化工設備安全評價與管理措施
化工生產的特點是易燃、易爆、高溫、高壓。隨著工業化生產規模的擴大,工藝技術的不斷更新,新設備、新材料、新型催化劑及高效節能設備越來越多地被用于化工生產裝備中,使得裝置的規模越來越大,自動化程度越來越高。化工的生產及圍繞煤、天然氣為原料的化工生產設備大致如下:氣化爐、廢熱鍋爐、反應塔、換熱器、壓縮機、泵、合成氨裝置等。
目前國內上的化工單套設備在千噸級以上,乙烯生產裝置單套也在100萬噸以上。裝置規模的大型化,對化工配套設備的安全評價技術和方法的要求也日益復雜。有效的安全評價可以掌握系統發生風險的可能性及其危害程度,使生產過程中發生事故的可能性和后果的嚴重程度大大降低。
一、概述
目前我國安全評價共分4大類:安全預評價、安全驗收評價、安全現狀評價、專項安全評價。
對于我國化工工程項目來說,政府的要求在項目的可行性研究階段需要進行安全預評價,以確保項目的“三同時”工作,安全預評價工作主要是給初步設計提出指導性意見或建設性見,預測項目可能的危險、有害因素,評估風險的大小,提出安全對策,措施以將風險水平控制在安全等級。所以安全預評價工作重在預測性。
安全驗收評價主要針對化工生產設備的特點和運行情況,通過對化工建設項目的設施、設備、實際運行狀況及管理狀況的安全評價,查找該建設項目投產后存在的危險、有害因素,確定其程度,提出合理可行的安全對策、措施及建議,重點在于復核其適應性。
安全現狀評價目前國內主要是結合危險化學品安全生產許可證制度要求進行的,主要是從人-機、物、料、環境等方面綜合考慮企業的情況,給予設備安全生產的運行狀態以綜合性的結論,大部分企業目的在于取得安全生產許可證。
二、化工設備安全評價的重點
根據化工生產的特點,目前我們在進行化工設備安全評價時應重點關注以下幾個方面:
1.化工生產設備的資料準備和分析
化工生產設備有其特殊性,需要充分收集相關資料,
2.選擇評價方法和評價軟件
化工生產的特點體現現代的工業化生產,自動化程度高,具有連續性,裝置高度密集,所以選擇合理、科學、有效的安全評價方法和選擇安全評價軟件是必不可少的工作之一。在化工安全評價中,可以根據不同的評價對象、不同生產設備的壽命期和不同的評價目的,選擇安全評價方法。如對單個設備的故障分析,采用故障類型及影響分析可以取得較好的效果;在進行化工安全評價時,安全評價工程師除了應具備對化工設備基本的安全分析基礎知識,熟知常用的化工安全評價方法外,還應該能借助一些成熟的安全性評價軟件分析,比如dnv的leak、safetyⅱ,將各種有效的評價方法有機結合在一起,計算故障的頻率和事故的后果嚴重度,進而計算出事故的風險程度。
3.評價的重點內容和突出環節
化工生產的特點是易燃、易爆,所以在化工設備的安全評價中,安全對策的基本思路也是防止、減少火災、爆炸的發生,控制和撲滅火災而采取各種對策。具體評價重點包括:
(1)總圖布置評價。對總圖布置進行評價時,要考慮風向、地形標高、平面布局與安全防火的關系,明火與可燃氣源的關系,重要設備的重點保護,同時還要考慮總體布局要適應應急救援的要求。
(2)設備裝置評價。對設備裝置進行安全評價應包括對化工生產過程中危險源的識別、危險物料的識別、危險化學反應的識別和危險單元的識別;按生產單元對工藝生產設備的危險進行定量評價,以確定單元的危險度和需要的安全防護措施;采用hazop或對設備rbi分析方法進行危險性分析。
三、設備的危險性主要包括:
一)、泄漏和靜電。設備和管道在正常操作下不嚴密會產生泄漏,如泵、壓縮機等動設備及閥門、法蘭、取樣口、放凝口等靜設備都可能發生泄漏,引發爆炸事故。
二)、超溫、超壓。可能導致設備超溫、超壓的原因包括:活性物質激烈反應引發的內部爆炸、被外部火災包圍導致機械強度降低或爆炸、設備腐蝕穿孔、機械破壞、設備和管道內物料流速過快或電荷積聚,產生靜電,發生爆炸等。
評價時要特別注意:
1)、高溫高壓的設備事故幾率較高。在含腐蝕性物質多,在生產過程中容易穿孔,導致破壞泄漏,例如中化工設備德士古氣化爐、合成塔。
2)、與設備相連口徑管道連接處容易發生機械破壞。
3)可燃氣體燃燒設備的安全性是重點監控對象。
三)、火災。
在評價中要對可燃性氣體重點關注,可燃性氣體一旦發生大量泄漏后容易大范圍地擴散,在有些地方可燃性氣體易于積聚,泄漏氣體遇火源將會發生爆炸,通常發生大面積的泄漏的破壞幾率是比較低的,但破壞損失的嚴重程度較大,對于少量泄漏也要關注,特別是對co、h2等物質。因此,評價時應重點考慮現場的安全泄漏檢測手段。
所有與易燃、易爆裝置連通的惰性氣體、助燃氣體的輸送管道,均應設置防止易燃、易爆物質竄入的設施,但不宜單獨采用向閥。
因反應物料爆聚、分解造成超溫、超壓,可能引起火災、爆炸危險的設備,應設置自動和手動緊急泄壓排放處理槽等設施。
應在可燃氣體(蒸汽)的放空管出口處設置阻火器,在便于操作的地方設置截止閥,以便在放空管出口處著火時,切斷氣源滅火。放空管最低處應裝設滅火管接頭。
四、主要評價的設備
a、可燃性氣體燃燒設備。如德士古氣化爐裝置生產過程技術復雜,危險性大。裝置界區內有多種易燃、易爆、有毒、有害介質。如co、h2s、等。要保證燃燒的安全性,本裝置采用了先進的集散控制系統及自動調節、報警、安全聯鎖。
如:氣化爐安全聯鎖,先進行系統初始化,再進行系統復位將閥門開關到位,在依次進行操作。
燒嘴冷卻水泵聯鎖,防止水泵故障燒壞德士古燒嘴,運行泵故障時備用泵能及時啟動供應燒嘴冷卻水。
鎖斗邏輯聯鎖,保證鎖斗能按程序控制及時安全的將渣水排放到渣池。
采用了氮封技術,在開停車時,必須進行氮氣置換,使系統中氧氣或可燃性氣體含量合格,防止爆炸或火災事故。
同時配有阻止可燃性氣體輸送部分回火,有燃燒安全防護裝置如安全閥、截止閥,配置點火裝置、火炬安全排放系統,
設置超溫、超壓等檢測儀表、報警(聲、光)和安全聯鎖裝置等設施。事故狀態下的連鎖控制系統如氧煤比高跳車,
設有緊急事故“關”按鈕
所有自動控制系統,應同時并行設置手動控制系統。
b.加熱爐。對于加熱爐,要對爐管破壞可能造成的危害進行安全分析。對于爐內爐管破壞造成的火災,因為蒸汽滅火系統可以及時撲滅,評價時要考慮是否安裝蒸汽滅火系統及閥門切斷系統,保護爐內發生火災時不會發生可燃性氣體噴出爐外火災。
c.塔和反應器。對于化工生產來說,塔和反應器是其關鍵設備,評價時要考慮塔和反應器發生的幾率和破壞的嚴重程度。
對于靜止設備的壓力容器,是安全評價的重要部分,要有壓力容器臺帳需復查生產單位的資質,生產單位有無按規定及時進行壓力容器年檢,正確評定安全等級,
1、隱患的原因分析,包括介質對設備材料的影響、腐蝕機理、進行強度校核。
2、檢查中容器的選點部位是否不合理。
3、出現隱患后的檢修及整改方案須由有資質單位制訂或上報認可。
4、附屬安全閥是否定期校驗,保證開關靈活,不得超壓。
5、進行是否是重大危險源的評定,如是,許建立緊急預防預案
d.各類壓縮機。對于各類壓縮機,要考慮泄漏的可能性,因此,安全評價時應考慮安全檢測設施的配套和適用性。按設備的安全管理規定,配置超壓、異常事故的安全防護裝置。
e.設備內爆及管道破裂。化工生產由于高溫、高壓,許多反應其壓力高達上千帕,壓力高,運行過程中要防止設備發生內爆形成的破壞,在評價時應考慮泄壓的廠房設備和抑爆措施。對于管道,要考慮一旦發生破裂,可燃介質大量泄漏,形成爆炸性空間的可能性。
f、儲運設施的評價。對儲運設施要重點考慮,特別是危險性氣體的罐區和裝卸站等。要設置合理的安全距離,要有防止危險發生的各類應急預案。
g、公用工程系統設備的評價。公用工程中的水、電、氣、風在化工生產中也非常重要,對蒸汽的供應能力、風的供應能力,火炬泄放能力和負荷、發生事故時的影響均要進行安全分析和評價。
h、設備電氣的安全評價。電氣的安全分析應重點考慮雙電源問題、主接線問題、電氣設備選型問題、保護(過流保護、過壓保護、擾動保護等)問題、停電狀態下各種安全連鎖啟用大機組安全問題、過電壓問題、防雷、防靜電問題、變電站設置和負荷率的安全分析等。
安全管理措施
首先,要從設備本身設計努力做到本質安全型,將事故的發生降至最低。這需要涉及到各專業設計,因為每個專業自身的設計技術都存在自身的安全技術
設計項目均要有《職業安全衛生專篇》,生產設備的安全衛生設計按《生產設備衛生設計總則》(gb5083-)執行,電氣設備設計按《電氣設備安全設計導則》(gb4064-)執行。
對引進的新工藝、新設備進行安全可靠性審核。
其次, 加強設備部門職責:
1)加強對設備動力裝置及工業建筑物、構筑物的安全管理。
2)按時對工業建筑物、構筑物、超重機械、鍋爐、壓力容器、高壓管件、氣瓶、熱力管網和安全裝置的定期檢測、檢驗、校驗工作。
3)制度或審定有關設備制造、改造方案和組織編制大、中修項目的安全措施計劃,并確保實施。
4)在計劃和布置檢修任務時,同時計劃和布置安全措施。
5)組織按時實現安全技術措施計劃和隱患整改措施。
6)及時進行設備事故調查、統計、上報,參加有關重大事故的處理。
再次,控制泄漏與加強技術素質管理
從經驗統計,防止物料泄漏與空氣混合達到爆炸極限,是日常巡檢的重要工作。也是降低火災、爆炸危險性的一項根本措施。
加強技術素質管理,經常進行崗位技術練兵和事故應急預案演練,提高
處理險情的果斷性,盡最大可能減少因人為失誤而導致的事故,是維護設備安全運行的這樣保證。
最后,設立救災、控災設施系統,即消防保護系統。這一系統只是被動防火,以減少損失。并成立重大設備事故應急預防小組,將重大危險源分危險級別進行監控。
結束語
從化工設備的安全評價可看出,設備的火災、爆炸風險主要取決于工藝過程中所涉及的物料性質、操作參數(包括壓力、溫度等)以及相應的安全儀表設施的配備和維護使用情況。從安全管理的角度看,操作者的操作技能水平和責任心權重較大,不可忽視。因此,為有效控制化工設備的火災、爆炸風險,在確保各種安全裝置設施齊全好用的前提下,企業需要關注各類作業人員素質的培養和鍛煉。
