化工设备安全评价与管理措施
化工生产的特点是易燃、易爆、高温、高压。随着工业化生产规模的扩大,工艺技术的不断更新,新设备、新材料、新型催化剂及高效节能设备越来越多地被用于化工生产装备中,使得装置的规模越来越大,自动化程度越来越高。化工的生产及围绕煤、天然气为原料的化工生产设备大致如下:气化炉、废热锅炉、反应塔、换热器、压缩机、泵、合成氨装置等。
目前国内上的化工单套设备在千吨级以上,乙烯生产装置单套也在100万吨以上。装置规模的大型化,对化工配套设备的安全评价技术和方法的要求也日益复杂。有效的安全评价可以掌握系统发生风险的可能性及其危害程度,使生产过程中发生事故的可能性和后果的严重程度大大降低。
一、概述
目前我国安全评价共分4大类:安全预评价、安全验收评价、安全现状评价、专项安全评价。
对于我国化工工程项目来说,政府的要求在项目的可行性研究阶段需要进行安全预评价,以确保项目的“三同时”工作,安全预评价工作主要是给初步设计提出指导性意见或建设性见,预测项目可能的危险、有害因素,评估风险的大小,提出安全对策,措施以将风险水平控制在安全等级。所以安全预评价工作重在预测性。
安全验收评价主要针对化工生产设备的特点和运行情况,通过对化工建设项目的设施、设备、实际运行状况及管理状况的安全评价,查找该建设项目投产后存在的危险、有害因素,确定其程度,提出合理可行的安全对策、措施及建议,重点在于复核其适应性。
安全现状评价目前国内主要是结合危险化学品安全生产许可证制度要求进行的,主要是从人-机、物、料、环境等方面综合考虑企业的情况,给予设备安全生产的运行状态以综合性的结论,大部分企业目的在于取得安全生产许可证。
二、化工设备安全评价的重点
根据化工生产的特点,目前我们在进行化工设备安全评价时应重点关注以下几个方面:
1.化工生产设备的资料准备和分析
化工生产设备有其特殊性,需要充分收集相关资料,
2.选择评价方法和评价软件
化工生产的特点体现现代的工业化生产,自动化程度高,具有连续性,装置高度密集,所以选择合理、科学、有效的安全评价方法和选择安全评价软件是必不可少的工作之一。在化工安全评价中,可以根据不同的评价对象、不同生产设备的寿命期和不同的评价目的,选择安全评价方法。如对单个设备的故障分析,采用故障类型及影响分析可以取得较好的效果;在进行化工安全评价时,安全评价工程师除了应具备对化工设备基本的安全分析基础知识,熟知常用的化工安全评价方法外,还应该能借助一些成熟的安全性评价软件分析,比如dnv的leak、safetyⅱ,将各种有效的评价方法有机结合在一起,计算故障的频率和事故的后果严重度,进而计算出事故的风险程度。
3.评价的重点内容和突出环节
化工生产的特点是易燃、易爆,所以在化工设备的安全评价中,安全对策的基本思路也是防止、减少火灾、爆炸的发生,控制和扑灭火灾而采取各种对策。具体评价重点包括:
(1)总图布置评价。对总图布置进行评价时,要考虑风向、地形标高、平面布局与安全防火的关系,明火与可燃气源的关系,重要设备的重点保护,同时还要考虑总体布局要适应应急救援的要求。
(2)设备装置评价。对设备装置进行安全评价应包括对化工生产过程中危险源的识别、危险物料的识别、危险化学反应的识别和危险单元的识别;按生产单元对工艺生产设备的危险进行定量评价,以确定单元的危险度和需要的安全防护措施;采用hazop或对设备rbi分析方法进行危险性分析。
三、设备的危险性主要包括:
一)、泄漏和静电。设备和管道在正常操作下不严密会产生泄漏,如泵、压缩机等动设备及阀门、法兰、取样口、放凝口等静设备都可能发生泄漏,引发爆炸事故。
二)、超温、超压。可能导致设备超温、超压的原因包括:活性物质激烈反应引发的内部爆炸、被外部火灾包围导致机械强度降低或爆炸、设备腐蚀穿孔、机械破坏、设备和管道内物料流速过快或电荷积聚,产生静电,发生爆炸等。
评价时要特别注意:
1)、高温高压的设备事故几率较高。在含腐蚀性物质多,在生产过程中容易穿孔,导致破坏泄漏,例如中化工设备德士古气化炉、合成塔。
2)、与设备相连口径管道连接处容易发生机械破坏。
3)可燃气体燃烧设备的安全性是重点监控对象。
三)、火灾。
在评价中要对可燃性气体重点关注,可燃性气体一旦发生大量泄漏后容易大范围地扩散,在有些地方可燃性气体易于积聚,泄漏气体遇火源将会发生爆炸,通常发生大面积的泄漏的破坏几率是比较低的,但破坏损失的严重程度较大,对于少量泄漏也要关注,特别是对co、h2等物质。因此,评价时应重点考虑现场的安全泄漏检测手段。
所有与易燃、易爆装置连通的惰性气体、助燃气体的输送管道,均应设置防止易燃、易爆物质窜入的设施,但不宜单独采用向阀。
因反应物料爆聚、分解造成超温、超压,可能引起火灾、爆炸危险的设备,应设置自动和手动紧急泄压排放处理槽等设施。
应在可燃气体(蒸汽)的放空管出口处设置阻火器,在便于操作的地方设置截止阀,以便在放空管出口处着火时,切断气源灭火。放空管最低处应装设灭火管接头。
四、主要评价的设备
a、可燃性气体燃烧设备。如德士古气化炉装置生产过程技术复杂,危险性大。装置界区内有多种易燃、易爆、有毒、有害介质。如co、h2s、等。要保证燃烧的安全性,本装置采用了先进的集散控制系统及自动调节、报警、安全联锁。
如:气化炉安全联锁,先进行系统初始化,再进行系统复位将阀门开关到位,在依次进行操作。
烧嘴冷却水泵联锁,防止水泵故障烧坏德士古烧嘴,运行泵故障时备用泵能及时启动供应烧嘴冷却水。
锁斗逻辑联锁,保证锁斗能按程序控制及时安全的将渣水排放到渣池。
采用了氮封技术,在开停车时,必须进行氮气置换,使系统中氧气或可燃性气体含量合格,防止爆炸或火灾事故。
同时配有阻止可燃性气体输送部分回火,有燃烧安全防护装置如安全阀、截止阀,配置点火装置、火炬安全排放系统,
设置超温、超压等检测仪表、报警(声、光)和安全联锁装置等设施。事故状态下的连锁控制系统如氧煤比高跳车,
设有紧急事故“关”按钮
所有自动控制系统,应同时并行设置手动控制系统。
b.加热炉。对于加热炉,要对炉管破坏可能造成的危害进行安全分析。对于炉内炉管破坏造成的火灾,因为蒸汽灭火系统可以及时扑灭,评价时要考虑是否安装蒸汽灭火系统及阀门切断系统,保护炉内发生火灾时不会发生可燃性气体喷出炉外火灾。
c.塔和反应器。对于化工生产来说,塔和反应器是其关键设备,评价时要考虑塔和反应器发生的几率和破坏的严重程度。
对于静止设备的压力容器,是安全评价的重要部分,要有压力容器台帐需复查生产单位的资质,生产单位有无按规定及时进行压力容器年检,正确评定安全等级,
1、隐患的原因分析,包括介质对设备材料的影响、腐蚀机理、进行强度校核。
2、检查中容器的选点部位是否不合理。
3、出现隐患后的检修及整改方案须由有资质单位制订或上报认可。
4、附属安全阀是否定期校验,保证开关灵活,不得超压。
5、进行是否是重大危险源的评定,如是,许建立紧急预防预案
d.各类压缩机。对于各类压缩机,要考虑泄漏的可能性,因此,安全评价时应考虑安全检测设施的配套和适用性。按设备的安全管理规定,配置超压、异常事故的安全防护装置。
e.设备内爆及管道破裂。化工生产由于高温、高压,许多反应其压力高达上千帕,压力高,运行过程中要防止设备发生内爆形成的破坏,在评价时应考虑泄压的厂房设备和抑爆措施。对于管道,要考虑一旦发生破裂,可燃介质大量泄漏,形成爆炸性空间的可能性。
f、储运设施的评价。对储运设施要重点考虑,特别是危险性气体的罐区和装卸站等。要设置合理的安全距离,要有防止危险发生的各类应急预案。
g、公用工程系统设备的评价。公用工程中的水、电、气、风在化工生产中也非常重要,对蒸汽的供应能力、风的供应能力,火炬泄放能力和负荷、发生事故时的影响均要进行安全分析和评价。
h、设备电气的安全评价。电气的安全分析应重点考虑双电源问题、主接线问题、电气设备选型问题、保护(过流保护、过压保护、扰动保护等)问题、停电状态下各种安全连锁启用大机组安全问题、过电压问题、防雷、防静电问题、变电站设置和负荷率的安全分析等。
安全管理措施
首先,要从设备本身设计努力做到本质安全型,将事故的发生降至最低。这需要涉及到各专业设计,因为每个专业自身的设计技术都存在自身的安全技术
设计项目均要有《职业安全卫生专篇》,生产设备的安全卫生设计按《生产设备卫生设计总则》(gb5083-)执行,电气设备设计按《电气设备安全设计导则》(gb4064-)执行。
对引进的新工艺、新设备进行安全可靠性审核。
其次, 加强设备部门职责:
1)加强对设备动力装置及工业建筑物、构筑物的安全管理。
2)按时对工业建筑物、构筑物、超重机械、锅炉、压力容器、高压管件、气瓶、热力管网和安全装置的定期检测、检验、校验工作。
3)制度或审定有关设备制造、改造方案和组织编制大、中修项目的安全措施计划,并确保实施。
4)在计划和布置检修任务时,同时计划和布置安全措施。
5)组织按时实现安全技术措施计划和隐患整改措施。
6)及时进行设备事故调查、统计、上报,参加有关重大事故的处理。
再次,控制泄漏与加强技术素质管理
从经验统计,防止物料泄漏与空气混合达到爆炸极限,是日常巡检的重要工作。也是降低火灾、爆炸危险性的一项根本措施。
加强技术素质管理,经常进行岗位技术练兵和事故应急预案演练,提高
处理险情的果断性,尽最大可能减少因人为失误而导致的事故,是维护设备安全运行的这样保证。
最后,设立救灾、控灾设施系统,即消防保护系统。这一系统只是被动防火,以减少损失。并成立重大设备事故应急预防小组,将重大危险源分危险级别进行监控。
结束语
从化工设备的安全评价可看出,设备的火灾、爆炸风险主要取决于工艺过程中所涉及的物料性质、操作参数(包括压力、温度等)以及相应的安全仪表设施的配备和维护使用情况。从安全管理的角度看,操作者的操作技能水平和责任心权重较大,不可忽视。因此,为有效控制化工设备的火灾、爆炸风险,在确保各种安全装置设施齐全好用的前提下,企业需要关注各类作业人员素质的培养和锻炼。
