液化氣儲配站重大危險源安全儀表和儲罐改造實施

液化氣儲配站重大危險源安全儀表和儲罐改造實施摘要：由于安全標準的提高，為提高工藝安全系數，滿足現行安全法規(guī)的要求，更新老舊設備。通過對液化氣儲配站的HAZOP分析，LOPA保護層分析與SIL定級，確定最終的儲罐區(qū)重大危險源的改造方案。對設計的方案進行設備選型，現場施工管理等方面的實踐情況進行說明和探討。關鍵詞：重大危險源HAZOPF分析LOPA保護層分析SIL安全儀表系統(tǒng)序言液化氣石油氣是一種易燃易爆的氣體，作為一種最普通的燃氣和化工原料被使用，在液化氣儲配站中大量的存儲于液化氣儲罐中。由于液化屬于危險化學品，同時其在儲配站的存儲量達到了重大危險源的級別。因此，根據相關法規(guī)和公司實際情況對公司儲配站的重大危險源進行HAZOP分析，LOPA保護層分析與SIL定級，確定最終的儲罐區(qū)重大危險源的改造方案。按照完成的設計方案進行設備選型，現場施工管理。以達到相關安全法規(guī)的要求，提高工藝安全系數。本文將結合公司的實際情況，說明儲配站重大危險源的HAZOP分析、LOPA保護層分析與SIL定級、設計、施工和實踐情況。液化氣儲儲配站的運營工況和重大危險源的分級公司月浦儲配站位于上海市寶山區(qū)月春路518號，為一家外國法人獨資的有限責任公司。公司經營危險化學品為液化石油氣（民用），丙烷（工業(yè)），主要工藝為危險化學品的充裝工藝。該儲配站目前擁有充氣平臺一座，年生產能力44500噸，儲罐14個，儲存能力為1300m3，其中工業(yè)氣（丙烷）200m3，液化石油氣1100m3（民用液化石油氣）。表1-1儲存設施一覽表序號名稱儲存介質火災危險性類別容積數量結構形式規(guī)格設計壓力設計溫度丙烷儲罐丙烷甲類100m32個臥式儲罐∮3000×149601.8MPa50℃液化石油氣儲罐液化石油氣甲類100m310個臥式儲罐∮3000×149601.8MPa50℃殘液罐殘夜甲類50m32個臥式儲罐/1.8MPa50℃根據，GB18218-2018對公司儲配站進行本次辨識[1]。由于該液化石油氣儲配站整個廠區(qū)有一個罐區(qū)，一個灌瓶間，均為液化石油氣（含丙烷、丁烷及其混合物）。辨識過程中選取儲配站區(qū)內可能存在的最大量進行辨識。辨識結果為，公司月浦儲配站構成三級危險化學品重大危險源。月浦儲配站建設較早，于1991年建設，儲配站內設備老舊，無法滿足現有安全環(huán)保等法規(guī)的要求。根據《國家安全生產監(jiān)督管理總局令第40號》的要求：危險化學品單位應當根據構成重大危險源的危險化學品種類、數量、生產、使用工藝（方式）或者相關設備、設施等實際情況，按照要求建立健全安全監(jiān)測監(jiān)控體系，完善控制措施[2]。再者，月浦儲配站內的PLC儀表控制系統(tǒng)也無法滿足《安監(jiān)總管三[2014]116號國家安全監(jiān)管總局關于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導意見》對于不滿足要求的安全儀表功能，要制定相關維護方案和整改計劃，2019年底前完成安全儀表系統(tǒng)評估和完善工作[3]。而且，月浦儲配站內的所有14個儲罐使用壽命都接近30年，也無法滿足規(guī)范《GB17681-1999易燃易爆罐區(qū)安全監(jiān)控預警系統(tǒng)驗收技術要求》的要求：液體儲罐必須配置液位檢測儀表同一儲罐至少配備兩種不同類別的液位檢測儀表[4]。因此，公司決定按現行法規(guī)要求進行HAZOP分析、LOPA保護層分析與SIL定級、設計后，投資現場改造。月浦儲配站危害與可操作性分析（HAZOP）2.1危害與可操作性分析（HAZOP）HAZOP分析方法，即危險和可操作性研究，是一種用于辨識設計缺陷、工藝過程危害及操作性問題結構化的分析方法。其方法的本質是通過一系列的會議對工藝圖紙和操作規(guī)程進行分析，研究的側重點是工藝部分或操作步驟的各種具體值，其基本過程就是以引導詞為引導，對過程中工藝狀態(tài)（參數）可能出現的變化（偏差）加以分析，找出其可能導致的危險。引導詞的主要目的之一是能夠使所有相關偏差的工藝參數得到評價。根據儲配站工藝生成PID圖，根據PID圖和生成工藝進行HAZOP分析。2.2.1日常生產涉及主要工藝：打開儲罐液相出口閥、打開儲罐回流管的閥門、打開烴泵的進口閥、打開烴泵的出口閥、打開烴泵的回流閥、啟動烴泵。注釋：當排罐壓力低的時候，啟動壓縮機，增加排罐壓力，滿足生產所需要的壓力2.2.2.倒罐、放空、復用涉及主要工藝：倒罐：用壓縮機倒罐：記錄待倒氣罐及收氣罐的液位、溫度、壓力參數；調整儲氣罐的壓力，將出液罐氣相與壓力最大的儲氣罐連通，接受氣罐氣相與壓力最低的儲氣罐連通，待壓力平衡后，關閉氣相連通閥；啟動壓縮機，抽吸接收液罐，加壓出液罐；當兩罐壓差大于0.2MPa開始倒罐；打開出液罐的出液閥，打開進液罐進液閥；倒罐期間，注意進出罐的液位、壓力及溫度等參數，防止接受氣罐超裝；倒罐完畢，關閉閥門，停壓縮機；將與儲罐連通的各閥的開關狀態(tài)恢復到倒罐以前的狀態(tài)。用烴泵倒罐：記錄待倒氣罐及收氣罐的液位、溫度、壓力參數；打開待倒罐的出液閥及入氣罐的進液閥門；條件許可的情況下，盡可能連通出液罐與進液罐的氣相閥；確認流程無誤后，按烴泵操作規(guī)程啟動葉片泵將待倒罐的液化氣泵至接收氣罐內；注意觀察儲罐的液位變化，防止接收氣罐超裝，當出氣罐內的液位降至最低液位1米時，防止烴泵產生氣蝕停泵；關閉烴泵進出口閥門。注釋：在應急或維修情況下，進行倒罐作業(yè)，把LPG從來源儲罐倒入目標儲罐。放空與復用：水置換罐區(qū)儲罐：此過程以水為介質質量換殘留在罐體內的空氣，再用氣相置換罐體中的水；烴泵和LPG吸入管線的單向閥拆下，以允許水在個罐之間切換；另外，拆下儲罐的排污管將置換用水排至明溝。檢修后儲罐的補給：對儲罐內部雜物進行清理，罐內用水沖洗干凈；所有檢修部位均已復位，儲罐附件完好；檢修后應經壓力容器的主管部門驗收合格后方能投用；儲罐安全閥要經校驗，根部閥要保持全開狀態(tài)；儲罐壓力表、液位計、溫度指示準確，罐區(qū)可燃氣體報警器使用狀況良好；用氮氣置換罐區(qū)內所有的LPG管線和儲罐，用水置換儲罐內的空氣，水從頂部排氣閥流出，再用LPG氣相將罐內水置換，置換后對儲罐保壓在0.02MPa以上；置換完畢，定期對儲罐排水，排水時，防止LPG噴出，靜置兩小時后繼續(xù)排水。2.2.3.高壓注水涉及主要工藝：這是緊急安全措施。當發(fā)生儲罐LPG泄漏時，使用泵抽取消防水池的水對泄漏儲罐進行高壓注水，以保證泄漏出來的是水而非LPG。2.2.4抽殘涉及主要工藝：從底部有殘液的氣瓶中，把殘液卸入殘液罐。殘液罐達到倒殘液要求的時候，進行倒殘液。2.2危害與可操作性分析結論針對每個節(jié)點，選取符合節(jié)點要求的所有偏差，采用“{引導詞}+工藝參數”的偏差方法逐一進行HAZOP分析，并根據偏差所產生的后果嚴重程度、采取現有措施后的發(fā)生概率，對其進行風險等級劃分，提出建議措施以降低其風險等級。3．在HAZOP基礎上進行LOPA保護層分析與SIL定級在HAZOP分析的基礎上，引入保護層分析(LOPA)技術，可以解決HAZOP分析中存在的安全保護措施起到的風險降低和殘余風險不能定量化等不足。因此，LOPA分析是HAZOP分析的繼續(xù)，是對HAZOP分析結果的豐富和補充。根據月浦儲配站的情況進行了LOPA分析得出以下幾個要新增安全儀表設備的工藝流程。共得出14個回路，其中13個為SIL1、一個為SIL2需要增加安全儀表設施。5．儲配站新增SIL儀表系統(tǒng)的設計和設備選型根據LOPA分析得出了要新增安全儀表設備的工藝流程要求，對進出罐區(qū)的管線和各個儲罐進行了改造方案設計。儲罐設計方案內容是：每個儲罐新增一套雷達液位計SIL2，在LPG氣相管線、進料管線和回流管線上增加氣動切斷閥SIL1。槽車卸料總管增加SIL1的流量計。表5-1流量計規(guī)格和數量序號產品名稱位號介質操作溫度C°操作壓力MPA正常流量測量范圍輸出信號數量型號備注1渦街流量計FISA-0101ALGP常溫2.520M3/H3-30M3/H4~20mA，HART1Foctur江蘇華海SIL2級2渦街流量計FISA-0101BLGP常溫2.520M3/H3-30M3/H4~20mA，HART1Foctur江蘇華海SIL2級表5-2液位計規(guī)格和數量序號產品名稱位號工藝介質操作溫度C°操作壓力MPA測量形式量程精度輸出信號規(guī)格型號數量備注1同軸導播雷達液位計LISA0101ALPG常溫1.6同軸導播桿3100±3mm現場顯示4~20mAJERD70412SIL2級2同軸導播雷達液位計LISA0103A丙烷常溫1.6同軸導播桿3100±3mm現場顯示4~20mAJERD7042SIL2級表5-3氣動閥規(guī)格和數量序號產品名稱閥芯閥座溫度法蘭標準電磁閥故障位置限位開關過濾器數量規(guī)格型號備注1單作用氣動切斷閥304+PTFE常溫HG/T20592-2009DN80PN25RF摩控FC帶AFR200012CK20QBLF1L6LAK10D-DN80品牌：江蘇朝凱SLI3級，電磁、限位開關：英國摩控2單作用氣動切斷閥304+PTFE常溫HG/T20592-2009DN50PN25RF摩控FC帶AFR200030CK20QBLF1L6LAK10D-DN50品牌：江蘇朝凱SLI3級，電磁、限位開關：英國摩控3單作用氣動切斷閥304+PTFE常溫HG/T20592-2009DN100PN25RF摩控FC帶AFR20002CK20QBLF1L6LAK10D-DN100品牌：江蘇朝凱SLI3級，電磁、限位開關：英國摩控6．總結完成設計和設備購置后，公司招標進行工程施工和工程監(jiān)理。在完成施工后，進行了SIL驗證，確認改造后儲配站現場工藝安全要求滿足現行法規(guī)要求，提高了液化氣儲配站的安全系數?！緟⒖嘉墨I】[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設局.國家市場監(jiān)督管理總局.GB182182018-危險化學品重