變換爐的風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)

劉春雷 李錫華 劉 軍 航天長征化學(xué)工程股份有限公司

根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等的要求：對第Ⅲ類壓力容器，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)出具包括主要失效模式和風(fēng)險(xiǎn)控制等內(nèi)容的風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告。目前在設(shè)計(jì)階段實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評估，由于還沒有制定較為具體的風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告實(shí)施細(xì)則，且與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序有非常大的區(qū)別，設(shè)計(jì)者非常不習(xí)慣，壓力容器設(shè)計(jì)、制造和使用單位還缺少相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在具體的實(shí)施過程中會有許多困難，如風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告的格式、內(nèi)容、深度等。

為此，筆者根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的精神以某項(xiàng)目煤化工變換爐為例，通過對其設(shè)計(jì)、制造和使用過程中應(yīng)考慮的典型風(fēng)險(xiǎn)(或危害)進(jìn)行識別、分析，出具了風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告。僅供與同行交流，并請批評指正。

1 變換爐基本參數(shù)與操作工況

1.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù)（見表1）

表1 設(shè)備基本設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2 各工況條件

1）操作工況描述

變換爐屬于軸向反應(yīng)容器，具有雙層催化劑，設(shè)備由殼體、入口氣體分布器、集氣器、溫度計(jì)、卸料口、催化劑層、耐火球等組成。來自上游經(jīng)換熱后降溫至210℃的變換氣從設(shè)備頂部管口進(jìn)入，經(jīng)氣體分布器均布后，沿軸向向下進(jìn)入催化劑層進(jìn)行變換反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在250℃以內(nèi)，出口CO含量控制在0.7%（mol%干）左右，最后經(jīng)過兩次變換反應(yīng)后的氣體由設(shè)備底部氣體出口離開變換爐進(jìn)入下一流程。

進(jìn)口氣體組成：H2O、CO、H2、CO2、H2S、N2、Ar、COS；

進(jìn)口溫度：220℃；

出口氣體組成：H2O、CO、H2、CO2、H2S、N2、Ar、COS；

出口溫度：246℃；

2）各工況參數(shù)（見表2）

表2 不同工況參數(shù)

2 主要失效模式及風(fēng)險(xiǎn)控制[1～10]（見表3）

表3 失效模式及風(fēng)險(xiǎn)控制

3 人員防護(hù)及措施

3.1 人員要求及措施

1）對容器設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、運(yùn)輸、安裝和操作等各環(huán)節(jié)所有參與人員，要滿足相應(yīng)國家規(guī)定的崗位資質(zhì)要求，如焊接人員要有相應(yīng)焊接資質(zhì)等。

2）崗前教育培訓(xùn)

（1）對容器設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、運(yùn)輸、安裝和操作等各環(huán)節(jié)所有參與人員，都應(yīng)通過崗前教育培訓(xùn)滿足相應(yīng)工作技能要求；

（2）特別對使用單位的關(guān)鍵操作人員提出如下要求：強(qiáng)化與操作對象相關(guān)的工藝、設(shè)備、結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)的知識掌握和認(rèn)知程度，避免因誤操作引起設(shè)備故障；應(yīng)進(jìn)行安全防護(hù)及救護(hù)的知識培訓(xùn)，對關(guān)鍵操作人員應(yīng)培訓(xùn)考核合格后上崗。

3）定期組織特種設(shè)備操作人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全教育。

4）定期收集、整理壓力容器有關(guān)記錄并組織相關(guān)人員總結(jié)前段時(shí)間壓力容器運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并制定改進(jìn)措施。

5）設(shè)備操作人員參與制訂有關(guān)安全生產(chǎn)方面的規(guī)章制度，制定嚴(yán)格的管理制度和事故預(yù)防預(yù)案，避免違規(guī)操作或違章行為。

3.2 防護(hù)設(shè)備

容器操作時(shí)應(yīng)配備以下防護(hù)設(shè)備,確保防護(hù)到位。

1）應(yīng)配備：對設(shè)備壁表面降溫措施，如水噴淋裝置及水池；堵漏設(shè)備及設(shè)施；安全帽；防毒面具及防護(hù)服；接地電阻測試儀；消防器材并在有效期內(nèi)；裝卸防靜電火花措施；設(shè)備裝避雷裝置。

2）對動(dòng)力源、動(dòng)力線路及照明裝置應(yīng)采取防爆或隔爆措施。

3）劃分控制區(qū)和非控制區(qū)并有警示標(biāo)識或標(biāo)志。

4 運(yùn)輸和安裝階段危險(xiǎn)識別及防護(hù)

4.1 可能發(fā)生危險(xiǎn)

碰撞、跌落和筒體變形。

4.2 防護(hù)措施

1）要注重設(shè)備運(yùn)輸及安裝人員的素質(zhì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，負(fù)責(zé)運(yùn)輸安裝單位要制定科學(xué)合理的方案；

2）運(yùn)輸中設(shè)備固定牢固,盡量不超載,對超高和超寬運(yùn)輸應(yīng)有防護(hù)措施,對設(shè)備易變形部位要支撐加固。

3）設(shè)備直徑較大再加上接管，有可能在某一個(gè)角度上超過國家運(yùn)輸規(guī)定，給設(shè)備運(yùn)輸造成困難。因此，在確定設(shè)備管口方位時(shí)，充分滿足工藝需求外，確定運(yùn)輸方案。

5 其它說明事項(xiàng)

1) 本報(bào)告不作為事故評估依據(jù)，主要目的是為制造廠和最終用戶提供足夠的信息，便于合理的制造和制訂科學(xué)的使用方案。

2) 制造廠和用戶按照本報(bào)告信息要結(jié)合自身實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)完善各種危害識別和風(fēng)險(xiǎn)控制措施，做好技術(shù)防范儲備和安全操作規(guī)程。

3) 本報(bào)告采用的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和引用的文獻(xiàn)資料以國家正式頒布的標(biāo)準(zhǔn)為主。

我國的標(biāo)準(zhǔn)目前尚沒有完成體系的建設(shè)，基于失效模式的設(shè)計(jì)理念剛剛被引入到壓力容器的設(shè)計(jì)中，還沒有條件全面開展完整的風(fēng)險(xiǎn)評估，因此我國的設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評估主要針對危害識別和風(fēng)險(xiǎn)控制[8]，對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性和定量的評價(jià)是風(fēng)險(xiǎn)評估的一個(gè)難題，具體評價(jià)方法、評判依據(jù)或可接收準(zhǔn)則還在研究積累[10，11]。壓力容器設(shè)計(jì)階段實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評估勢在必行，隨著認(rèn)識深入、經(jīng)驗(yàn)積累、不斷完善，設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告的質(zhì)量必將再上新臺階，真正達(dá)到設(shè)計(jì)階段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估的目的，提高我國壓力容器風(fēng)險(xiǎn)防范的能力。

1 GB 150.1～150.4－2011壓力容器

2 SH/T3075－2009石油化工鋼制壓力容器材料選用規(guī)范

3 API RP571,Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refi ning Industry.2003

4 李世玉.壓力容器設(shè)計(jì)工程師培訓(xùn)教程.北京;新華出版社,2005

5 HG/T20581－2011鋼制化工容器材料選用規(guī)定

6 王榮貴,汪渝.高溫氫和硫化氫混合氣體對設(shè)備的腐蝕及防護(hù).化肥設(shè)計(jì),2005,43(1):22－26

7 謝鐵軍,壽比南,王曉雷,等.《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》釋義.北京:新華出版社, 2009

8 史曉紅.熱壁加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)和使用的幾點(diǎn)探討.設(shè)計(jì)與研究,2007,34(9):23－25

9 錢春,李業(yè)勤,李 陽.壓力容器風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)告的格式.石油與化工設(shè)備,2010, 13(3): 18－21

10 馬德金.壓力容器設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評估的初步研究.廣州化工,2010,38(8):247－249

11 戴樹和.風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)(二)－典型裝置上的工程應(yīng)用.壓力容器,2002,19(3):1－6