工藝工程安全設計的基本原則
(1)工藝安全設計管理(PSDM)體系建立及升級
HD設計院根據國家法規以及國際上的良好實(shí)踐,依據工藝安全成熟度階梯,能夠協(xié)助企業(yè)在不同的基礎之上,完成工藝安全管理體系的建立和提升,并可檢查或輔導,并進(jìn)行PSDM內訓,提高管理意識和水平。
(2)工藝安全管理(PSDM)設計體系審計
HD設計院具有多名多年經(jīng)驗的設計和咨詢(xún)顧問(wèn),根據國家法規以及國際上的良好實(shí)踐,發(fā)現企業(yè)工藝安全管理系統本身的缺陷,以及在執行過(guò)程中存在的不足,及時(shí)采取必要的改進(jìn)措施完善工藝安全管理系統,達到持續改進(jìn)的目的。
(3)工藝危害分析
HD設計院擁有豐富的工藝危害分析經(jīng)驗,曾經(jīng)服務(wù)過(guò)數百家化工領(lǐng)先企業(yè),采用HAZOP, HD-7Model,HD-PSDM ,What-if等專(zhuān)業(yè)分析方法對裝置中的風(fēng)險進(jìn)行識別和評估,HD設計院設計咨詢(xún)師并幫助企業(yè)建立符合最低合理可行原則的工藝安全改進(jìn)方案。
(4)布局安全分析
布局全分析
企業(yè)工廠(chǎng)布局的安全問(wèn)題是工藝安全設計的重要部分,不僅對建成投產(chǎn)后的生產(chǎn)有很大關(guān)系,而且會(huì )影響到企業(yè)工廠(chǎng)整體安全。HD設計院設計咨詢(xún)師通過(guò)工藝計算,后果模擬等方法,確保安全距離,以及布局的合理性、有效性、安全性。
(5)粉塵安全測試及反應熱評估
HD設計院對粉塵的安全特性進(jìn)行測試,確保風(fēng)險級別和燃爆條件。例如,MIE,MIT,Pmax,Kst,LEL/UEL。以及反應熱評估,例如根據實(shí)驗測得的Tp,MTT,TD24,MTSR確定反應工藝危險度。
(6)開(kāi)車(chē)前安全檢查
HD設計院協(xié)助客戶(hù)在設施啟動(dòng)前,對企業(yè)的實(shí)際工況、設備設施等進(jìn)行安全檢查及驗證,進(jìn)行開(kāi)車(chē)前的技術(shù)支持,編制開(kāi)車(chē)方案的安全措施,HD設計院設計咨詢(xún)師協(xié)助企業(yè)在新設備或者檢修后的開(kāi)車(chē)前,能夠安全的啟動(dòng),確保生產(chǎn)安全。
(7)安全要求規格書(shū)
HD設計院設計咨詢(xún)師編制安全要求規格書(shū)(SRS)是SIS全生命周期最重要的活動(dòng)之一。HD設計院為SIS系統設計、邏輯控制器的硬件集成和軟件組態(tài)、安裝和調試,以及開(kāi)車(chē)運行等提供工程實(shí)施準則。
(8)定量風(fēng)險分析
定量風(fēng)險分析(QRA)在化工工藝工業(yè)方面深得廣泛應用、接受,HD設計院能夠更好地幫助企業(yè)了解與分析潛在工藝安全事件的風(fēng)險頻率及可能產(chǎn)生的后果。
通過(guò)不斷積累各類(lèi)流程工業(yè)領(lǐng)域(從地下開(kāi)采、海上平臺、LNG液化與接收終端、到煉化裝置)的定量風(fēng)險分析經(jīng)驗,HD設計院幫助企業(yè)在裝置的全生命周期內,更好地理解企業(yè)所面對的風(fēng)險,并實(shí)施有效風(fēng)險管理。
(9)安全儀表系統SIL評估
SIL定級:為了確定儀表安全相關(guān)系統(SIS)的安全性和可靠性,也就是確定其實(shí)現功能的安全能力,對過(guò)程工藝進(jìn)行評估,確定其安全完整性等級(SIL)。
SIL驗證(驗算):對于裝置進(jìn)行了HAZOP和SIL定級之后,HD設計院得到了對應SIF需達到需要降低多少風(fēng)險,通過(guò)驗算,確認經(jīng)過(guò)設計、安裝之后所構成的SIF是不是達到了當初所要求的風(fēng)險降低能力。
物料危險性的描述
物料危險性通??梢杂梦锪习踩珨祿磉M(jìn)行描述,主要內容如下:一般火災危險特性:閃點(diǎn)、引燃溫度、爆炸極限、相對密度、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、水溶性?;馂奈kU性分類(lèi)(見(jiàn)GB50160/GBJ16)對健康的危害性:工作場(chǎng)所有害物質(zhì)最高允許濃度(見(jiàn)TJ36),急性毒性(LC50或LD50)及發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況及后果、致癌性。毒物危害程度分級(見(jiàn)GB5044)。
反應性危險:環(huán)境條件下的穩定性、與水反應的劇烈程度、對熱或機械沖擊的敏感性。
反應性危險等級(參考NPPA704) 儲運要求。事故撲救方法、應急措施。
過(guò)程條件
正常生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是各工藝參數的相對平衡。任一參數超范圍的變化,平衡就被打破,可能導致事故。如何對過(guò)程條件進(jìn)行控制和調節,一旦失控如何緊急處置以減少和避免損失。
各種反應,包括主反應、副反應,以及可能發(fā)生的有害反應、防止有害反應的發(fā)生。采用優(yōu)化軟件對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和調節。
組合操作單元間銜接
石油化工裝置實(shí)際是若干工藝操作單元的組合。如何實(shí)現單元間的安全銜接,避免相互干擾;某單元處理事故或故障時(shí),如何進(jìn)行隔離,其它單元如何進(jìn)行維持,如何平穩停車(chē)。聯(lián)合裝置是若干原概念裝置的組合,資產(chǎn)密度相對加大,尤其要在工藝系統設計上處理好銜接。
連續散發(fā)可燃、有毒氣體、粉塵或酸霧的生產(chǎn)系統,應設計成密閉的,并設置除霧、除塵或吸收設施。低沸點(diǎn)可燃液體、有毒液體或能與空氣中的氧氣、水發(fā)生氧化、分解、自聚反應或變質(zhì)時(shí),應采用惰性氣體密封,應有防腐的工藝措施。
減少危險介質(zhì)進(jìn)入火場(chǎng)
在滿(mǎn)足生產(chǎn)平穩前提下,盡量縮短物料在設備內的停留時(shí)間,選用存液量少的分餾設備。對大型設備底部、大排量泵、高溫(≥閃點(diǎn),≥自燃點(diǎn))泵入口、排量大于8m3/h液化烴泵入口、液化烴鑵出口,均應考慮事故隔離閥,事故時(shí)緊急切斷,以減少事故外泄量。
氣體火災的最好撲救方法是切斷氣源。因此,氣體加工裝置邊界可燃氣體管應設事故隔離閥。
設備的超壓保護
GB150和壓力容器安全技術(shù)監規程都要求壓力容器設超壓保護;正排量泵及有超壓保護要求的設備均應有安全泄壓設施。介質(zhì)腐蝕、結焦、凝堵使安全閥失效時(shí),應考慮安全閥爆破片組合使用,或設蒸氣掩護、蒸汽(或電)伴熱。對有突然超壓的設備,受熱壓力急劇升高的設備,還應設自動(dòng)泄壓或導爆筒、爆破片組合設施。
可燃介質(zhì)安全閥泄壓應進(jìn)入火炬系統,由于泄放物夾帶液體,裝置應設分液罐;放火炬總管應能處理任何單個(gè)事故最大排放量。石化裝置的放空火炬排放中事故。液化烴類(lèi)設備和管道放空應進(jìn)入火炬系統。毒性、腐蝕性介質(zhì)泄放應進(jìn)行無(wú)害化處理。設備和管道排凈應密閉收集。
吹掃和置換
開(kāi)停工裝置內設備和管道的吹掃和置換為安全開(kāi)停工及檢修創(chuàng )造條件。吹掃不凈,不完善的吹掃系統,不合要求的吹掃介質(zhì)會(huì )為火災創(chuàng )造條件。固定吹掃系統應有防止危險介質(zhì)反串的措施。
與系統的隔離
進(jìn)出裝置的危險物料均應在邊界處設切斷閥,并在裝置側裝“8”字盲板,防止裝置火災或停工檢修時(shí)相互影響。處理可燃、有毒介質(zhì)的設備,在裝置運行中需要切斷進(jìn)行檢修清理時(shí),應設雙閥或閥加盲板。
公用工程供應
供水中斷時(shí),冷卻系統應能維持正常冷卻10min以上。其它象燃料、儀表用風(fēng)應考慮事故供應源或事故儲備量。
非常工況處理
裝置開(kāi)停工、事故停車(chē)極易發(fā)生火災等事故。工藝系統不只提供正常操作程序,還應提出開(kāi)、停工程序和停水、停電等情況下停車(chē)步驟,保證生產(chǎn)全過(guò)程都是有序的。如石化大型裝置的事故預案。
工藝設備安全設計
工藝設備是實(shí)現工藝過(guò)程的主體,所有單個(gè)操作過(guò)程都通過(guò)特定設備來(lái)完成,因此,設備的可靠性對裝置安全生產(chǎn)至關(guān)重要。設備設計的主要方面包括制造材料、機械設計、制造工藝和過(guò)程控制系統。
材料選用
應熟知工藝過(guò)程、外部環(huán)境、故障模式、材料加工性能。腐蝕是導致設備破壞和火災的重要因素,應合理選用耐蝕材料和腐蝕裕量。
機械設計
應能滿(mǎn)足苛刻溫度壓力條件下對設備產(chǎn)生的應力要求。特別注意容器上的動(dòng)力裝置產(chǎn)生的振動(dòng)荷載和由于溫度壓力的周期性改變產(chǎn)生的交變荷載。高溫高壓熱壁反應器的應力分折。大型往復壓縮機的管道采用(API618。3.3)節規范壓力脈動(dòng)聲學(xué)摸似計算及分折、采用故障診斷技術(shù)等。
設備制造
設計中最重要的是對設備材料質(zhì)量控制程序和制造過(guò)程的質(zhì)量程序作出判斷,證實(shí)制造符合設計要求。設計中應注意其他評估出來(lái)的安全問(wèn)題。