肖 云

(眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司，上海 200235)

近年來，國(guó)內(nèi)化學(xué)品罐區(qū)多次發(fā)生事故：2018年3月1日，唐山天良公司施工人員在車間實(shí)施污水儲(chǔ)罐罐頂施工作業(yè)，清理施工工具時(shí)產(chǎn)生火花致使污水儲(chǔ)罐起火，導(dǎo)致包括施工人員及公司人員在內(nèi)的5名人員中4人死亡、1人受傷。2013年3月1日，建平縣鴻燊商貿(mào)有限公司因?yàn)榱蛩醿?chǔ)罐內(nèi)的濃硫酸被局部稀釋后，儲(chǔ)罐材質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，與空氣形成爆炸性混合氣體，遇焊接明火發(fā)生硫酸儲(chǔ)罐爆炸事故，造成7人死亡，2人受傷。本文以罐區(qū)中甲苯罐設(shè)計(jì)為例，采用保護(hù)層頻率量化方法（即HALOPA分析）識(shí)別罐區(qū)工藝或操作過程中存在危害，根據(jù)傷害后果事件發(fā)生頻率大小分級(jí)，通過評(píng)估保護(hù)層有效性，降低生產(chǎn)操作過程風(fēng)險(xiǎn)。

1 HALOPA分析方法

HALOPA分析是 HAZOP（Hazard and operability study）危險(xiǎn)可操作分析[1]與LOPA（Layer of protection analysis） 保護(hù)層分析[2]二者結(jié)合，為一種半定量的分析方法。通過HAZOP分析，識(shí)別罐區(qū)中是否存在設(shè)計(jì)安全、監(jiān)測(cè)控制、運(yùn)行管理等危險(xiǎn)；在定性后果嚴(yán)重場(chǎng)景和發(fā)生事故頻率基礎(chǔ)上，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)?；诒Ｗo(hù)層洋蔥模型，采用LOPA分析確定事故場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及其各種保護(hù)層降低的風(fēng)險(xiǎn)水平，是否達(dá)到可接受風(fēng)險(xiǎn)；如果需要用SIS（Safety instrumented system）安全儀表系統(tǒng)[3]的形式來額外的降低風(fēng)險(xiǎn)的，還需確定各SIF（Safety instrumented function） 安全儀表回路[4]的SIL（Safety integrity level）安全完整性等級(jí)[5]。

2 HALOPA分析過程

HALOPA分析主要過程包括分析界定、分析準(zhǔn)備、分析會(huì)議、分析報(bào)告及HALOPA審查和結(jié)果關(guān)閉[6]。

2.1 準(zhǔn)備階段

確定罐區(qū)分析目標(biāo)，考慮分析對(duì)象的界區(qū)范圍，可用的資料及其詳細(xì)準(zhǔn)確程度，已開展過的工藝危害分析的范圍等因素；組建 HALOPA分析小組，包括：HALOPA主席、記錄員、工藝工程師、設(shè)備工程師、儀表工程師及有經(jīng)驗(yàn)的操作人員等[7]；制定分析計(jì)劃，準(zhǔn)備會(huì)議文件，培訓(xùn)相關(guān)知識(shí)。

2.2 分析會(huì)議

先介紹罐區(qū)甲苯概況，描述劃分節(jié)點(diǎn)，確定相關(guān)偏差；根據(jù)節(jié)點(diǎn)圖，分析偏差產(chǎn)生的原因，偏差導(dǎo)致的后果，現(xiàn)有的保護(hù)措施，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)是否達(dá)到可接受風(fēng)險(xiǎn)（選用5×7風(fēng)險(xiǎn)矩陣）[5]。如果屬于嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)，且達(dá)不到滿足企業(yè)的分險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，則增加IPL（Independent protection layer）獨(dú)立保護(hù)層[8]，確保提出的建議措施能降低風(fēng)險(xiǎn)并具有可操作性，而且應(yīng)得到整個(gè)小組成員的共同認(rèn)可。

2.3 分析報(bào)告與審查結(jié)果

HALOPA分析會(huì)議結(jié)束后，對(duì)分析記錄結(jié)果進(jìn)行整理、匯總，形成HALOPA分析報(bào)告初稿[9]。分發(fā)給小組成員審閱，根據(jù)小組成員反饋意見進(jìn)行修改。形成HALOPA分析報(bào)告正式稿，提交給項(xiàng)目委托方或后續(xù)行動(dòng)/建議的負(fù)責(zé)人及其他相關(guān)人員。如果修改后接受或拒絕接受建議，或采取另一種解決方案、改變建議落實(shí)日期等，應(yīng)說明原因，并形成備案文件。

3 罐區(qū)HALOPA分析情況

3.1 流程簡(jiǎn)述

原料甲苯采用化學(xué)品專用槽車進(jìn)行運(yùn)輸，從廠外運(yùn)至裝卸站，通過卸車鶴管連接槽車底部的卸料管口，由輸送泵將原料轉(zhuǎn)至新建甲苯罐儲(chǔ)存。槽車與儲(chǔ)罐共用尾氣平衡管并匯總至廠區(qū)的尾氣總管，送至廢氣焚燒爐進(jìn)行焚燒處理。

甲苯罐 (TK-101)設(shè)置氮封，為固定頂儲(chǔ)罐，容積為 50m3；尺寸為 Φ3400×6000；材質(zhì)為S30408；操作壓力為1.5～2kPa（G）；設(shè)計(jì)溫度為20～40℃；設(shè)計(jì)壓力為-0.5/6 kPa（G）；設(shè)計(jì)溫度為100℃。

3.2 甲苯罐分析

采用引導(dǎo)詞多、少等，工藝參數(shù)流量、液位、溫度、壓力等形成HALOPA分析偏差。當(dāng)偏差為無流量時(shí)，考慮進(jìn)料閥門故障關(guān)閉，會(huì)造成無法裝卸，但無安全影響；考慮出料泵故障無法運(yùn)行，會(huì)造成儲(chǔ)罐液位升高，影響生產(chǎn)，有效安全措施為設(shè)置雷達(dá)與壓差二套高液位報(bào)警系統(tǒng)。以此類推，分別考慮流量大小，液位高低，溫度高低，壓力大小、逆流、污染組分、破裂泄漏、設(shè)備完整性、不正常操作、檢維修、以往事故、人為因素等偏差。從人員、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境等多個(gè)方面考慮偏差導(dǎo)致的后果以及現(xiàn)有預(yù)防措施，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。具體可見表1與表2。

表1 甲苯罐HAZOP分析記錄表示意

表2 甲苯罐LOPA分析記錄表示意

根據(jù)HALOPA分析，儲(chǔ)罐通過氮封系統(tǒng)精確控制。當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時(shí)，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當(dāng)罐內(nèi)壓力升高，接近儲(chǔ)罐壓力設(shè)定值3.5kPa的過程中，泄壓閥門逐漸打開，向廢氣總管釋放尾氣，使罐內(nèi)壓力保持在接近儲(chǔ)罐壓力設(shè)定值而不上升，降至儲(chǔ)罐壓力設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)儲(chǔ)罐出液閥開啟，儲(chǔ)罐放料時(shí)，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降低，供氮?dú)忾y開啟，向儲(chǔ)罐內(nèi)注入氮?dú)?，使罐?nèi)壓力保持在接近儲(chǔ)罐壓力設(shè)定值而不下降，升至供儲(chǔ)罐壓力設(shè)定值2.5kPa時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉。

儲(chǔ)罐設(shè)固定式消防冷卻水系統(tǒng)，每座儲(chǔ)罐均設(shè)置液位指示，并按建議要求高高液位報(bào)警，聯(lián)鎖關(guān)閉罐進(jìn)料入口緊急切斷開關(guān)閥，信號(hào)進(jìn)SIS系統(tǒng)，低低液位停裝車泵，信號(hào)進(jìn)入DCS系統(tǒng)。罐區(qū)附近15m內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w探測(cè)自動(dòng)分析濃度超限報(bào)警裝置，監(jiān)視有毒氣體濃度并將信號(hào)傳到控制室和消防站以便采取應(yīng)急措施。按HALOPA方法分析，在采取相關(guān)建議措施后，該儲(chǔ)罐工藝過程的安全措施可靠，風(fēng)險(xiǎn)降至可以接受的程度。

4 結(jié)語(yǔ)

將HALOPA分析方法應(yīng)用于罐區(qū)的安全評(píng)價(jià)中，可以使分析人員對(duì)于單元中的工藝過程及設(shè)備有深入了解；對(duì)于單元中的危險(xiǎn)有更透徹的認(rèn)識(shí)；對(duì)應(yīng)采取的措施有更明確方向；從而量化主要危險(xiǎn)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，保證被控設(shè)備處于安全狀態(tài)，同時(shí)，增強(qiáng)員工安全防范意識(shí)，加強(qiáng)罐區(qū)的日常生產(chǎn)與維護(hù)。HALOPA分析已經(jīng)被認(rèn)為是罐區(qū)安全評(píng)價(jià)的有效方法，可以將危險(xiǎn)消滅在項(xiàng)目實(shí)施早期，為操作指導(dǎo)提供有用資料。