输油气站场HAZOP分析方法及其应用_工程实践

摘要

摘要：HAZOP(危险及可操作性分析)是对装置的设计和操作进行危害识别的有效手段，但目前该方法在输油气站场的工艺危害分析方面的应用尚需进一步深入和规范。为此，在对HAZOP的原理

摘要：HAZOP(危险及可操作性分析)是对装置的设计和操作进行危害识别的有效手段，但目前该方法在输油气站场的工艺危害分析方面的应用尚需进一步深入和规范。为此，在对HAZOP的原理和工作流程进行简要介绍的基础上，结合某输气站的具体实例，对HAZOP方法及其在输气站场危害识别及评价中的应用进行了分析和探讨，提出了增加安全设施、调整X-艺流程等相关改进措施及建议。这些建议及要求能够促使操作人员对于单元中的工艺过程及设备有更加深入的了解，以增强职工安全防范意识，且HAZOP的分析结果为设备设施的日常生产与维护以及装置的安全管理也提供了参考。

关键词：输油气站场；HAZOP；危害识别；站场；评价；安全管理；建议

危险与可操作性分析(HAZOP，Hazard and Operability Analysis)是一种定性的风险评价方法^[1]。该方法针对工艺(状态)参数的变动及操作控制中的偏差，分析各种偏差的原因及对系统的影响，对系统中每一个组成部分(节点)都要找出偏差的可能原因，其后果也要经过讨论和评价，并记录下需要采取的行动或要求，确定事故防范和风险消减措施，指导项目工程设计和生产过程中的安全运行管理，建立应急预案，保障系统安全、高效运行。

在国外，英国石化有限公司制订的《健康、安全和环境标准与程序》(HSE)中明确规定在项目设计阶段必须进行设计方案的HAZOP分析；德国拜尔公司1997年制订《过程与工厂安全指导》中规定，其所属工厂必须进行HAZOP分析并形成安全评估报告；美国政府颁布的《高度危险化学品处理过程的安全管理》(PSM)法规中也建议采用HAZOP方法对石油化工装置进行危险评估。

在中国，对国内首次采用新技术、工艺的危化品建设项目，政府也在积极倡导采用HAZOP法进行工艺安全分析；危化品建设项目的验收评价，建议以安全检查表的方法为主，尽可能以危险和可操作性分析法(HAZOP)为辅。同时，对于连续生产过程(如管道输送)和间歇生产过程(如反应器内发生反应)也都可以采用HAZOP法进行分析。

按照API570的规定，HAZOP定期分析的频率是3～10年，美国0SHA29CFR1910.119规定不超过5年^[2]。一般在输油气站场项目初步设计完后可进行一次HAZOP，项目投产前可进行一次HAZOP，投产后每5年左右进行一次，如遇有重大改造、变更后必须进行一次HAZOP。

1 HAZOP法的作用和工作流程

HAZOP法分析的目的是识别工艺或者操作过程中存在的危害，识别不可接受的风险状况。根据多年来的统计分析，HAZOP可以减少29%设计原因的事故和6%操作原因的事故，比安全检查表、可靠性检查等分析技术更为有效^[2～3]。HAZOP方法明显不同于其他分析方法，它是一个系统工程(图1)，必须由不同专业组成的分析组来完成，这种群体方式的主要优点在于能相互促进、开拓思路。

HAZOP需要将工艺图或操作程序划分为分析节点或者操作步骤，然后用引导词找出过程的危险，识别出那些具有潜在危险的偏差，并对偏差原因、后果及控制措施等进行分析，图2为HAZOP分析的流程图^[4～5]。

2 HAZOP实例分析

2.1 项目背景

某输气站海拔3000m，占地面积逾3×10⁴m²。此前该站仅为清管站，2007年增压站投产运行。站区分为综合值班区、工艺装置区、压缩机组区和场外放空区。全站实现了场站自动化控制，采用SCADA系统对工艺参数进行采集和监控。该站具备天然气增压、除尘过滤、数据采集和上传、收发清管器、天然气放空与泄压、发电、供暖等功能，是一个标准化的压缩机站场。站内管线设计压力6.3MPa。图3为某输气站站区工艺流程图。

2.2 分析对象及步骤

1) 收集资料。包括：P＆ID图(仪表管路图)、PFD图(流程图)、生产过程控制图、物质安全技术书(MSDS)、安全设备设施等。

2) 确定分析目的、对象和范围。评价该输气站危险和工艺可操作性现状，并为定量风险评价工作提供事故场景的辨识。分析评价组进行了该输气站现场数据分析验证，根据现场工艺概况和工艺流程图划分了分析节点(表1)，排定了HAZOP分析节点顺序。节点的划分按站内工艺流程进行，主要依据：①设计意图的改变；②设备类型的改变；③工艺条件的变化等。

3)分析评价组吸纳了该输气站运营管理和技术人员参与分析工作，并确定了HAZOP分析会议的方案，明确了各个成员的职责和分工。

2.3 分析实例

某输气站的工艺流程有5种：增压输送、压力越站、全越站、收球、发球。其中，增压输送流程为正常流程，压力越站流程为压缩机停机时的流程，全越站为紧急情况下的流程。表2为该输气站气体压力越站这个节点的分析示例。

1) 气体压力越站流经系统节点相关参数描述：如果进站的天然气压力足够，气体就会绕过压缩机进行压力越站。评估时，站内进行维修维护活动，此时一些设备带压运转，站场的这种操作已经持续两周。在站场没有其他活动的情况下，控制参数和环境参数每2h记录一次。如果在整个过程中有相关参数发生变化，上一站就会评估这种变化，同样该站也会评估进站的参数变化。所有设备的正常运行压力等于进站压力。这个运行压力在4.2～5.4MPa，平均温度为-5℃。站内超压保护压力为6.3MPa。

2) 设计参数：温度-19～500℃；正常运行设计压力为6.3MPa。

3) 图纸和文件：输气站压气站工艺流程图、输气站压气站工艺装置区工艺管道及仪表流程图。

2.4 结果与建议

采用HAZOP法对某输气站的工艺流程进行了全面的危险辨识，将该站的工艺流程划分为8个分析节点，共考虑了78个偏差，形成了13条建议(表3)、24项跟踪任务^[6]。

HAZOP提供的建议措施及其跟踪任务并不是强制执行的，而是为设计和运营中的改造及维护维修提供参考，是一种改进工艺流程安全性的参考信息。

最终完成HAZOP分析中的跟踪任务及其建议措施对于提高未来运营安全性起到很大作用，这些任务的完成都需要领导层的支持，同时提高执行力以便有效地实施。

3 结束语

将HAZOP方法应用于输油气站场工艺设备设施的危害识别及评价中，不仅能够使分析人员对于单元中的工艺过程及设备有更加深入的了解，明确在输油气站场工艺中存在的相对独立单元，从而对于单元中的危险及应采取的措施有更为透彻的认识，增强职工安全防范意识，且HAZOP分析成果对于设备设施的日常生产与维护以及装置的安全管理也提供了指导作用，能有效地优化资源配置，最大限度地保障安全生产。

参考文献

[1] 国家安全生产监督管理局.危险化学品安全评价[M].北京：中国石化出版社，2003.

[2] AICHE CCPS.Guidelines for hazard evaluation procedures[M].New York：Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers，1998.

[3] 廖学品.化工过程危险性分析[M].北京：化学工业出版社，2000.

[4] 熊军，吴林，肖倩.HAZOP分析在油气田开发生产中的应用探讨[J].石油与天然气化工，2005，34(5)：423-425.

[5] 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院.HAZOP分析指南[M].北京：中国石化出版社，2008.

[6] 中国石油管道科技研究中心.某输气站HAZOP分析报告[R].廊坊：中国石油管道科技研究中心，2009.

(本文作者：王婷¹ 项小强² 戴联双² 冯文兴² 李保吉² 1.中国石油管道科技研究中心；2.中国石油管道公司)