HAZOP分析在小型氨制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

（中國特種設(shè)備檢測研究院 北京 100029）

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)我國冷庫的冷藏容量已突破1000萬噸。我國冷庫行業(yè)起步晚，屬二十世紀(jì)70、80年代建造的比例很高，許多企業(yè)管理不規(guī)范，有些工程甚至未經(jīng)設(shè)計(jì)和正規(guī)安裝，使得一些冷庫隔熱材料的施工、設(shè)備材料的選用以及管道焊接等方面帶有先天性的缺陷。這些裝置一旦發(fā)生事故，后果將極其嚴(yán)重[1]。

關(guān)于危險與可操作性分析（HAZOP）的研究較多，王峰[2]等研究了基于層次分析法的計(jì)算機(jī)輔助HAZOP 分析技術(shù)，對化工生產(chǎn)過程中存在的重要危險隱患提出了防范建議。王龍[3]等進(jìn)行了基于未確知的化工系統(tǒng)HAZOP 分析，解決了傳統(tǒng)HAZOP 分析的存在的問題。李娜[4]等在HAZOP分析的基礎(chǔ)上，引入層次分析法，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全評價的半定量化。郭宇晴[5]等研究了一種間歇過程HAZOP 危險性分析方法，并對對精細(xì)化學(xué)品間歇生產(chǎn)過程的萃取提純工序進(jìn)行了危險性分析。王彪[6]等介紹了HAZOP 分析方法在某LNG站設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，為修改與完善設(shè)計(jì)提供了參考。王婷[7]等研究了輸油氣站場HAZOP分析方法及其應(yīng)用，提出了增加安全設(shè)施和調(diào)整工藝流程等相關(guān)改進(jìn)措施。余濤[8]等研究了HAZOP方法在聚乙烯生產(chǎn)裝置風(fēng)險評估中的應(yīng)用，給出了降低風(fēng)險的合理措施。張平[9]等分析了HAZOP 分析在中亞天然氣管道的應(yīng)用，為其風(fēng)險評價和持續(xù)改進(jìn)工作提供了建議。齊海桃[10]等運(yùn)用HAZOP 方法，對氨合成塔進(jìn)行危險性辨識，并提出相應(yīng)的對策措施。

小型氨制冷裝置的HAZOP分析目前還未有開展。本文采用HAZOP方法對小型氨制冷裝置進(jìn)行分析，旨在對裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行安全審查，識別出設(shè)計(jì)中可能存在的偏差，并分析偏差可能導(dǎo)致的危害和可操作性問題。

1 HAZOP分析方法

HAZOP是用來評估裝置的一種方法，其目的是為了找出設(shè)計(jì)中存在的問題并提出預(yù)防措施。分析過程主要是從工藝狀態(tài)參數(shù)出發(fā)，通過引導(dǎo)詞考查工藝狀態(tài)參數(shù)變動，分析參數(shù)變動對系統(tǒng)的影響，找出參數(shù)變動可能導(dǎo)致的后果，并對高風(fēng)險的偏差和變動給出降險意見。HAZOP分析流程如圖1所示，HAZOP會議的分析流程如圖2所示。

圖1 HAZOP分析流程圖

2 小型氨制冷裝置的HAZOP分析

2.1 氨制冷工藝原理

壓縮機(jī)將低溫低壓氨氣吸入壓縮機(jī)，使氨氣壓力升高到大于蒸發(fā)式冷凝器，將高壓氨氣排至蒸發(fā)冷凝器。蒸發(fā)式冷凝器內(nèi)，溫度和壓力較高的氨氣與溫度較低的空氣進(jìn)行熱交換，氣體冷凝變?yōu)橐后w。液氨進(jìn)入貯氨器，再經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流降溫降壓形成低溫低壓液氨，進(jìn)入低壓循環(huán)桶，分別向6個冷卻系統(tǒng)供冷。冷卻設(shè)備內(nèi)，低溫低壓的液氨吸收被冷卻物質(zhì)的熱量而汽化，氨氣及未被汽化的液氨回到低壓循環(huán)桶，低溫低壓的氨氣又被壓縮機(jī)吸走。這樣，便在制冷系統(tǒng)中經(jīng)過壓縮、冷凝、節(jié)流和汽化完成循環(huán)。（制冷工藝流程示意圖，如圖3所示。）

2.2 HAZOP分析風(fēng)險矩陣

圖2 HAZOP會議的分析流程圖

圖3 制冷工藝流程示意圖

風(fēng)險矩陣是進(jìn)行HAZOP風(fēng)險評估的標(biāo)準(zhǔn)。在HAZOP分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合風(fēng)險矩陣，利用事故的后果嚴(yán)重等級和事故發(fā)生的頻率等級在風(fēng)險矩陣中計(jì)算事故發(fā)生的風(fēng)險等級。HAZOP分析時采用的風(fēng)險矩陣見圖4。

圖4 HAZOP分析風(fēng)險矩陣圖

2.3 節(jié)點(diǎn)劃分

HAZOP項(xiàng)目組對某公司小型氨制冷裝置進(jìn)行分析，共分析分析節(jié)點(diǎn)9個節(jié)點(diǎn)。HAZOP分析的節(jié)點(diǎn)劃分，見表1。

表1 節(jié)點(diǎn)信息表

2.4 引導(dǎo)詞及偏差分析

引導(dǎo)詞+工藝參數(shù)=偏差。用引導(dǎo)詞來描述要分析的問題，能夠?qū)⒋治龅膯栴}系統(tǒng)化。應(yīng)用一套完整的引導(dǎo)詞，可以得到所有可能的偏差。節(jié)點(diǎn)1的主要偏差見表2。

表2 節(jié)點(diǎn)1偏差表

2.5 偏差分析

按確定的程序?qū)ζ钸M(jìn)行分析，分析導(dǎo)致偏差的全面原因及不同原因可能導(dǎo)致的后果，確定已有的安全措施是否充足，提出整改建議。節(jié)點(diǎn)1的部分HAZOP分析結(jié)果表3。

表3 節(jié)點(diǎn)1的部分HAZOP分析結(jié)果表

3 結(jié)論

1）通過引導(dǎo)詞引出偏差，HAZOP方法可對所有工藝參數(shù)最大化完備性的分析其可能的原因、后果和提出相應(yīng)的安全對策措施。

2）考慮了對人員安全、環(huán)境污染及財(cái)產(chǎn)損失三方面的影響，對某公司小型氨制冷裝置進(jìn)行了HAZOP分析，共分析問題20項(xiàng)，其中高風(fēng)險情況5項(xiàng)。

3）針對小型氨制冷裝置高風(fēng)險情況，給出了詳細(xì)的原因分析及對應(yīng)的措施，為預(yù)防和減少、避免類似事故、實(shí)現(xiàn)對小型安制冷裝置的安全控制提供了具體參考和重要依據(jù)。