化工产业链水泥生产危险与可操作性(HAZOP)研究分析实例

化工产业链水泥生产装置危险与可操作性（HAZOP）研究分析实例 孙  柏 （国电中国石化宁夏能源化工有限公司，751400  ） 1 引言 危险与可操作性分析 Hazard and operability analysis（简称HAZOP）在开展工艺危害分析工作中所运用到的，通过使用“引导词”分析工艺过程中偏离正常工况的各种情形，从而发现危害源和操作问题的一种系统性方法。HAZOP研究是以系统工程为基础的一种可用于定性分析或定量评价的危险性评价方法，用于探明生产装置和工艺过程中的危险及其原因，寻求必要对策。通过分析生产运行过程中工艺状态参数的变动，操作控制中可能出现的偏差，以及这些变动与偏差对系统的影响及可能导致的后果，找出出现变动可偏差的原因，明确装置或系统内及生产过程中存在的主要危险、危害因素，并针对变动与偏差的后果提出应采取的措施。 本文应用HAZOP分析方法对化工产业链延伸的水泥生产装置煤粉制备系统装置进行研究分析，阐述了整个HAZOP分析过程中的主要发现和分析成果，分析报告中所列的主要为可能存在风险的偏差，对那些不存在或影响极小的风险偏差没有列出。根据HAZOP分析流程设定了偏差及引导词，在HAZOP分析组长的引导下，分析了工艺系统产生所有偏差的原因、可能导致的严重后果以及中拟采取的安全措施，并针对可能发生的危险情况和部分设计疏漏提出了相应的建议措施，为设计单位进一步修改与完善设计、生产单位对系统装置的安全、操作与运行管理等提供了重要参考。 2 HAZOP总研究过程概述 2.1　HAZOP研究与分析的目的 从工艺流程、状态及参数、操作顺序、安全措施等方面着手，通过HAZOP研究，识别煤粉制备系统装置在生产运行过程中潜在的危险、有害因素，找出装置在工艺设计、设备运行、操作以及安全措施等方面存在的不足，为装置的安全运行与安全隐患整改提供指导。本次HAZOP分析工作的目的主要表现在以下几个方面： a) 系统全面地识别煤粉制备系统存在的危害因素，并评价控制措施的有效性，在此基础上提出改进建议。 b) 识别工艺设计缺陷，为变更设计提供依据，提高工艺本质安全水平。 c) 识别操作、作业指导书等与工艺流程及实际操作之间偏差，为修订完善相关作业文件提供依据。 d) 根据偏差原因，完善工艺安全检查表，为进行全面的隐患排查提供依据。 e) 基于分析结果完善专项应急预案和现场处置。 f) 为识别员工工艺过程操作的培训需求提供依据。把HAZOP分析的工作记录表作为员工的培训教材，有针对性地对员工进行培训，提高员工工艺技术水平及工艺控制能力。 g) 通过技术管理人员和操作人员全过程参加HAZOP分析，不但对工艺技术有了更深刻的认识，而且了解了电气、仪表、设备等方面知识，也更加熟悉了工艺、操作之间的关联，认识到履行自己职责及做好本职工作的重要性，提高了风险防控意识和责任感。 2.2 HAZOP分析范围 根据化工园区QHSE管理的要求，此项目危险与可操作性分析范围为煤粉制备系统。主要选取针对煤粉制备系统涉及的煤磨机系统及袋收尘系统的重要的参数、指标作为分析要素 2.3 限制条件 进行HAZOP研究前，评价人员一致同意以下限制条件： 1）HAZOP研究范围仅限煤粉制备系统装置，因此，分析研究工作只考虑从进料到出料的整个系统。 2）本次研究是粗略的危险和操作性研究，因此只对主要工艺的关键设施进行检查。 为了逻辑、有效地分析系统流程图，研究按照装置生产工艺过程分为煤磨机系统和袋收尘系统。 3 HAZOP分析对象概述 3.1煤粉制备系统概况 原煤由原煤仓下定量给料机喂入煤磨，在磨内烘干兼粉磨，出磨煤粉随气流进入袋收尘器，经袋式收尘器收集由螺旋输送机分别送入带荷重传感器的窑用煤粉仓及炉用煤粉仓。煤粉仓下设有煤粉计量喂料称，煤粉经计量后送至窑头的多风道煤粉燃烧器及窑尾分解炉燃烧器。煤粉输送用空气由罗茨风机供给。 3.2主要装置、设备介绍 序号 设备编号 设备名称 技术规格 数量 1 DPG40 给煤机 能力:4~40t/h、计量精度:±0.5%、控制精度:±1% 进出口中心距: 7675mm、水份:≤21% 1 2 ZGM95G 辊盘式磨煤机 滚道中径:Φ1900 mm、入磨粒度：≤40 mm 入磨水分：≤10%、磨盘转速：26.4 r/min 1 3 YCQM96（M)-2x8 煤磨袋式除尘器 总处理风量：85000 m3/h 过滤面积：1536m2、进风温度: <120℃ 进口含尘浓度: <1000 g/Nm3、出口含尘浓度：<30mg/Nm3、设备承受负压：12000Pa 1 4 LS500x10500m 螺旋输送机 输送量：62m3/h 转速：40r/min 2 5 XYB6-SM2050F 煤磨排风机 流量：85000 m3/h、风压：11500Pa 工作温度:65℃ Max：100℃、气体含尘浓度：30mg/Nm3 1 6 LPM3A-90 气震式袋除尘器 实际处理风量 4464m3/h、总过滤面积：93m2 净过滤面积：62m2、过滤风速： 1.2m/min 2           3.3 主要危险物质 3.3.1 煤粉 3.3.1.1物理性质 颗粒特性煤粉是由尺寸不同、形状不规则的颗粉所组成，一般煤粉颗粒直径范围为0—1000um，大多20—50um的颗粒； 煤粉的密度煤粉密度较小，新磨制的煤粉堆积密度过约为（0.45—0.5）t/m3，贮存一定时间后堆积密度为（0.8—0.9）t/m3； 煤粉具有流动性煤粉颗粒很细，单位质量的煤粉具有较大的表面积，表面可吸附大量空气，从而使其具有流动性。这一特性，使煤粉便于气力输送，缺点是易形成煤粉自流，设备不严密时容易漏粉。 3.3.1.2 安全 煤粉为可燃物质，乙类火灾危险品，粉尘具爆燃性，着火点在300℃～500℃之间，爆炸下限浓度34 g/m～47g/m(粉尘平均粒径:5μm～10μm)。高温表面堆积粉尘（5mm厚）的引燃温度：225℃～285℃，云状粉尘的引燃温度580℃～610℃。 4 HAZOP 方法简介 4.1 HAZOP分析程序 HAZOP分析方法是通过一组引导词（比如无流量、多流量、少流量、高温、低温、高压、低压、高液位、低液位等）的使用，来全面和系统地辨识装置设计可能存在导致安全或操作问题的设计缺陷，评估是否需要进一步的安全措施。HAZOP分析的进行首先需要组织一个有经验和有能力的小组。按照分析，组织分析会议，在分析组长领导下组织讨论。HAZOP分析会议开始时，分析组长或熟悉分析过程及问题的小组成员应进行以下工作： a) 概述分析计划，确保分析成员熟悉系统以及分析目标和范围； b) 概述设计描述，并解释要使用的建议要素和引导词； c) 审查已知的危险和操作性问题及潜在的关注区域。 分析应沿着与分析主题相关的流程或顺序，并按逻辑顺序从输入到输出进行分析（见图4-1）。HAZOP等危险识别技术的优势源自化的逐步分析过程。分析顺序有两种：“要素优先”和“引导词优先”，分别见图4-2和图4-3。“要素优先”顺序可描述如下： a) 分析组长选择系统设计描述的某一部分作为分析起点，并做出标记。随后，解释该部分的设计目的，确定相关要素以及与这些要素有关的所有特性。 b) 分析组长选择其中一个要素，与小组商定引导词应直接用于要素本身还是用于该要素的单个特性。分析组长确定首先使用哪个引导词。 c) 将选择的引导词与分析的要素或要素的特性相结合，检查其解释，以确定是否有合理的偏差。如果确定了一个有意义的偏差，则分析偏差发生的原因及后果。有些应用中会发现，按照后果的潜在严重性或根据风险矩阵得到的相对风险等级对偏差进行分类是有用的。风险矩阵的使用在IEC 60300-3-9中有进一步论述。 d) 分析小组应识别偏差现有的保护、检测和指示装置（措施），这些保护措施可能包含在当前部分或者是其他部分设计目的的一部分。在识别危险或可操作性问题时，不应考虑已有的保护措施及其对偏差发生的可能性或后果的影响。 e) 分析组长应对记录员记录的文档结果进行总结。当需要进行额外的后续跟踪工作时，也应记录完成该工作的负责人的姓名。 f) 对于该引导词的其他解释，重复以上c)～e)过程；然后依次将其他引导词和要素的当前特性相结合，进行分析；接着对要素的每个特性重复c)～e)过程（前提是对要素当前特性的分析达成了一致意见）；然后是对分析部分的每个要素重复b)～e)过程。一个部分分析完成后，应标记为“完成”。 重复进行该过程，直到系统所有部分分析完毕。 引导词应用的另一种方法是将第一个引导词依次用于分析部分的各个要素。这一步骤完成后，进行下一个引导词分析，再一次把引导词依次用于所有要素。重复进行该过程，直到全部引导词都用于分析部分的所有要素，然后再分析系统下一部分。（见图4-3） 在进行某一分析时，分析组长及其HAZOP小组成员应决定选择“要素优先”还是“引导词优先”。HAZOP分析的习惯会影响分析顺序的选择。此外，影响这一决定的其他因素还包括：所涉及技术的性质、分析过程需要的灵活性以及小组成员接受过的培训。 图4-1 HAZOP分析程序 图4-2  HAZOP分析程序流程图——“要素优先”顺序 图4-3  HAZOP分析程序流程图——“引导词优先”顺序 4.2 HAZOP 引导词和参数 在HAZOP分析的计划阶段，分析组长提出要使用的引导词的初始清单。分析组长针对系统测试所提出的引导词，确认其适宜性。应仔细考虑引导词的选择，如果引导词太具体可能会限制思路或讨论，如果引导词太笼统可能又无法有效地集中到HAZOP分析中。 引导词-要素/特性组合在不同的分析系统中、在系统生命周期的不同阶段以及当用于不同的设计描述时可能会有不同的解释。有些组合在既定分析中可能没有意义，则不予考虑。应明确并记录所有引导词-要素/特性组合的解释。如果某组合在设计中有多种解释，应列出所有解释。另一方面，有时会出现不同的组合具有相同的解释。在这种情况下，应进行适当的相互参考。不同类型的偏差和引导词及其示例见表4-3。