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踐,依據工藝安全成熟度階梯,能夠協助企業在不同的基礎之上,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驗的設計和咨詢顧問,根據國家法規以及國際上的良好實踐,發現企業工藝安全管理系統本身的缺陷,以及在執行過程中存在的不足,及時采取必要的改進措施完善工藝安全管理系統,達到持續改進的目的。
(3)工藝危害分析
HD設計院擁有豐富的工藝危害分析經驗,曾經服務過數百家化工領先企業,采用HAZOP, HD-7Model,HD-PSDM ,What-if等專業分析方法對裝置中的風險進行識別和評估,HD設計院設計咨詢師并幫助企業建立符合最低合理可行原則的工藝安全改進方案。
(4)布局安全分析
布局全分析
企業工廠布局的安全問題是工藝安全設計的重要部分,不僅對建成投產后的生產有很大關系,而且會影響到企業工廠整體安全。HD設計院設計咨詢師通過工藝計算,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行測試,確保風險級別和燃爆條件。例如,MIE,MIT,Pmax,Kst,LEL/UEL。以及反應熱評估,例如根據實驗測得的Tp,MTT,TD24,MTSR確定反應工藝危險度。
(6)開車前安全檢查
HD設計院協助客戶在設施啟動前,對企業的實際工況、設備設施等進行安全檢查及驗證,進行開車前的技術支持,編制開車方案的安全措施,HD設計院設計咨詢師協助企業在新設備或者檢修后的開車前,能夠安全的啟動,確保生產安全。
(7)安全要求規格書
HD設計院設計咨詢師編制安全要求規格書(SRS)是SIS全生命周期最重要的活動之一。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、安裝和調試,以及開車運行等提供工程實施準則。
(8)定量風險分析
定量風險分析(QRA)在化工工藝工業方面深得廣泛應用、接受,HD設計院能夠更好地幫助企業了解與分析潛在工藝安全事件的風險頻率及可能產生的后果。
通過不斷積累各類流程工業領域(從地下開采、海上平臺、LNG液化與接收終端、到煉化裝置)的定量風險分析經驗,HD設計院幫助企業在裝置的全生命周期內,更好地理解企業所面對的風險,并實施有效風險管理。
(9)安全儀表系統SIL評估
SIL定級:為了確定儀表安全相關系統(SIS)的安全性和可靠性,也就是確定其實現功能的安全能力,對過程工藝進行評估,確定其安全完整性等級(SIL)。
SIL驗證(驗算):對于裝置進行了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險,通過驗算,確認經過設計、安裝之后所構成的SIF是不是達到了當初所要求的風險降低能力。
物料危險性的描述
物料危險性通常可以用物料安全數據表進行描述,主要內容如下:一般火災危險特性:閃點、引燃溫度、爆炸極限、相對密度、沸點、熔點、水溶性。火災危險性分類(見GB50160/GBJ16)對健康的危害性:工作場所有害物質最高允許濃度(見TJ36),急性毒性(LC50或LD50)及發病狀況、慢性中毒患病狀況及后果、致癌性。毒物危害程度分級(見GB5044)。
反應性危險:環境條件下的穩定性、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。
過程條件
正常生產過程的實質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。如何對過程條件進行控制和調節,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,以及可能發生的有害反應、防止有害反應的發生。采用優化軟件對生產過程進行控制和調節。
組合操作單元間銜接
石油化工裝置實際是若干工藝操作單元的組合。如何實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,如何進行隔離,其它單元如何進行維持,如何平穩停車。聯合裝置是若干原概念裝置的組合,資產密度相對加大,尤其要在工藝系統設計上處理好銜接。
連續散發可燃、有毒氣體、粉塵或酸霧的生產系統,應設計成密閉的,并設置除霧、除塵或吸收設施。低沸點可燃液體、有毒液體或能與空氣中的氧氣、水發生氧化、分解、自聚反應或變質時,應采用惰性氣體密封,應有防腐的工藝措施。
減少危險介質進入火場
在滿足生產平穩前提下,盡量縮短物料在設備內的停留時間,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,≥自燃點)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。介質腐蝕、結焦、凝堵使安全閥失效時,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,還應設自動泄壓或導爆筒、爆破片組合設施。
可燃介質安全閥泄壓應進入火炬系統,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。液化烴類設備和管道放空應進入火炬系統。毒性、腐蝕性介質泄放應進行無害化處理。設備和管道排凈應密閉收集。
吹掃和置換
開停工裝置內設備和管道的吹掃和置換為安全開停工及檢修創造條件。吹掃不凈,不完善的吹掃系統,不合要求的吹掃介質會為火災創造條件。固定吹掃系統應有防止危險介質反串的措施。
與系統的隔離
進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相互影響。處理可燃、有毒介質的設備,在裝置運行中需要切斷進行檢修清理時,應設雙閥或閥加盲板。
公用工程供應
供水中斷時,冷卻系統應能維持正常冷卻10min以上。其它象燃料、儀表用風應考慮事故供應源或事故儲備量。
非常工況處理
裝置開停工、事故停車極易發生火災等事故。工藝系統不只提供正常操作程序,還應提出開、停工程序和停水、停電等情況下停車步驟,保證生產全過程都是有序的。如石化大型裝置的事故預案。
工藝設備安全設計
工藝設備是實現工藝過程的主體,所有單個操作過程都通過特定設備來完成,因此,設備的可靠性對裝置安全生產至關重要。設備設計的主要方面包括制造材料、機械設計、制造工藝和過程控制系統。
材料選用
應熟知工藝過程、外部環境、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
應能滿足苛刻溫度壓力條件下對設備產生的應力要求。特別注意容器上的動力裝置產生的振動荷載和由于溫度壓力的周期性改變產生的交變荷載。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)節規范壓力脈動聲學摸似計算及分折、采用故障診斷技術等。
設備制造
設計中最重要的是對設備材料質量控制程序和制造過程的質量程序作出判斷,證實制造符合設計要求。設計中應注意其他評估出來的安全問題。