劉恒育 張東勝 程思聞 趙卓陽(北京化工大學機電工程學院, 北京 100029)

集中供熱系統(tǒng)HAZOP分析

劉恒育 張東勝 程思聞 趙卓陽(北京化工大學機電工程學院, 北京 100029)

我國城市供熱系統(tǒng)的事故率不斷上升，不論是居民家里暖氣片的“跑冒滴漏”，還是電熱廠的鍋爐發(fā)生爆炸，供熱系統(tǒng)的故障一直威脅著人們的財產(chǎn)及生命安全。本文用HAZOP分析方法，從熱網(wǎng)等各部分的元件制造、安裝到系統(tǒng)運行后的維護檢修，對供熱系統(tǒng)安全因素進行歸納總結(jié)，并建立風險矩陣，防患于未然，從源頭降低供熱事故可能發(fā)生的概率。

集中供熱系統(tǒng);HAZOP分析

近年來，我國集中供熱系統(tǒng)規(guī)模不斷發(fā)展，至2011年底，全國城市蒸汽集中供熱能85273t/h,全國城市熱水集中供熱能力338742MW，全國集中供熱面積473784萬m2，蒸汽管道長13381km，熱水管道長133957km。隨著供熱系統(tǒng)規(guī)模的發(fā)展，供熱安全事故時有發(fā)生。供熱系統(tǒng)的故障不僅會對居民的生活產(chǎn)生影響，嚴重的更會威脅人們的生命和財產(chǎn)安全，因此，對集中供熱系統(tǒng)的安全管理工作十分重要。

除了加強對熱網(wǎng)、換熱站等的日常管理和巡檢外，我們還應通過安全評價的方法對供熱系統(tǒng)的安全性進行評價，客觀地考核整個供熱系統(tǒng)的運行狀況，為系統(tǒng)的規(guī)范化管理提供科學依據(jù)，這樣才能減少事故發(fā)生，降低事故損失。

1 集中供熱系統(tǒng)概述

集中供熱系統(tǒng)由熱源、熱網(wǎng)和熱用戶組成，熱源產(chǎn)生的蒸汽或熱水經(jīng)過熱網(wǎng)為熱用戶供暖。由熱源到熱用戶的管線系統(tǒng)稱為熱網(wǎng)，它由一次管網(wǎng)(熱源到換熱站的管線)和二次管網(wǎng)(換熱站到熱用戶的管線)組成。換熱站連接一次管網(wǎng)和二次管網(wǎng)，并裝有與用戶連接有關(guān)設備、儀表和控制設備的機房。集中供熱系統(tǒng)規(guī)模宏大，設備復雜，容易發(fā)生故障的部位包括熱電廠鍋爐、供熱管道以及換熱站設備等。本文擬用HAZOP(Hazard and Operability Analysis)分析方 法對 系統(tǒng)可能存在的安全風險進行安全評價，并提出相應的解決辦法來應對可能的安全風險，提高系統(tǒng)安全性。

2 HAZOP分析方法概述

HAZOP即危險與可操作性研究，是以系統(tǒng)工程為基礎，主要針對化工裝置而開發(fā)的一種定性的危險性評價方法。HAZOP分析對工藝或操作的特殊點進行分析。這些特殊點稱為分析節(jié)點，或工藝單元/操作步驟。通過分析每個節(jié)點，使用引導詞來全面系統(tǒng)地辨識系統(tǒng)設計中可能存在的、導致安全過操作問題的原因及產(chǎn)生的后果，進而評估是否需要采取進一步的安全措施，并提出改進建議。HAZOP分析流程如圖1。

3 分析節(jié)點劃分

可將供熱系統(tǒng)的節(jié)點劃分為熱源區(qū)、管網(wǎng)區(qū)、換熱站區(qū)和用戶區(qū)等。集中供熱系統(tǒng)HAZOP分析節(jié)點如表1所示。

4 主要偏差的確定

在供熱系統(tǒng)中常用的偏差有：無流量、流量偏高、流量偏低、壓力偏高、壓力偏低、溫度偏高、溫度偏低、液位偏高、液位偏低、爆炸、水擊、泄露、腐蝕等。

5 HAZOP分析內(nèi)容

集中供熱系統(tǒng)HAZOP分析內(nèi)容如表2所示，表中列出了供熱系統(tǒng)各部分可能產(chǎn)生的偏差、偏差原因及后果，并且分析了這種偏差的風險矩陣(見表3)，表明偏差出現(xiàn)的可能性及嚴重性，判定風險等級。

6 結(jié)果分析

①在供熱系統(tǒng)可能會發(fā)生的故障中，后果最嚴重的基本都發(fā)生在是熱電廠鍋爐和一級管網(wǎng)中，鍋爐和管網(wǎng)腐蝕泄漏既會引起人員傷亡及財產(chǎn)損失，事故發(fā)生率也較高，因此為Ⅰ級風險；鍋爐壓力大等故障雖然發(fā)生概率不高，但會產(chǎn)生極嚴重的后果，因此也為Ⅰ級風險。②換熱站及二級管網(wǎng)處多為Ⅲ級風險。④熱用戶處可能發(fā)生的故障多為暖氣片的“跑冒滴漏”等，事故率高但嚴重程度小，因此為Ⅳ級風險。

表1 供熱系統(tǒng)HAZOP分析節(jié)點劃分

7 結(jié)語

圖1 HAZOP分析流程圖

就我國目前的實際現(xiàn)狀而言，HAZOP分析并沒有普及，一方面是因為資金和建設進度的考慮，另一方面是由于已建成的很多熱電廠及管道等資料缺失。但是供熱安全與人們的生活息息相關(guān)，每次事故的發(fā)生都伴隨著經(jīng)濟損失，并且影響區(qū)域內(nèi)的正常供暖。希望在建設時相關(guān)單位能夠?qū)AZOP分析列為設計階段的重要內(nèi)容之一，這樣才能全面地了解各部分可能存在的安全風險，提高了供熱系統(tǒng)的可靠性和安全性。

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北京市重點學科建設項目

表2 供熱系統(tǒng)HAZOP分析發(fā)現(xiàn)

表3 風險矩陣表