输气场站工艺安全风险分析

２０２０年第２０卷第４期
风险评价㊀㊀
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㊀输气场站工艺安全风险分析
杨凌云
(中国石化安全监管部ꎬ北京㊀
１００７２８)
㊀㊀摘㊀要:针对输气场站ＨＡＺＯＰ风险评估出的天然气泄漏风险进行工艺安全量化分析ꎬ通过天然气泄漏喷射火模拟ꎬ对天然气泄漏风险进行量化ꎬ为输气场站的安全管理提供有效的技术支持ꎮ通过量化ꎬ分析出对天然气泄漏喷射火造成后果大小的影响因素ꎬ提高了ＨＡＺＯＰ风险分析的准确性和科学性ꎬ对输气场站的风险管理具有参考意义ꎮ
关键词:输气场站ꎻＨＡＺＯＰ分析ꎻ天然气泄漏ꎻ喷射火ꎻ热辐射
ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７２￣７９３２.２０２０.０４.０１１
㊀㊀ＨＡＺＯＰ分析是常用的一种风险分析方法ꎮ通过ＨＡＺＯＰ分析ꎬ可以辨识输气场站设计缺陷㊁工艺过程危害及操作性问题等
[１]
ꎮ通过将工艺过
程划分为合理的单元ꎬ针对每一个节点分析出潜在的危险偏差ꎬ然后对每一个可能的有意义的偏差从可能的原因㊁潜在的后果㊁已有的安全保护措施等方面进行详细分析和评估ꎬ从而有效地控制风险[２]ꎮ在ＨＡＺＯＰ分析的基础上ꎬ对输气场站工艺过程风险进行量化ꎬ并制定风险控制措施ꎬ对输气场站风险管理提供指导㊁帮助ꎮ１㊀输气场站ＨＡＺＯＰ风险分析
根据ＨＡＺＯＰ分析的要求ꎬ首先应划分工艺单元ꎬ然后针对划分好的工艺单元ꎬ以压气站为例ꎬ根据输气站场工艺流程的分析ꎬ一般将压气站场工艺流程划分出８个不同的节点ꎬ每个节点的情况见表１ꎮ
工艺单元划分完成后ꎬ根据ＨＡＺＯＰ的相关要求ꎬ结合压气站的主要工艺流程ꎬ开展ＨＡＺＯＰ分
析ꎮ根据ＨＡＺＯＰ分析ꎬ压气站工艺流程过程中的风险主要存在如下方面:ＥＳＤ阀关断㊁相关线路阀关断㊁压气站上游气源停输㊁干线管道破裂㊁分离器入口阀意外关断㊁旋风分离器堵塞㊁压缩机组紧急停车㊁放空阀意外打开㊁压气站上游来气量增加㊁压气站上游气源停输㊁调压撬内压力调节阀失效㊁环境温度低㊁压缩机超速ꎬ导致出口温度高等方面ꎬ上述风险的后果均为天然气泄漏引发火灾爆炸ꎮ
表１㊀压气站ＨＡＺＯＰ分析节点
㊀㊀运用ＨＡＺＯＰ方法进行危险源辨识ꎬ风险分析的过程基本上就是一个定性的过程ꎬ与实际的风险评估结果存在偏差[３]ꎮ天然气泄漏作为输气场
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站最重要的风险ꎬ对泄漏引发事故产生的人员伤害㊁财产损失进行量化风险分析ꎬ能够有效地避免传统风险分析过程中的不足ꎮ２㊀天然气泄漏风险量化分析
输气场站的天然气泄漏风险ꎬ泄漏物主要是天然气ꎬ天然气的主要成分是甲烷(约９５％以上)ꎬ其爆炸极限很低ꎬ仅为５％~１５％ꎬ属甲类化学危险品ꎬ所以基本不存在池火破坏的可能ꎬ天然气泄漏的主要风险是喷射火ꎮ
喷射火的热辐射计算模型通常为点源模型ꎮ该模型假定火焰为圆锥形ꎬ并用从泄漏处到火焰长度４/５处的点源模型来表示ꎮ
天然气泄漏喷射火的火焰长度可用如下方程得到:
Ｌ＝
(Ｈｃｍ)０ ４４４１６１ ６６
式中:Ｌ 火焰长度ꎬｍꎻ
Ｈｃ 燃烧热ꎬ天然气取５ ５６ˑ１０４ｋＪ/ｋｇꎻ
经计算得出ꎬ火焰长度约为１ ６２ｍꎮ
目标接收到的热辐射能量距离火焰点源为ｘ
(ｍ)处接收到的热辐射通量可用下式表示:
ｑ＝
ｆＨｃｍτ
４πｘ２ˑ１０００式中:ｑ 距离ｘ处接收的热辐射的通量ꎬｋＷ/
ｍ２ꎻ
ｆ 热辐射率ꎻτ 大气传输率ꎮ
其中大气传输率τ按下式计算:
τ＝１－０ ０５６５ｌｎｘ
热辐射对人员的伤害主要取决于辐射强度ｑ和持续时间ｔꎮ通常按照表２计算热辐射对人体或设备的伤害ꎮ
结合输气场站的天然气泄漏风险ꎬ对输气场站选定场景进行模拟计算ꎬ运用计算机按照从１ｍ开始循环计算ꎬ得出距离１ｍꎬ辐射通量为２２ １３ｋＷ/ｍ２ꎬ直到５９ｍꎬ热辐射的通量０ꎮ计算结果见表３ꎮ
表２㊀热辐射强度伤害
表３㊀输气场站的天然气泄漏喷射火模拟伤害情况
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㊀㊀㊀通过输气场站的天然气泄漏喷射火模拟可以得知:
ａ)在输气场站一定的场景下ꎬ采用该方法可计算出危害距离ꎻ可为输气场站的安全管理提供有效的技术支持ꎮ
ｂ)火焰高度随质量流速的增大而增大ꎻ伤害/破坏半径随暴露时间的延长而显著增大ꎮ
ｃ)随着质量流速的增大ꎬ各种破坏半径显著
增大ꎮ在输气设施建立相应的应急措施ꎬ可为输气场站的应急救援措施提供依据ꎮ３㊀结语
输气场站的工艺安全分析ꎬ是在传统危险源辨识的基础上ꎬ对识别出的风险进行进一步的量化ꎮ对输气场站进行天然气泄漏喷射火分析ꎬ提升了评估的科学性和有效性ꎮ为ＨＡＺＯＰ分析后的风险控制措施制定ꎬ奠定了良好的基础ꎮ４㊀参考文献
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ＧａｓＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｔａｔｉｏｎ
ＹａｎｇＬｉｎｇｙｕｎ
(ＳＩＮＯＰＥＣＳａｆｅｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎＢｕｒｅａｕꎬＢｅｉｊｉｎｇꎬ１００７２８)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｐｒｏｃｅｓｓｓａｆｅｔｙｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｔｈｅｌｅａｋａｇｅｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｅｄｂｙＨＡＺＯＰａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｇａｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｔａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｉｓｋｗａｓｆｕｒｔｈｅｒｑｕａｎｔｉｆｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌｇａｓｌｅａｋａｇｅｊｅｔｆｉｒｅꎬｓｏａｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｅｃｈｎｉ￣ｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｓａｆｅｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇａｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｔａｔｉｏｎ.Ｔｈｒｏｕｇｈｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎꎬｔｈｅｉｎ￣ｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｎａｔｕ￣ｒａｌｇａｓｊｅｔｆｉｒｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｍｐｒｏｖｅｄ
ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｉｔｙｏｆＨＡＺＯＰｒｉｓｋａ￣ｎａｌｙｓｉｓａｎｄｈａｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｒｉｓｋｍａｎ￣ａｇｅｍｅｎｔｏｆｇａｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｔａｔｉｏｎｓ.
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