單新新

(中海石油(中國(guó))有限公司秦皇島32-6作業(yè)公司，天津 300459)

浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置(FPSO)是集原油、生產(chǎn)水和天然氣的處理、原油存儲(chǔ)及人員居住于一體的船舶。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布局緊湊，遠(yuǎn)離陸地，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故后，僅由FPSO人員自行應(yīng)急處理。本文針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)系數(shù)較高的天然氣儲(chǔ)罐進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，識(shí)別引發(fā)天然氣儲(chǔ)罐火災(zāi)、爆炸事故的設(shè)備因素和人為因素，量化計(jì)算事故造成人員傷害和設(shè)備損失的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果。

1 HAZOP、LOPA和QRA的綜合應(yīng)用

1.1 HAZOP、LOPA和QRA方法簡(jiǎn)介

危險(xiǎn)與可操作性研究(HAZOP)是對(duì)危險(xiǎn)與可操作性問題進(jìn)行詳細(xì)識(shí)別的過程，辨識(shí)潛在偏離設(shè)計(jì)目的的偏差，分析其可能的原因并評(píng)估相應(yīng)的后果[1]。該方法優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)便易行，可涵蓋各種可能的異常工況，但分析結(jié)果受人員的主觀因素影響。

保護(hù)層分析(LOPA)是一種半定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，通過初始事件頻率、后果嚴(yán)重程度和獨(dú)立保護(hù)層失效頻率的乘積大小來辨識(shí)場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)。該方法幫助安全人員決定風(fēng)險(xiǎn)是否滿足最低合理可行(ALARP)，幫助安全人員作出下一步計(jì)劃。但該方法是一種簡(jiǎn)化的半定量的風(fēng)險(xiǎn)分析方法，并不適用于所有情況[2]。

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(QRA)是對(duì)某一設(shè)施或作業(yè)活動(dòng)中發(fā)生事故頻率和后果進(jìn)行定量分析[3]。該方法通過數(shù)據(jù)，計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果，能夠準(zhǔn)確評(píng)價(jià)系統(tǒng)所需承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的大小，但分析過程復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)。

1.2 基于HAZOP、LOPA和QRA的綜合風(fēng)險(xiǎn)分析

HAZOP分析，給出該系統(tǒng)或工藝發(fā)生的偏差，導(dǎo)致的后果及已有的安全措施。在HAZOP分析的基礎(chǔ)上，LOPA分析方法通過該風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生概率、后果嚴(yán)重程度和獨(dú)立保護(hù)層失效概率，從而確定該風(fēng)險(xiǎn)因素是否ALARP。在LOPA分析的基礎(chǔ)上，對(duì)不可接受的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生事故后果進(jìn)行定量計(jì)算，QRA分析得出該因素引發(fā)事故的后果。

2 基于HAZOP、LOPA和QRA的綜合風(fēng)險(xiǎn)分析在天然氣儲(chǔ)罐中的應(yīng)用

2.1 天然氣儲(chǔ)罐簡(jiǎn)介

渤海某FPSO是對(duì)原油進(jìn)行油、氣、水三相分離。分離出的天然氣經(jīng)過冷卻、脫水洗滌，另一部分為廢熱回收鍋爐、惰氣發(fā)生器等提供燃料；一部分經(jīng)加壓、再脫水洗滌、加熱，為主機(jī)提供燃料。

該儲(chǔ)罐工作壓力為 3.65 MPa，工作溫度為 40 ℃，處于日常吊裝的覆蓋區(qū)域內(nèi)，且附近是介質(zhì)為原油、天然氣的壓力儲(chǔ)罐，當(dāng)該儲(chǔ)罐發(fā)生異常后，會(huì)引發(fā)次生災(zāi)害。

2.2 HAZOP分析

表1是天然氣儲(chǔ)罐HAZOP分析結(jié)果。分析得出：天然氣儲(chǔ)罐可能會(huì)出現(xiàn)液位異常降低、低壓和高處墜物等后果。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和儀控設(shè)備SIL等級(jí)，需對(duì)表2中風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行LOPA分析。

表1 HAZOP分析

表2 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及對(duì)應(yīng)場(chǎng)景分析表

2.3 LOPA分析

對(duì)表2中的4個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行LOPA分析，確定保護(hù)措施是否可以起到預(yù)防事故的目的，從而將事故概率降低到ALARP。

表3是針對(duì)4項(xiàng)不可接受的4項(xiàng)場(chǎng)景進(jìn)行LOPA半定量分析，有3項(xiàng)場(chǎng)景的事故發(fā)生概率不需要采取行動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)就能夠控制在合理范圍內(nèi)。但是吊裝作業(yè)一項(xiàng)場(chǎng)景，還需采取安全措施。

2.4 QRA分析

表3是天然氣儲(chǔ)罐LOPA分析結(jié)果，吊裝事故是需要關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)。在LOPA分析的基礎(chǔ)上，引用《化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中公式，從垂直方向噴射火、水平方向噴射火和蒸汽云爆炸(TNO模型)對(duì)儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏后果進(jìn)行定量計(jì)算，將事故造成的傷害進(jìn)行量化計(jì)算，用數(shù)值有效地證明現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的大小。

發(fā)生吊裝事故后，造成天然氣發(fā)生火災(zāi)或爆炸，對(duì)儲(chǔ)罐斜上方 7 m 處的吊車司機(jī)造成傷害；對(duì)同一水平面 5 m 處的燃料氣調(diào)儲(chǔ)罐造成水平方向熱輻射；發(fā)生爆炸后對(duì)對(duì)距離最近的燃料氣調(diào)儲(chǔ)罐造成影響。后果影響如表4。

表3 LOPA分析

表3(續(xù))

表4 吊裝事故后造成的影響

1)從表4看出，吊車司機(jī)接收到的熱輻射通量為 54.17 kW/m2，根據(jù)《化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中表H.2(不同熱輻射強(qiáng)度造成的傷害和損壞表)可知，對(duì)人員的傷害為 10 s 內(nèi)1%死亡、1 min 內(nèi)100%死亡。

2)從表4看出，介質(zhì)為天然氣的燃料氣調(diào)儲(chǔ)罐接收到的水平方向熱輻射通量為 28.8 kW/m2，根據(jù)《化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中表H.2可知，已經(jīng)超過在無火焰，長(zhǎng)時(shí)間輻射下木材燃燒的最小能量，也會(huì)造成該調(diào)儲(chǔ)罐損壞。

3)從表4看出，介質(zhì)為天然氣的燃料氣調(diào)儲(chǔ)罐接收到的爆炸超壓為 202.65 kPa，根據(jù)《化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中表H.3(超壓對(duì)建筑物的影響)可知，會(huì)造成燃料氣調(diào)儲(chǔ)罐完全破壞。

3 結(jié)束語

對(duì)天然氣儲(chǔ)罐從HAZOP定性分析，到LOPA半定量分析，最后QRA對(duì)泄漏后果定量計(jì)算，為FPSO以后安全工作、隱患排查等提供了理論指導(dǎo)。

1)采用HAZOP進(jìn)行定性分析，能夠清楚該儲(chǔ)罐存在的危險(xiǎn)，對(duì)存在的風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)控措施有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)；

2)對(duì)HAZOP小組討論需關(guān)注的4項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行初始事件、后果和現(xiàn)有的保護(hù)措施進(jìn)行LOPA分析，得出僅有吊裝作業(yè)需要采取行動(dòng)的安全措施；

3)對(duì)因吊裝作業(yè)引發(fā)的事故進(jìn)行QRA分析，得出對(duì)附近的人員、設(shè)備都會(huì)造成嚴(yán)重的影響，從而提高現(xiàn)場(chǎng)日常作業(yè)中風(fēng)險(xiǎn)分析的全面性和準(zhǔn)確性。