HAZOP分析方法在武鋼焦化三回收作業(yè)區(qū)生產(chǎn)中的應(yīng)用

張超 嚴鐵軍

(武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化有限公司 武漢 430082)

0 引言

HAZOP是一種系統(tǒng)化安全評價方法，適合對連續(xù)的工藝生產(chǎn)過程進行定性分析，分析流程潛在危害、操作控制中可能出現(xiàn)的偏差、生產(chǎn)運行過程中狀態(tài)參數(shù)的變動及其對系統(tǒng)影響和可能導(dǎo)致的后果，找出變動和偏差原因，識別出回收系統(tǒng)內(nèi)或者設(shè)備、生產(chǎn)過程中存在的潛在危險、危害因素及操作性問題，針對可能的后果制定合理的預(yù)防措施，降低事故發(fā)生頻率以及事故發(fā)生后果的影響程度[1]。

在焦爐煤氣凈化過程中涉及較多的危險物質(zhì),其原料荒煤氣中CO、H2等，中間產(chǎn)物氰化物、硫化氫等, 產(chǎn)品粗苯、重苯和硫磺等,大多為易燃、易爆及易中毒的物質(zhì),而物質(zhì)在槽、塔、罐等容器的反應(yīng)過程中, 當(dāng)壓力、溫度等控制不當(dāng)時, 極易發(fā)生著火爆炸、中毒及環(huán)境污染等事故。

1 武鋼焦化三回收作業(yè)區(qū)工藝簡介

武鋼焦化三回收作業(yè)區(qū)與2×70孔7.63 m復(fù)熱式焦爐、年產(chǎn)210萬t焦炭的煉焦生產(chǎn)能力相配套。主要負責(zé)7.63 m焦爐的荒煤氣抽取、冷卻和凈化，提供合格的焦爐煤氣給后序用戶；為焦爐提供合格的循環(huán)氨水給焦爐上升管降溫，并回收荒煤氣中焦油。三回收作業(yè)區(qū)分為冷凝鼓風(fēng)、硫銨(含剩余氨水蒸氨裝置)、終冷洗苯粗苯蒸餾、脫硫硫回收、循環(huán)水制冷站。產(chǎn)品有硫銨、粗苯、重苯和硫磺等，圖1即為三回收作業(yè)區(qū)工藝流程[2]。

為進一步建立完善武鋼焦化三回收作業(yè)區(qū)安全風(fēng)險管控長效機制，辨識生產(chǎn)過程中工藝流程、操作等方面的風(fēng)險,有效防范安全生產(chǎn)中的“黑天鵝”事件，作業(yè)區(qū)創(chuàng)新性地將HAZOP分析方法應(yīng)用到回收系統(tǒng)的安全管理中，本文重點分析了HAZOP分析方法在粗苯管式爐中的應(yīng)用。

2 作業(yè)區(qū)HAZOP分析

(1)成立HAZOP分析小組：組成人員包括區(qū)域工程師、作業(yè)區(qū)技術(shù)骨干、設(shè)備管理人員、專檢以及生產(chǎn)和設(shè)備作業(yè)長，并對責(zé)任區(qū)域進行劃分。

(2)根據(jù)HAZOP分析要求收集完善區(qū)域工藝安全信息，形成作業(yè)區(qū)工藝安全信息包(包括物料安全技術(shù)說明書、工藝設(shè)計信息、設(shè)備設(shè)計信息等)，同時將工藝安全信息與現(xiàn)場信息進行對比確認，滿足工藝危害分析需求，并進行動態(tài)管理[3]。

圖1 三回收作業(yè)區(qū)工藝流程

(3)劃分節(jié)點：根據(jù)HAZOP分析適合連續(xù)生產(chǎn)過程的特點制定HAZOP分析計劃，根據(jù)三回收作業(yè)區(qū)工藝特點及生產(chǎn)區(qū)域選取了17個節(jié)點開展了HAZOP分析，如表1。其中節(jié)點1—4屬于粗苯工藝流程[4]、5和6屬于環(huán)水工藝流程、7—10屬于脫硫工藝流程、11屬于酸堿庫工藝流程、12—14屬于硫銨工藝流程、15—17屬于鼓風(fēng)工藝流程。

(4)風(fēng)險等級評定：本次HAZOP分析使用LS分析法(風(fēng)險矩陣評價法)來進行定性分析，風(fēng)險矩陣為5×5矩陣。其中危險源風(fēng)險度R=L×S(L：發(fā)生事故的可能性；S：發(fā)生事故的后果嚴重性)。

(5)偏差分析：通過引導(dǎo)詞對各個節(jié)點的工藝參數(shù)進行偏差分析，并分析不同原因下可能造成的后果，以及現(xiàn)階段的安全措施，并提出相應(yīng)的改進措施。對三回收作業(yè)區(qū)生產(chǎn)工藝涉及到的17個節(jié)點進行了分析,并對各節(jié)點關(guān)鍵參數(shù)/引導(dǎo)詞數(shù)及各節(jié)點相關(guān)偏差導(dǎo)致的后果風(fēng)險等級進行了統(tǒng)計[5-6]，經(jīng)過分析所有節(jié)點均無Ⅳ級風(fēng)險點，結(jié)果如表1所示。

表1 各節(jié)點關(guān)鍵參數(shù)/引導(dǎo)詞數(shù)及各節(jié)點相關(guān)偏差導(dǎo)致的后果風(fēng)險等級

續(xù)表1

由表1可以看出，鼓風(fēng)機系統(tǒng)涉及到的關(guān)鍵參數(shù)較多，表明該節(jié)點較為復(fù)雜，其次是蒸氨一系統(tǒng)，所有節(jié)點共有9個高度風(fēng)險控制點。同時由表可以看出管式爐節(jié)點中涉及2個中度風(fēng)險控制點和2個高度風(fēng)險控制點，下面以管式爐節(jié)點為例進行分析。

管式爐主要是將富油加熱至185～190 ℃后進入脫苯塔，蒸汽加熱到400～450 ℃入再生器。這個過程中通過分析，該節(jié)點的關(guān)鍵參數(shù)主要包括：加熱用煤氣壓力、富油壓力及流量、爐膛溫度、蒸汽溫度、壓力及流量等。通過分析小組討論，對管式爐節(jié)點的偏差識別、對節(jié)點的偏差產(chǎn)生的原因、可能導(dǎo)致的后果以及應(yīng)采取的安全措施進行分析，管式爐HAZOP分析，如表2所示。

表2 管式爐系統(tǒng)HAZOP 分析記錄

續(xù)表2

由表2可以看出,管式爐危險等級達到Ⅲ級，其中煤氣壓力過低、富油流量過小以及溫度過高等偏差需引起操作人員的高度重視。對于入粗苯管式爐煤氣壓力低可增加低限報警，超低限聯(lián)鎖切斷煤氣閥門(主閥)和(煤氣流量調(diào)節(jié)閥)，打開放散閥；對于富油流量過小以及溫度過高等可設(shè)急停按鈕，中控室可在緊急情況下將粗苯生產(chǎn)工序緊急停車，避免意外的發(fā)生。

3 結(jié)論

通過對三回收作業(yè)區(qū)系統(tǒng)進行HAZOP分析可知，煤氣精制生產(chǎn)過程中存在有火災(zāi)、爆炸、中毒、窒息、機械傷害等危險有害因素。其中，要重點防范的對象是，電捕和管式爐等，危險等級達到Ⅲ級。作業(yè)區(qū)工藝運行參數(shù)控制在設(shè)計范圍內(nèi)，顯示報警聯(lián)鎖控制等功能完好，設(shè)備設(shè)施運行、人員操作維護及管理程序能夠滿足裝置安全運行的要求，但在生產(chǎn)運行中還存在隱患和待完善之處，主要問題及建議、改進措施如下:

(1)增加入粗苯管式爐煤氣壓力低限報警，超低限聯(lián)鎖切斷煤氣閥門(主閥)和(煤氣流量調(diào)節(jié)閥)，打開放散閥，因粗苯現(xiàn)場離操作室有一定距離，崗位人員到達現(xiàn)場處理需要一定的時間，這樣可以縮短在緊急情況下的反應(yīng)時間。

(2)增加脫苯塔頂壓力高限報警，超高限聯(lián)鎖，切斷進脫苯塔蒸汽閥門，粗苯回流泵緊急停車，因粗苯現(xiàn)場離操作室有一定距離，這樣可以縮短在緊急情況下的反應(yīng)時間。

(3)粗苯設(shè)急停按鈕，中控室可在緊急情況下將粗苯生產(chǎn)工序緊急停車，避免意外的發(fā)生。

(4)管式爐煤氣管線增設(shè)煤氣三閥組，管式爐在緊急情況下切斷進爐煤氣。

(5)對腐蝕的煤氣設(shè)備和管線除銹刷漆，避免進一步腐蝕，造成煤氣泄漏。

作業(yè)區(qū)對HAZOP分析建議措施進行了跟蹤，在分析出所有節(jié)點風(fēng)險點后作業(yè)區(qū)制作了風(fēng)險分布與應(yīng)急疏散四色圖，并現(xiàn)場張貼。所有節(jié)點涉及到的9個Ⅲ級風(fēng)險控制點在5個月內(nèi)有6個降低到Ⅱ級，3個降低到Ⅰ級，作業(yè)區(qū)風(fēng)險大大降低。