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基于HAZOP方法的CNG长管拖车安全分析与建议措施

更新时间:2009-03-28

随着我国经济的不断发展,移动式压力容器作为我国能源运输的重要手段,其安全性始终被高度关注。我国关于移动式压力容器的法律规范体系也在逐渐完善,2011年颁布实施了TSG R0005—2011《移动式压力容器安全技术监察规程》,此后关于各类移动式压力容器的国家标准也纷纷出台。但即便如此,该类安全事故依然频发。比如2005年3月29日,江苏淮安液氯罐车事故造成了液氯的大面积泄漏,其中29人死亡,350人中毒,10500多名村民被迫疏散转移,直接经济损失达到了1200余万元;2014年3月1日,山西晋城甲醇罐车事故共造成40人死亡,12人受伤和42辆车烧毁,直接经济损失达8197万元。由此可见,移动式压力容器在使用和管理上依然存在安全隐患 [1]

危险与可操作性分析 (HAZOP)方法在1964年起源于英国帝国化学工业公司 (ICI),迄今为止已有50多年的发展历史 [2]。HAZOP方法作为工艺危险分析方法中非常重要的一种方法 [3],广泛应用于化工、油气和制药等行业,但目前还没有应用到移动式压力容器的使用和管理中的先例。本文尝试采用HAZOP的方法,结合以长管拖车为代表的移动式压力容器日常充装、卸气工艺,对其使用安全进行系统性分析,从而发现目前长管拖车使用中存在的安全隐患,对于降低检验风险,获得更有针对性的检验方案和更有效的控制预防措施具有重要意义。为了最大程度地辨识长管拖车危险源,本文应用HAZOP方法对充装压缩天然气 (CNG)介质的液压子站长管拖车的使用进行了分析。

1 HAZOP分析准备工作

1.1 确定分析目的、对象和范围

对长管拖车进行HAZOP分析的目的在于找到液压子站长管拖车在充气、卸气过程中所存在的普遍性安全隐患。分析对象范围主要是移动式压力容器本身,同时还有可能影响到长管拖车安全的部分管线、阀门和设备,其他工艺设备则不包含在内。

1.2 选择分析小组

考虑到本次HAZOP分析对象范围的特殊性,分析小组成员组成侧重于设备相关的行业内专业技术人员。分析小组由9人组成,其中包括来自第三方专业从事HAZOP分析的主席1人和记录员1人,来自3家不同制造单位的设计负责人各1人,来自检验机构的专业人员2人,来自2家不同的液压子站长管拖车用户的技术负责人各1人。分析小组的人员搭配基本覆盖了设备设计制造、使用管理和检验维护的各个领域。

1.3 获得必要的资料

本次分析更类似于常规工艺HAZOP方法中对间歇操作过程的分析。考虑到这点,应当将更多精力放在液压子站长管拖车在充气、卸气过程中的操作顺序和详细步骤上。因此需要准备的资料包括:工艺管道仪表流程图 (P&ID)、工艺流程图(PFD)、装置工艺技术规程、装置安全技术规程、装置操作规程 (限于长管拖车及相关设备的操作方法)、工艺介质数据表、部分设备和管道的数据表、安全附件资料、长管拖车随车使用说明和维护手册、长管拖车以往的检验案例、事故收集资料等。

1.4 制定详细的分析顺序

温暖老人的“老年人学习班”,帮助家庭化解矛盾、和谐家庭生活的“夫妻学习班”,关怀聋哑人的“聋哑人学习班”,关怀弱势群体的“恩典之家”……北辰教堂根据不同的人群,建有23个团契。每年春节前夕,北辰教堂都积极参与由盘龙区民族宗教局举办的“心连心充满爱”帮扶活动,累计为盘龙区农村贫困家庭捐助50多万元。每年教堂还向省内各偏远贫困或者受灾地区捐赠毛毯、衣物、被子、鞋子等物品,一年两到三次,每次约1万件。

1.5 安排会议前的HAZOP基础培训

为了便于HAZOP分析参与人员更好地领悟HAZOP主席的引导意图,以及更高效地提出相关的问题或建议,在正式会议开始前首先对全体参与人员进行简单的HAZOP基础培训,并对分析计划进行详细地介绍。

2 风险矩阵的选择

HAZOP方法不仅可以定性分析,在一定程度上也可以对每一次事故剧情进行定量分析,根据初始事件的发生频率,事故后果的分类、量化、分级综合计算评判出每次事故剧情的风险等级,再通过相关等级采取相关措施进行处理的办法,合理有效地梯度化、区别化管控风险。国内外开展HAZOP分析的企业均具备类似的风险矩阵,只是在风险的管控上有所区别,这主要是因为企业自身对于风险和成本之间的侧重程度不同。本次HAZOP分析前,分析小组也从长管拖车隐患可能造成的社会影响方面,制定了风险矩阵、发生可能性分级规则表、后果严重程度分级规则表和风险等级说明表,如表1~表4所示。

 

表1 风险矩阵

  

风险矩阵事故发生概率等级(递增的可能性)1 2 3 4 5 AⅠⅠⅠⅠⅡ后果严重性等级BⅠⅡⅡⅡⅢCⅠⅡⅡⅢⅣDⅠⅡⅢⅣⅣEⅡⅢⅣⅣⅣ

 

表2 发生可能性分级规则表

  

序号 发生可能性 范围/年1高≥10-1 2中10-2~10-1 310-3~10-2 4非常低 10-4~10-3 5不可能发生 <10-4

3 HAZOP分析结果

(3)考虑将CNG长管拖车的轮胎更换为耐高温轮胎,防止因刹车时摩擦生热导致轮胎起火及升级事故。

1.大部分孵化器企业得到了国家、省、市级评级。数据显示,25家参与调查的孵化器企业中,国家级的有5家,占20%;国家级培育(省级)的有4家,占16%;市级的12家,占比最高,达48%;正在申报各个级别的孵化器企业有4家,占16%。

整体分析基本按照充气、运输、卸气的工艺顺序进行;对于每一个工艺,按照详细步骤进行;对于每一个步骤,按照流量、压力、温度、组成、时间、频率、速度等参数的顺序进行;对于每一个参数,按照无、过多、过少、反向、伴随、部分、异常、早、晚、先、后的偏移顺序进行。除此以外,针对每个步骤还考虑了一些相关的概念性参数,例如腐蚀、泄漏、振动、静电、以往事故率等。

 

表3 后果严重程度分级规则表

  

等级 后果严重程度A 非常低分类人员(P) 财产(A) 环境(E) 声誉(R)医疗处理,但不需住院;短暂身体不适一次造成直接经济损失不足10万元事件影响未超出加气站,或未波及其他车辆企业内部关注;形象没有受损B 低工作受限制;轻伤 一次造成直接经济损失10万元以上50万元以下事件不会受到管理部门的通报或违反许可条件社区、邻居、合作伙伴影响C 中 严重伤害;职业相关疾病一次造成直接经济损失50万元以上100万元以下泄漏事件受到政府主管部门的通报或违反许可条件本地区影响;政府管制,公众关注负面后果D 高1~2人死亡或丧失劳动能力;3~9人重伤一次造成直接经济损失100万元以上500万元以下重大泄漏,给加气站以外或道路两侧居民带来严重影响国内影响;政府管制,媒体和公众关注负面后果E 非常高3人以上死亡;10人以上重伤一次造成直接经济损失500万元以上重大泄漏,给加气站以外或道路两侧居民带来严重的环境影响,且会导致直接或潜在的监控危险国际影响

 

表4 风险等级说明表

  

风险等级 描述 行动计划I级 低风险 不需采取行动I I级 中风险 可选择性的采取行动(评估可选择的方案)I I I级 高风险 选择合适的时机采取行动(通知企业管理部门)I V级 极高风险 立即采取行动(通知企业管理部门)

4 存在的Ⅳ级风险及分析小组的建议措施

4.1 瓶内达到甲烷爆炸极限 (充装介质中含氧量过高导致化学爆炸)

在CNG长管拖车的气瓶上增设带报警功能的氧含量分析仪,或采用相应的安全连锁装置切断进气口,并在操作说明中规定报警发生后处理方法。

(6)CNG长管拖车所属单位应建立运输过程中CNG长管拖车发生火灾的应急预案,并定期进行培训和演练。

4.2 轮胎起火 (连续刹车或外部火灾导致长管拖车火灾事故)

(1)定期对CNG长管拖车的刹车片进行保养,有效避免刹车片过热引发轮胎起火及升级事故。

  

图1 装卸环节的主要事故剧情

  

图2 运输环节的主要事故剧情

  

图3 火灾情况的主要事故剧情

  

图4 爆破片相关的主要事故剧情

(2)考虑购买设置有发动机制动或液力缓速器的CNG长管拖车,以减少刹车的次数及持续时间,防止刹车片摩擦过热导致轮胎起火及升级事故。

本次HAZOP一共分析了58个有效偏离,其中在现有已存在安全措施的基础上,有26个Ⅱ级风险,17个Ⅲ级风险,7个Ⅳ级风险。图1~图4所示为存在Ⅱ级风险以上的装卸环节、运输环节、火灾情况、爆破片相关的主要事故剧情。因此,长管拖车的装卸环节存在较大风险,但大多风险通过已有措施进行了控制,风险等级较低。高风险的剧情主要包括充装气质中含氧量过高、轮胎起火或外部火灾事故以及爆破片在非超压下爆破三种情况。

(4)考虑将CNG长管拖车的轮胎挡泥板更换为耐高温的金属材质,延长轮胎起火时传热至气瓶的时间,避免事故扩大化。

(5)考虑在CNG长管拖车后轮胎位置增设监控轮胎温度的安全预警装置,一旦轮胎温度上升,迅速发出警报,最好能切断气瓶后舱与管路、阀门等的连接,以避免连接位置密封件失火后失效造成泄漏,引发二次事故。

形体训练课以压腿、踢腿、开肩等基本的身体训练为基础,培养良好的站姿、走姿、坐姿及蹲姿,以提高学生形体外在表现力,长期坚持,有利于学生养成正确的身体姿势,塑造健美的形态,使学生获得服务旅游业的身体素质。人际交往礼仪知识可以让学生了解与客人相处之道,同时,形体训练课创造自由的主客情景,让学生角色扮演,学会与客人交流沟通,培养其主动积极、善解人意的待客意识。理论与实践的结合,能有效地提高学生的服务心理素质。

4.3 爆破片在非超压情况下爆破 (爆破片因质量、安装、疲劳等问题导致气瓶受损、社会恐慌和环境污染)

(1)考虑对CNG长管拖车的气瓶采用爆破片和易熔合金组合方式,防止爆破片单独安装异常起爆事件。

Dimu Hūtuktu (第穆呼图克图, De mo Ho thog thu) asked G'ablun gung bantida (噶布伦公班第达, Bkav blon Gung pai ta), G’adzang cenlei (尕藏钦列, *bsKal bzang vphrin las), Wangcuk (旺楚克, *dBang phyug) and others to send some documents.They read:

(3)对CNG长管拖车气瓶的爆破片供应商提出相应要求:爆破片公差需满足要求并进行中心十字标记,便于发现爆破片位置安装不当的问题,防止因安装不恰当导致爆破片异常起爆。

针对分析小组提出的建议措施,并结合实际情况进行分析后考虑采用以下方法:

(2)对CNG长管拖车气瓶所用爆破片的供应商提出爆破片的可靠性要求,防止异常起爆事件。

(4)通过研发,采用其他结构的爆破片结构来防止其异常爆破。

4.4 分析小组的建议措施

结合长管拖车实际使用情况,本次分析得到的三个方面的重大安全隐患恰好与我国目前已经出现的长管拖车事故相对应。首先,我国发生的3起已知长管拖车爆炸事故中,有2起为化学爆炸,很可能是介质中氧含量过高在静电作用下引起的。其次,长管拖车后轮胎起火事故几乎每年都有多起发生,主要原因是路况不佳或是司机误操作,其中多起火灾事故由于控制不及时,均发生了后舱二次爆炸,造成了一定程度的财产损失。最后,爆破片异常动作在长管拖车刚出现的前五年经常发生,后因制造厂增加了易熔合金的设置,同时大力宣传维护方法和经验,使此类事故得到了一定程度上的控制,但目前隐患依然普遍存在。

构什么?几何图形是由点与线构成,对于线基于尺规可以构造直线与弧线.因为两点确定一条直线,所以构直线其实就是构造两点;因为弧线取决于圆心与半径,圆心与弧上任一点确定,其弧线也就确定,所以构造弧线也是构造两点.总而言之,可以明确构什么?就是构造点.

D-二聚体则是纤维蛋白降解产物中的最小片段,相对分子质量190 000 Mr,其水平最终反映了纤溶的结果,是特异性反映体内高凝状态和继发性纤溶亢进的标志物之一,结核性渗出性胸膜炎患者血浆D-二聚体水平升高,可提示患者的病情严重程度[8,15-16],本研究发现,在结核性胸腔积液患者中血中的D-二聚体明显升高,在治疗后D-二聚体的水平明显下降,提示动态检测血D-二聚体的表达水平有助于评估结核性胸腔积液患者病情的变化。另外本次结果显示联合应用胸腺肽α1的患者D-二聚体下降幅度明显大于对照组的患者,与临床疗效变化一致,提示在临床治疗过程中可根据D-二聚体的变化情况判断患者对胸腺肽α1治疗的敏感性。

第一,对于充装介质含氧量过高的安全隐患,因为充装速度较快,安全警示形成的反应时间较长,且风险极高,故认为安全连锁装置更加适合。

排除标准:①有颈椎病手术史;②由脊髓肿瘤、外伤或其他疾病引起的颈椎病;③固定节段不在此范围或联合其他手术的患者。

第二,对于轮胎起火或外部火灾的安全隐患,采用购买设置有发动机制动或液力缓速器的CNG长管拖车和购买耐高温轮胎的方法成本是极高的,并且现有相当一部分CNG长管拖车的轮胎挡泥板已经采用了金属材质,防火效果一般,并不能从根本上消除安全隐患。因此考虑在设计上增加轮胎起火安全预警装置,在轮胎表面达到一定温度后,报警提示司机和押运员进行检查;在火灾已经无法控制的情况下断开气瓶与管路阀门的连接,以防止管路阀门密封部位失火后泄漏,从而引发二次事故。

第三,对于爆破片在非超压情况下异常爆破的问题,只有改进其结构才能从根本上解决该问题。

(1)整个电子铅封系统从加封到开封形成一个大闭环,处在监控中心的监控之下。安全、可靠,一旦加封,任何换铅封的可能性都不存在。

5 结论

通过对本次HAZOP分析结果的整理,可以发现HAZOP在一定程度上是适用于移动式压力容器安全隐患分析的。并且HAZOP方法结构化、系统化的审查,能够真实、准确、有效地反映出长管拖车在装卸、运输环节中可能存在的安全隐患。

从HAZOP分析结果不难看出,长管拖车自身现有的安全措施远远不能满足其安全使用的要求。因此经研究分析后考虑增加安全预警、安全连锁或通过优化长管拖车部件的结构来改善其安全性能。针对这样的安全防护系统装置开展进一步研究工作,可以补充和完善移动式压力容器现有安全附件的功能,对改善其本质安全具有重要意义。

参考文献

[1] 董红磊,李邦宪,薄柯,等.我国长管拖车安全技术发展综述[J].中国特种设备安全,2014,30(8):1-5.

[2] 吴重光.危险与可操作性分析(HAZOP)应用指南[M].北京.中国石化出版社,2012.

[3] 李娜,孙文勇,宁信道.HAZOP、LOPA和SIL方法的应用分析[J].中国安全生产科学技术,2012,8(5):101-106.

 
韩文超,任吉超,李邦宪,张君鹏
《化工装备技术》 2018年第02期
《化工装备技术》2018年第02期文献

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