgaspurificationplant,HAZOP,LOPAandSILverificationarecarriedoutcomprehensivelyonthebasisofstatisticalreasonsforparkingattypicalstations.SIFidentificationandSILgradingarecarriedoutbyHAZOP/LOPAanalysis,andSILverificationiscompletedbySILanalysis.Theresultsshow,inthestableoperationstage,thecausesofequipmentfailureandinterlockparkingareashighas66.7%,indicatingthattherearemanyrisksintheprocessoflong termoperationofthedevice.TheSILgradingoftheliquidlevelinterlockloopofthedesulfurizationregeneratorinthestationisconsistentwiththeverificationresults,indicatingthatthenewSIFloopcanmeettheriskreductionrequirements.Itisrecommendedtoselectequipmentcomponentswithfunctionalsafetycertificationtoensurethestationprocessisinareliablestate.犓犲狔狑狅狉犱狊:hazardandoperabilitystudy;layerofprotectionanalysis;safetyintegritylevel;riskassessment;safetyinstrumentationsystem 随着中国油气资源的不断开发,天然气已成为实现“双碳”目标的最主要能源之一。
1 装置运行情况我公司6.5MPa水煤浆加压气化年产300kt合成氨装置引进美国TEXACO 公司PDP,由日本宇部兴产和化工部第六设计院完成详细工程设计。
设计以陕西黄陵煤为原料,选用6.5MPa压力气化。
气化炉两开一备,单炉投煤量650t/d,单炉产气量(CO+H2)为43000m3/h。
该装置自年月日第一次化工投料试车至今,运行了9个年头,运行性能良好,单炉生产能力达到设计值。
基本实现长周期稳定运行(单炉最长连续运行达51d),年装置连续运行189d。
1.1 装置运行与设计工况比较该装置原设计用黄陵煤,但由于黄陵煤灰熔点高,灰分高,难以稳定运行,于1997年7月改为甘肃华亭煤,实际煤种与设计差别大。
现将煤质数据及运行数值比较列于表1、2。
从表1、2数据可知,虽然煤质与原设计差别很大,煤浆入炉量增加后仍能满足后工序用气量的要求。
说明该装置适应性强,操作弹性大。
1.2 炉砖使用情况耐火砖是德士古水煤浆气化装置能否长周期运行的关键,因为耐火砖质量差或筑炉质量差会导致炉壁超温,尤其是拱顶的筑炉要求很高,我公司气化炉出现过许多次拱顶超温现象,被迫停炉处理。
再之,耐火砖使用寿命短,耐磨炉砖更换就频繁,更换炉砖不但给工厂造成损失,而且更换、养护、升温时间长达一月,在这一月里,没有备炉,给生产运行带来很大压力。
我公司气化炉两开一备,最初耐火砖使用寿命仅为2000~4000h,且多次出现拱顶超温,导致生产运行相当被动。
经过改进,现在耐火砖寿命长达20000h以上,不但解决了装置原来存在的问题,而且寿命超过了国外同类装置耐火砖的最好水平。
1.3 开、停炉情况开、停炉情况列于表3。
从表3可以看出,气化装置在我公司经历了一段艰难的历程。
说明一个新技术、一套新装置,要达到长周期、高负荷运行,需要做大量的工作。
即便是装置运行8年后的今天,在长周期、满负荷、稳定运行方面仍有大量的工作要做。
煤化装置投用以来,组织了国内众多单位参与攻关,解决了许多问题,我公司技术人员不断总结教训,完成了数百项技术改造项目,在此将介绍几个主要的改进,以便相互借鉴,共同提高。
危险与可操作性分析应用危险与可操作性分析(HAZOP)是一种用于识别潜在危险的系统性方法。
它主要用于工业过程中,特别是在煤化工行业中,以评估煤化工工艺过程中的潜在危险和找出如何降低事故风险的有效措施。
下面将详细介绍HAZOP在煤化工中的应用。
HAZOP方法的步骤包括选择研究范围、制定HAZOP团队、确定HAZOP的目标、收集信息、进行HAZOP会议、整理分析结果、制定纠正措施和监控实施情况。
在煤化工过程中,HAZOP主要用于识别可能存在的危险和故障,以及排除这些风险的有效措施。
例如,应用HAZOP以识别可能导致爆炸或泄漏的条件,以及减少这些风险的方法。
HAZOP还可以用于评估应对系统故障的控制和保护装置的可操作性,以确保及时采取适当的措施。
HAZOP还可以帮助识别过程中的潜在危险和事故风险,并制定相应的安全措施。
例如,在煤化工过程中,HAZOP可以用于识别可能的化学反应条件和温度、压力等参数,以及可能导致事故的故障条件。
通过这种分析,可以制定相应的操作规程、事故应急计划和设备备份措施。
此外,HAZOP还可以用于评估工艺设计和操作控制系统的可操作性。
通过HAZOP分析,可以发现可能导致操作困难或错误的设计或控制系统缺陷。
通过识别这些问题,可以改进设计和操作控制系统,提高生产效率和安全性。
在HAZOP分析中,煤化工行业的专业知识和经验是至关重要的。
因此,HAZOP团队应该包括来自各个领域的专家,包括化学工程师、安全工程师、操作员等。
这样可以保证HAZOP分析的准确性和全面性。
总结起来,HAZOP是一种用于识别潜在危险的系统性方法,在煤化工行业中具有重要的应用价值。
通过应用HAZOP,可以识别危险和故障,并制定相应的安全措施和改进措施,提高工艺过程的安全性和可操作性。
为了确保HAZOP分析的有效性,需要组建专业知识丰富的HAZOP团队,并结合专业知识和经验,进行全面的分析。
危险与可操作性(HAZOP)分析方法、相关要求及注意事项HAZOP是英文Hazard and Operability Studies的缩写,意为危险与可操作性分析。
它是一种被工业界广泛采用的工艺危害分析方法,也是排查事故隐患、预防重大事故和实际安全生产的重要手段之一。
正确运用HAZOP分析方法,可以:(1) 识别工艺过程潜在的危险和可操作性问题;(2) 预估危险可能导致的不利后果;(3) 理清潜在事故的形成、传播路径;(4) 找出重要事故剧情(序列)中现有的安全措施,并评估其作用;(5) 评估潜在事故的风险水平;(6) 需要时,提出降低风险的建议措施;(7) 分析过程还可以帮助团队加深对工艺系统的认知。
对涉及重点监管危险化学品、重点监管危险化工工艺和危险化学品重大危险源(以下统称“两重点一重大”)的生产储存装置进行风险辨识分析,要采用危险与可操作性分析(HAZOP)技术,一般每3年进行一次。
HAZOP分析是否能按质按量并按时完成,分析过程是否顺利进行,很大部分取决于HAZOP分析的能力和经验。
HAZOP分析必须有相关的专业知识、HAZOP分析知识、HAZOP分析经验及组织能力。
HAZOP专业能力要求HAZOP需要有扎实的化工相关的专业知识背景。
比如化工原理、物理化学、有机化工、化工机械、工艺设计、化工仪表自动化控制等。
HAZOP如果相关的专业知识不扎实,可能导致分析问题不深入,对事故发生的路径不清楚,同时也很难把握建议的有效性和可行性。
例如,对于精馏塔的分析,需对精馏塔的结构、原理及运行过程中存在的异常现象的理论分析较为清楚,清楚什么是闪点、液泛、漏液、回流比、蒸气压、馏分、安全阀的尺寸计算所依据的事故情形等等。
HAZOP应清楚控制回路类型(反馈控制、比例控制、串级控制、分程控制、压倒控制)、联锁逻辑图。
专业基础扎实便于HAZOP能够在短时间内读懂P&ID图中所表现出来的信息,尤其是相关的保护层信息。
危险化工工艺的风险评估研究方法综述1.哈扎德分析法(HAZOP):该方法通过系统地检查工艺装置中的每个环节,确定各种危险的可能性和严重程度,并提出相应的控制措施。
对于每个环节,评估人员应该考虑可能发生的各种操作失误、装置故障等,对可能导致事故的原因进行分析,并制定相应的控制措施。
2.事件树分析法(ETA):该方法通过分析各种可能的事故发生路径,确定事故发生的概率和可能的后果。
首先,确定可能的事故原因,然后建立事件树,根据可能的事件发展路径,确定各个路径上的概率和可能的后果。
最后,根据概率和后果进行风险评估,并采取相应的控制措施。
3.故障树分析法(FTA):该方法通过分析可能导致事故发生的故障,确定事故发生的概率和可能的后果。
首先,确定可能的故障原因,然后建立故障树,根据可能的故障发展路径,确定各个路径上的概率和可能的后果。
最后,根据概率和后果进行风险评估,并采取相应的控制措施。
4.风险矩阵法:该方法通过将可能的事故风险分为多个级别,然后将可能的事故发生概率和可能的后果进行定量评估,并根据评估结果确定相应的控制措施。
根据风险分级,可以制定不同级别的风险控制措施,以确保安全生产。
5.层次分析法(AHP):该方法通过将问题层次化,使用专家判断和定量分析的方法,确定不同因素的权重,并综合各个因素的权重,进行风险评估和控制措施的制定。
通过AHP方法,可以综合考虑各种因素的重要性,并确定相应的控制措施。
以上是危险化工工艺风险评估的主要方法综述,每种方法在不同的场景和需求下都可以选择相应的方法进行风险评估。
此外,还可以结合其他方法和工具,如故障模式和影响分析(FMEA)、风险矩阵法和定量风险评估等,进行综合评估。
最终根据评估结果制定相应的风险控制措施,确保危险化工工艺的安全生产。
常用HAZOP分析工艺参数偏差及产生原因什么是HAZOP分析?HAZOP(Hazard and Operability Study)是一种风险评估工具,主要用于工业过程的风险评估和控制。
HAZOP分析是一种系统性的分析方法,用于识别工业过程设计或操作中可能存在的风险和潜在故障,以便及时采取措施消除或减少风险和故障。
常见的HAZOP分析工艺参数偏差及其产生原因HAZOP分析主要关注工艺参数的偏差,以下是常见的HAZOP分析工艺参数偏差及其产生原因。
温度偏差温度偏差是最常见的工艺参数偏差之一,它可能会导致诸如反应体积不稳定、产品质量问题、设备管道堵塞等问题。
常见的温度偏差产生原因有:•温度控制系统故障,导致温度超出设定范围。
•温度传感器故障,导致温度读数不准确。
•温度控制系统调节灵敏度低,容易导致偏差。
压力偏差压力偏差也是一种常见的工艺参数偏差。
如果压力高于或低于设定值,可能会导致反应不完全、产物质量问题、装置损坏等问题。
常见的压力偏差产生原因有:•压力控制系统故障,导致压力过高或过低。
•移动设备或固定设备中液位高度过高或过低,导致压力变化。
•操作员设置错误,将设定值设置为不合适的值。
流量偏差流量偏差是指在设备中出现了流量不匹配的情况,这可能导致物质不能充分混合,从而影响产物质量。
常见的流量偏差产生原因有:•管道中损坏或阻塞,导致流量变化。
•测量设备故障,导致流量读数不准确。
•流量控制系统故障,导致流量偏离设定值。
时间偏差时间偏差是指工艺参数执行时间与设定时间的偏差。
时间偏差可能会导致反应体积不能被完全转化,从而影响产物质量。
常见的时间偏差产生原因有:•控制系统故障,导致控制系统不能按照设定时间启动。
•操作员错误地设定了时间参数。
•设备运行时间过长,导致反应体积不稳定。
总结HAZOP分析是一种重要的风险评估工具,需要专业人士进行分析。
常见的HAZOP分析工艺参数偏差包括温度偏差、压力偏差、流量偏差和时间偏差。