HAZOP分析在LNG儲(chǔ)罐工藝流程審查中的應(yīng)用

孟樹森，郭旭，朱彬，李晨亮，紀(jì)光達(dá)，錢力，張偉，王麗萍

（張家港中集圣達(dá)因工程有限公司， 江蘇 張家港 215600）

LNG 儲(chǔ)罐包括儲(chǔ)罐主體、外部管路系統(tǒng)、潛液泵等設(shè)備。儲(chǔ)罐區(qū)的主要危險(xiǎn)來自儲(chǔ)罐主體及管路系統(tǒng)內(nèi)的LNG、BOG 等介質(zhì)的泄漏引起的火災(zāi)、爆炸，還有一些次要危險(xiǎn)性[1-4]。

儲(chǔ)罐的工藝流程設(shè)計(jì)存在缺陷會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐在運(yùn)行過程中壓力過高、過低、安全泄放裝置失靈等。這些工況均可能造成儲(chǔ)罐損壞、介質(zhì)泄漏，引發(fā)危險(xiǎn)[5-8]。

根據(jù)安監(jiān)總管三（2013）76 號(hào)規(guī)定建設(shè)單位在建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)合同中應(yīng)主動(dòng)要求設(shè)計(jì)單位對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行危險(xiǎn)與可操作性（HAZOP）審查，并派遣有生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)的員工參加審查，對(duì)HAZOP 審查報(bào)告進(jìn)行審核。涉及“兩重點(diǎn)一重大”和首次工業(yè)化設(shè)計(jì)的建設(shè)項(xiàng)目，必須在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段展開HAZOP 分析。

1 危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）

1.1 HAZOP 分析簡(jiǎn)介

“HAZOP”是危險(xiǎn)與可操作性分析的英文縮寫，目的是識(shí)別工藝流程或操作過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，確定因過程偏差而導(dǎo)致的不可接受的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

HAZOP 分析是工藝流程設(shè)計(jì)審查的常規(guī)方法之一，它是通過一組參數(shù)引導(dǎo)詞（例如流量過高、流量過低、壓力過高、壓力過低、液位過高、液位過低等）與分析對(duì)象組成有意義的偏差，來全面、系統(tǒng)地辨識(shí)裝置工藝中可能存在的導(dǎo)致安全或操作問題的設(shè)計(jì)缺陷，評(píng)估是否需要進(jìn)一步地采取安全措施[9-10]。

另外HAZOP 分析作為一種系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的危害識(shí)別工具已經(jīng)廣泛應(yīng)用于識(shí)別裝置在設(shè)計(jì)和操作階段的工藝危害。

1.2 HAZOP 分析前提條件

HAZOP 分析首先須組建一個(gè)由多專業(yè)背景和豐富經(jīng)驗(yàn)的小組，以會(huì)議的形式，將儲(chǔ)罐區(qū)的整個(gè)工藝流程劃分為若干小的節(jié)點(diǎn)，采用頭腦風(fēng)暴的方式對(duì)工藝過程中危險(xiǎn)和可操作性的問題進(jìn)行分析研究。

通過科學(xué)的方法，從多專業(yè)的角度對(duì)儲(chǔ)罐實(shí)際運(yùn)行過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行判別、分析、評(píng)價(jià)并識(shí)別出生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)及操作和對(duì)應(yīng)的維修程序，并提出修改建議和應(yīng)對(duì)措施，以提升裝置工藝過程的安全性和可操作性，為編制防災(zāi)措施和應(yīng)急預(yù)案提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

LNG 儲(chǔ)罐通常不是單獨(dú)存在的，因此必須采用HAZOP 分析對(duì)儲(chǔ)罐物料裝卸、儲(chǔ)存、輸送等進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估。

HAZOP 分析是一種程序化的、系統(tǒng)的審查過程，可以評(píng)估LNG 儲(chǔ)罐潛在的設(shè)計(jì)失誤或誤操作，以及對(duì)整個(gè)儲(chǔ)罐區(qū)運(yùn)行的影響。

2 HAZOP 分析流程

HAZOP 分析須根據(jù)工藝流程在分析主席的帶領(lǐng)下，以小組討論的形式闡述工藝流程的設(shè)計(jì)意圖；再選擇合適的參數(shù)引導(dǎo)詞與分析對(duì)象產(chǎn)生可能發(fā)生的偏差，科學(xué)且系統(tǒng)性地對(duì)工藝流程進(jìn)行審查。

以下為HAZOP 分析需開展的基本工作：

1）選擇PID（工藝流程圖），劃分節(jié)點(diǎn)（根據(jù)管線、設(shè)備或系統(tǒng)）；

2）描述設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)要求；

3）選擇引導(dǎo)詞，與工藝參數(shù)組合生成偏差；

4）分析偏差產(chǎn)生的原因；

5）分析偏差可能導(dǎo)致的后果；

6）識(shí)別現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)削減措施。

重復(fù)以上步驟，直到每個(gè)參數(shù)引導(dǎo)詞都被討論到，并且小組成員對(duì)分析的內(nèi)容達(dá)成了一致意見為止時(shí)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的分析就完成了。小組將繼續(xù)分析下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以此類推，直到所有節(jié)點(diǎn)都被分析完為止。

3 HAZOP 分析實(shí)例

3.1 工藝流程節(jié)點(diǎn)描述“LNG 裝車系統(tǒng)”

參數(shù)引導(dǎo)詞“壓力”、“流量”和“液位”，分析對(duì)象“LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)置潛液泵出口”。

3.1.1 偏差“壓力過高”的情況

1）產(chǎn)生偏差的原因：泵后回流閥失效關(guān)閉；導(dǎo)致后果：泵出口超壓、泵低流量運(yùn)行、氣蝕損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：孔板流量計(jì)流量監(jiān)測(cè)、泵振動(dòng)檢測(cè)、儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅰ。

2）產(chǎn)生偏差原因：泵出液氣動(dòng)控制閥故障關(guān)閉；導(dǎo)致后果：泵出口超壓、泵低流量運(yùn)行、氣蝕損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：孔板流量計(jì)流量監(jiān)測(cè)、聯(lián)鎖泵回流、泵振動(dòng)檢測(cè)、儲(chǔ)罐壓力高高報(bào)警；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅰ。

3）產(chǎn)生偏差原因：泵出液氣動(dòng)控總閥故障關(guān)閉；導(dǎo)致后果：泵出口超壓、泵低流量運(yùn)行、氣蝕損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：孔板流量計(jì)流量監(jiān)測(cè)、聯(lián)鎖泵回流、泵振動(dòng)檢測(cè)、儲(chǔ)罐壓力高高報(bào)警；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅰ。

4）產(chǎn)生偏差原因：裝車氣動(dòng)控制閥故障關(guān)閉；導(dǎo)致后果：泵出口超壓、泵低流量運(yùn)行、氣蝕損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：孔板流量計(jì)流量監(jiān)測(cè)、聯(lián)鎖泵回流、泵振動(dòng)檢測(cè)、儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅰ。

3.1.2 偏差“壓力過低”的情況

1）產(chǎn)生偏差的原因：潛液泵P1301A/B 變頻故障；導(dǎo)致后果：無(wú)嚴(yán)重后果；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅰ；已有保護(hù)措施：潛液泵P1301A/B 互為備用；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅰ。

2）產(chǎn)生偏差的原因：潛液泵的吸入口壓力過低；導(dǎo)致后果：潛液泵氣蝕損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：孔板流量計(jì)流量監(jiān)測(cè)、聯(lián)鎖泵回流、泵振動(dòng)檢測(cè)、儲(chǔ)罐壓力低低報(bào)警；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅰ。

3.1.3 偏差“流量過高”的情況

產(chǎn)生偏差的原因：泵后回流閥失效全開；導(dǎo)致后果：泵出口流量大、泵電流過載；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅱ；已有保護(hù)措施：泵電流保護(hù)；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅱ。

3.1.4 偏差“液位過低”的情況

產(chǎn)生偏差的原因：人員判斷失誤，超量裝車；導(dǎo)致后果：LNG 金屬全容罐液位低，泵氣蝕損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：儲(chǔ)罐液位低報(bào)警、低低聯(lián)鎖停泵、泵振動(dòng)檢測(cè)；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅰ。

3.2 工藝流程節(jié)點(diǎn)描述“LNG 進(jìn)液系統(tǒng)”

參數(shù)引導(dǎo)詞“壓力”和“液位”，分析對(duì)象“LNG儲(chǔ)罐”。

3.2.1 偏差“壓力過高”的情況

1）產(chǎn)生偏差的原因：LNG 進(jìn)液溫度高；導(dǎo)致后果：LNG 儲(chǔ)罐超壓損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警、高高聯(lián)鎖開啟BOG氣動(dòng)控制閥、聯(lián)鎖開啟EAG 氣動(dòng)控制閥、安全閥開啟；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅱ。

2）產(chǎn)生偏差的原因：冷箱出液氣動(dòng)控制閥失效開啟；導(dǎo)致后果：LNG 儲(chǔ)罐超壓損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警、高高聯(lián)鎖開啟BOG 氣動(dòng)控制閥、聯(lián)鎖開啟EAG 氣動(dòng)控制閥、安全閥開啟；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅱ。

3）產(chǎn)生偏差的原因：人員誤操作，進(jìn)液時(shí)滿罐未及時(shí)關(guān)閉進(jìn)液閥；導(dǎo)致后果：LNG 儲(chǔ)罐液位升高，滿溢至夾層，BOG 量增加，儲(chǔ)罐超壓；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警、高高聯(lián)鎖開啟BOG 氣動(dòng)控制閥、聯(lián)鎖開啟EAG 氣動(dòng)控制閥、安全閥開啟；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅱ。

3.2.2 偏差“液位過高”的情況

1）產(chǎn)生偏差的原因：儲(chǔ)罐進(jìn)液氣動(dòng)控制總閥失效開啟；導(dǎo)致后果：LNG 儲(chǔ)罐液位升高，滿溢至夾層；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：儲(chǔ)罐液位高報(bào)警；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅱ。

2）產(chǎn)生偏差的原因：人員誤操作，進(jìn)液時(shí)滿罐未及時(shí)關(guān)閉進(jìn)液閥；導(dǎo)致后果：LNG 儲(chǔ)罐液位升高，滿溢至夾層；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：儲(chǔ)罐液位高報(bào)警、高高連鎖關(guān)閉儲(chǔ)罐進(jìn)液氣動(dòng)控制總閥；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；建議措施：建議企業(yè)加強(qiáng)人員培訓(xùn)，加強(qiáng)管理。

3.3 工藝流程節(jié)點(diǎn)描述“BOG 系統(tǒng)”

參數(shù)引導(dǎo)詞“壓力”，分析對(duì)象“LNG 儲(chǔ)罐”。

3.3.1 偏差“壓力過高”的情況

1）產(chǎn)生偏差的原因：BOG 氣動(dòng)控制閥故障未開啟；導(dǎo)致后果：LNG 儲(chǔ)罐超壓損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警、高高聯(lián)鎖開啟BOG 氣動(dòng)控制閥、聯(lián)鎖開啟EAG 氣動(dòng)控制閥、安全閥開啟；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅱ。

2）產(chǎn)生偏差的原因：槽車氣相溫度升高；導(dǎo)致后果：LNG 儲(chǔ)罐超壓損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：儲(chǔ)罐壓力高報(bào)警、高高聯(lián)鎖開啟BOG氣動(dòng)控制閥、聯(lián)鎖開啟EAG 氣動(dòng)控制閥、安全閥開啟；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅱ。

3.3.2 偏差“壓力過低”的情況

產(chǎn)生偏差的原因：BOG 氣動(dòng)控制閥故障開啟；導(dǎo)致后果：LNG 儲(chǔ)罐負(fù)壓損壞；原始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅳ；已有保護(hù)措施：儲(chǔ)罐壓力低報(bào)警、低低聯(lián)鎖開啟補(bǔ)氣氣動(dòng)控制閥、吸氣閥開啟；保護(hù)后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：Ⅱ。

4 結(jié)束語(yǔ)

由上述實(shí)例可清晰地了解到當(dāng)儲(chǔ)罐工藝流程設(shè)計(jì)存在缺陷和不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐在運(yùn)行過程中存在安全風(fēng)險(xiǎn)（即原始風(fēng)險(xiǎn)）。這些風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)或大或小，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致安全事故?，F(xiàn)通過HAZOP 分析方法可確定原始風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)，再討論現(xiàn)有保護(hù)措施是否可以有效地降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，若不能有效降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)需要進(jìn)一步采取哪些措施。