淺析HSE在空分裝置設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘 要：在空分裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中貫徹HSE管理理念，對(duì)空分裝置從各方面綜合分析項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)因素，并在設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)消除方法，確保裝置能夠安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：HSE；空分裝置；設(shè)計(jì)；風(fēng)險(xiǎn)因素；消除方法

1 HSE管理體系概述

HSE是健康（Health）、安全（Safety）和環(huán)境（Environment）管理體系的簡(jiǎn)稱，是近幾年出現(xiàn)的國(guó)際石油天然氣工業(yè)通行的管理體系。

HSE管理九項(xiàng)原則中，在“任何決策必須優(yōu)先考慮健康安全環(huán)境”中指出，HSE工作首先要做到預(yù)防為主、源頭控制，即在戰(zhàn)略規(guī)劃、項(xiàng)目投資和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)等相關(guān)事務(wù)的決策時(shí)，同時(shí)考慮、評(píng)估潛在的HSE風(fēng)險(xiǎn)，配套落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)控制措施，優(yōu)先保障HSE條件，做到安全發(fā)展、清潔發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，空分裝置的規(guī)模越來(lái)越大型化，操作條件越來(lái)越苛刻化，萬(wàn)一發(fā)生火災(zāi)、爆炸、泄漏，其危害的波及面大、消防滅火困難，給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的危害。因此，空分裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中貫徹HSE管理理念，從各方面綜合考慮項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)分析，并采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)消除方法，盡最大努力做好設(shè)計(jì)過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)管理，對(duì)保證裝置的安全尤為重要。

2 空分裝置的工藝技術(shù)

空分裝置是用來(lái)分離空氣中的各組分氣體，為全廠工藝裝置及各輔助裝置提供所需要的氮?dú)狻⒀鯕獾葰怏w和液體產(chǎn)品的裝置。在空分領(lǐng)域中，深冷法（低溫精餾法）、變壓吸附法、膜分離法是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的三大分離方法。深冷法是一種傳統(tǒng)的制氮方法。它是以空氣為原料，利用液氧和液氮的沸點(diǎn)不同（在1大氣壓下，O2的沸點(diǎn)為-183℃，N2的為-196℃），通過(guò)液態(tài)空氣的精餾，使它們分離來(lái)獲得純氮，同時(shí)也可以獲得純氧。變壓吸附法是利用一種高效能、高選擇性的固體吸附劑對(duì)氧優(yōu)先吸附的功能，把空氣中的氮和氧分離，目前常用碳分子篩吸附劑。膜分離法制氮是利用某些有機(jī)高分子和無(wú)機(jī)材料形成的膜對(duì)不同組分分子的選擇性滲透進(jìn)行分離，大都采用中空纖維膜。

3 空分裝置的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

3.1 空分裝置及其生產(chǎn)過(guò)程中可能存在的主要危險(xiǎn)源

（1）氧氣：空分裝置的主要產(chǎn)品之一是氧氣，它具有很強(qiáng)的助燃性，為乙類火災(zāi)危險(xiǎn)物質(zhì)。氧氣是可燃物燃燒、爆炸的主要因素之一，能氧化大多數(shù)活性物質(zhì)。氧氣與可燃物（如乙炔、甲烷等）形成爆炸性混合物，可引燃易燃物產(chǎn)生爆危險(xiǎn)。（2）碳?xì)浠衔铮涸峡諝庵羞€有少量的碳?xì)浠衔?，它們的閃點(diǎn)都非常低，爆炸極限較寬。在生產(chǎn)過(guò)程中，如果碳?xì)浠衔镌诳辗衷O(shè)備內(nèi)過(guò)量積聚，遇高熱可能引起爆炸。（3）氮?dú)?、液氮、液氬：氮?dú)?、液氮、液氬等產(chǎn)品在空分裝置分餾塔中產(chǎn)生。一旦發(fā)生泄露，泄露的氮?dú)鈺?huì)降低大氣中的氧含量，使人吸入的氣體中氧含量降低；泄露的液氮、液氬在常溫、常壓條件下，會(huì)立即汽化，也能使人吸入的氣體中含氧量降低。輕度的氣體泄露，容易造成操作人員的缺氧反應(yīng)；重度的氣體泄露，有可能會(huì)造成操作人員窒息死亡的嚴(yán)重后果。（4）油料：空分裝置主要使用透平油和潤(rùn)滑油。透平油閃點(diǎn)（開(kāi)口）大于等于195℃，系丙類火災(zāi)危險(xiǎn)性可燃液體。增壓透平膨脹機(jī)透平油管一旦發(fā)生泄露，遇高熱或明火，會(huì)引起火災(zāi)、爆炸。潤(rùn)滑油閃點(diǎn)（開(kāi)口）大于等于230℃，系丙類火災(zāi)危險(xiǎn)性可燃液體。輸油管道一旦發(fā)生泄露，遇高熱或明火，也會(huì)引起火災(zāi)、爆炸。（5）電源：空分裝置的主要能耗為電耗，其中，原料空氣壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)和氮壓機(jī)等均為高壓用電設(shè)備。（6）機(jī)械設(shè)備的噪聲及振動(dòng)：空分裝置中噪聲及振動(dòng)較大的設(shè)備主要有空氣壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)和氮壓機(jī)，以及大功率的機(jī)泵和風(fēng)機(jī)等，噪聲在80-90dB（A）之間。

3.2 空分裝置及其生產(chǎn)過(guò)程中可能存在的主要危險(xiǎn)因素

（1）爆炸：由氧氣和液氧作為助燃介質(zhì)可能引起爆炸。（2）高壓：高壓危險(xiǎn)因素為空氣壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)、氮壓機(jī)以及氣體儲(chǔ)罐等帶壓設(shè)施。（3）噪聲及振動(dòng)：噪聲及振動(dòng)危險(xiǎn)主要指空氣壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)和氮壓機(jī)，以及大功率的機(jī)泵和風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生的噪聲及振動(dòng)。（4）機(jī)械傷害：機(jī)械傷害事故是機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)造成人員傷害的主要事故類型。（5）冷凍傷害：生產(chǎn)的液氧、液氮、液氬等產(chǎn)品，一旦輸送這些產(chǎn)品的泵、閥門(mén)、管道及儲(chǔ)罐等設(shè)備密封不嚴(yán)，或者設(shè)備發(fā)生裂紋或破碎，將發(fā)生泄露事件，使產(chǎn)品噴灑到操作人員身上。由于它們的沸點(diǎn)非常低，加之汽化時(shí)要吸收大量的熱量，會(huì)造成人體冷凍傷害。（6）窒息傷害：空分裝置生產(chǎn)的氮?dú)?、液氮、和液氬一旦泄露，均可能?duì)操作人員造成窒息傷害。（7）觸電：空分裝置中空氣壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)以及氮壓機(jī)等高、低壓用電設(shè)備及其變配電，在操作過(guò)程中可能對(duì)操作人員造成觸電傷害。

4 空分裝置在設(shè)計(jì)中采取的風(fēng)險(xiǎn)消除方法

（1）在設(shè)計(jì)中選擇先進(jìn)、成熟、可靠的流程和設(shè)備，確?？辗盅b置和設(shè)備安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。（2）在設(shè)計(jì)中為確保空分裝置安全生產(chǎn)，主廠房設(shè)置雙層窗戶，二個(gè)檢修大門(mén)及二個(gè)操作通行門(mén)，滿足防火間距、泄壓要求及安全疏散要求。（3）根據(jù)規(guī)范要求：《石油化工企業(yè)廠區(qū)總平面布置設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3053-2002中5.6條：空分設(shè)備的吸風(fēng)口，宜位于乙炔站、電石渣堆和散發(fā)烴類及塵埃等設(shè)施的的全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160-2008中4.2.5條：空分站應(yīng)布置在空氣清潔地段，并宜位于散發(fā)乙炔及其他可燃?xì)怏w、粉塵等場(chǎng)所的全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)?？辗盅b置的空分設(shè)備吸風(fēng)口位于散發(fā)烴類及塵埃等設(shè)施的全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。（4）裝置內(nèi)設(shè)貫通式道路，道路有兩個(gè)出入口，且兩個(gè)出入口處于不同方位。（5）在空分裝置建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取的主要防火、防爆措施：建（構(gòu)）筑物的耐火等級(jí)按二級(jí)設(shè)防；建構(gòu)筑物主要構(gòu)件采用非燃燒材料，其耐火極限符合現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160-2008；承重鋼框架、支架、群座、管架均覆蓋耐火層，耐火層的耐火極限不低于1.5h。（6）設(shè)計(jì)選用技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的現(xiàn)場(chǎng)儀表。自動(dòng)控制系統(tǒng)采用集散控制系統(tǒng)（DCS）實(shí)現(xiàn)對(duì)重要工藝參數(shù)的監(jiān)視、控制、操作、報(bào)警及聯(lián)鎖。（7）空分裝置的防雷等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)中采取避雷針和避雷帶設(shè)施保護(hù)廠房和冷箱。凡與氧氣接觸的設(shè)備和管道均進(jìn)行脫脂處理，并設(shè)置防靜電設(shè)施：工作接地、保護(hù)接地、防雷接地、防靜電聯(lián)合接地，接地電阻不大于4歐姆。接地為T(mén)N-S系統(tǒng)。空分裝置的負(fù)荷等級(jí)為：機(jī)泵負(fù)荷為二級(jí)用電負(fù)荷，儀表用電負(fù)荷為一級(jí)負(fù)荷。正常照明、檢修負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷，應(yīng)急照明為二級(jí)負(fù)荷。（8）空分裝置設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)：在控制室設(shè)一臺(tái)火災(zāi)報(bào)警控制器，在裝置內(nèi)火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器和手動(dòng)報(bào)警按鈕。（9）空分裝置中噪聲及振動(dòng)較大的設(shè)備主要有空壓機(jī)、增壓壓縮機(jī)、氮壓機(jī)以及放空時(shí)產(chǎn)生的噪聲及振動(dòng)。噪聲控制設(shè)計(jì)按《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ87-85和《石油化工噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3146-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，采取以下控制措施：機(jī)泵設(shè)備選用噪聲≤85dB（A）的產(chǎn)品，并設(shè)置在廠房?jī)?nèi)，放空管道加裝消音器，確保生產(chǎn)區(qū)噪聲滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。（10）空分裝置在裝置區(qū)內(nèi)設(shè)置環(huán)狀消防水管網(wǎng)，設(shè)置消火栓，空分裝置消防用水量為90L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間不小于3h；并根據(jù)空分裝置各危險(xiǎn)場(chǎng)所的生產(chǎn)類別、危險(xiǎn)等級(jí)，在主廠房、主控制和裝置區(qū)內(nèi)設(shè)置移動(dòng)式干粉滅火器和移動(dòng)式二氧化碳滅火器。（11）對(duì)低溫設(shè)備和管道（介質(zhì)為液氧、液氮、液氬等），進(jìn)行保冷隔熱處理，保冷層采用阻燃性泡沫塑料制品。（12）壓縮機(jī)吸氣管道上設(shè)切斷閥和臨時(shí)過(guò)濾器，排氣管道上設(shè)置止回閥和安全閥、放空設(shè)施，壓縮機(jī)的各級(jí)排氣管道上設(shè)置溫度、壓力指示和溫度、壓力高報(bào)警及聯(lián)鎖停車(chē)。

5 結(jié)束語(yǔ)

HSE對(duì)設(shè)計(jì)的影響以及如何在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)HSE理念，尤為重要。將HSE理念引入設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段規(guī)避HSE風(fēng)險(xiǎn)和危害，確保設(shè)計(jì)產(chǎn)品既滿足技術(shù)要求，也滿足HSE的要求。

參考文獻(xiàn)

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