化工产业链水泥生产危险与可操作性(HAZOP)研究分析实例

1、化工产业链水泥生产装置危险与可操作性 （HAZO）P 研究分析实例 孙柏 （国电中国石化宁夏能源化工有限公司， 751400 ） 1 引言 危险与可操作性分析 Hazard and operability analysis （简称 HAZO）P 在 开展工艺危害分析工作中所运用到的，通过使用“引导词”分析工艺过程中偏离正 常工况的各种情形，从而发现危害源和操作问题的一种系统性方法。 HAZO 研究是 以系统工程为基础的一种可用于定性分析或定量评价的危险性评价方法，用于探明 生产装置和工艺过程中的危险及其原因，寻求必要对策。通过分析生产运行过程中 工艺状态参数的变动，操作控制中可能出现的偏差，以

2、及这些变动与偏差对系统的 影响及可能导致的后果，找出出现变动可偏差的原因，明确装置或系统内及生产过 程中存在的主要危险、危害因素，并针对变动与偏差的后果提出应采取的措施。 本文应用 HAZO 分析方法对化工产业链延伸的水泥生产装置煤粉制备系统装 置进行研究分析，阐述了整个 HAZO 分析过程中的主要发现和分析成果，分析报告 中所列的主要为可能存在风险的偏差，对那些不存在或影响极小的风险偏差没有列 出。根据 HAZO 分析流程设定了偏差及引导词，在 HAZO 分析组长的引导下，分析 了工艺系统产生所有偏差的原因、可能导致的严重后果以及设计中拟采取的安全措 施，并针对可能发生的危险情况和部分设计疏

3、漏提出了相应的建议措施，为设计单 位进一步修改与完善设计、生产单位对系统装置的安全、操作与运行管理等提供了 重要参考。 2 HAZOP 总研究过程概述 2.1 HAZO 研究与分析的目的 从工艺流程、状态及参数、操作顺序、安全措施等方面着手，通过 HAZO 研 究，识别煤粉制备系统装置在生产运行过程中潜在的危险、有害因素，找出装置在 工艺设计、设备运行、操作以及安全措施等方面存在的不足，为装置的安全运行与 安全隐患整改提供指导。本次 HAZO 分析工作的目的主要表现在以下几个方面： a) 系统全面地识别煤粉制备系统存在的危害因素，并评价控制措施的有效 性，在此基础上提出改进建议。 b) 识别工

4、艺设计缺陷，为变更设计提供依据，提高工艺本质安全水平。 c) 识别操作规程、作业指导书等与工艺流程及实际操作之间偏差，为修订完 善相关作业文件提供依据。 d) 根据偏差原因，完善工艺安全检查表，为进行全面的隐患排查提供依据。 e) 基于分析结果完善专项应急预案和现场处置方案。 f) 为识别员工工艺过程操作的培训需求提供依据。把 HAZO 分析的工作记录 表作为员工的培训教材，有针对性地对员工进行培训，提高员工工艺技术水平及工 艺控制能力。 g) 通过技术管理人员和操作人员全过程参加 HAZO 分析，不但对工艺技术有 了更深刻的认识，而且了解了电气、仪表、设备等方面知识，也更加熟悉了工艺、 操作

5、之间的关联，认识到履行自己职责及做好本职工作的重要性，提高了风险防控 意识和责任感。 2.2 HAZOP 分析范围 根据化工园区 QHS 管理的要求，此项目危险与可操作性分析范围为煤粉制备 系统。主要选取针对煤粉制备系统涉及的煤磨机系统及袋收尘系统的重要的参数、 指标作为分析要素 2.3 限制条件 进行 HAZO 研究前，评价人员一致同意以下限制条件： 1) HAZO 研究范围仅限煤粉制备系统装置，因此，分析研究工作只考虑从进 料到出料的整个系统。 2) 本次研究是粗略的危险和操作性研究，因此只对主要工艺的关键设施进行 检查。 为了逻辑、有效地分析系统流程图，研究按照装置生产工艺过程分为煤磨机

6、 系统和袋收尘系统。 3 HAZOP 分析对象概述 3.1 煤粉制备系统概况 原煤由原煤仓下定量给料机喂入煤磨，在磨内烘干兼粉磨，出磨煤粉随气流 进入袋收尘器，经袋式收尘器收集由螺旋输送机分别送入带荷重传感器的窑用煤粉 仓及炉用煤粉仓。煤粉仓下设有煤粉计量喂料称，煤粉经计量后送至窑头的多风道 煤粉燃烧器及窑尾分解炉燃烧器。煤粉输送用空气由罗茨风机供给。 3.2 主要装置、设备介绍 序 号 设备编号 设备名称 技术规格 数 量 1 DPG40 给煤机 能力：440t/h、计量精度：土 0.5%、控制精度：土 1% 进出口中心距：7675mm、水份: 21% 1 2 ZGM95G 辊盘式磨 煤机

7、滚道中径：1900 mm 入磨粒度：w 40 mm 入磨水分：w 10% 磨盘转速：26.4 r/min 1 3 YCQM96M)- 2x8 煤磨袋式 除尘器 总处理风量：85000 m3/h 过滤面积：1536m2 进风温度：120 C 进口含尘浓度：1000 g/Nm3、出口含尘浓度： 30mg/Nm3 设备承受负压：12000Pa 1 4 LS500 x10500m 螺旋输送 机 输送量：62m3/h 转速：40r/min 2 5 XYB6-SM2050F 煤磨排风 机 流量：85000 m3/h、风压：11500Pa 工作温度:65 C Max： 100C、气体含尘浓度： 30mg/N

8、m3 1 6 6 LPM3A-90 气震式袋 除尘器 头际处理风量 4464m3/h、总过滤面积：93m2 净过滤面积：62m2 过滤风速：1.2m/min 2 3.3 主要危险物质 331 煤粉 3.3.1.1 物理性质 颗粒特性煤粉是由尺寸不同、形状不规则的颗粉所组成，一般煤粉颗粒直径 范围为 o 1000um 大多 20 50um 的颗粒； 煤粉的密度煤粉密度较小，新磨制的煤粉堆积密度过约为( 0.45 0.5) t/m3，贮存一定时间后堆积密度为(0.8 0.9)t/m3 ； 煤粉具有流动性煤粉颗粒很细，单位质量的煤粉具有较大的表面积，表面可 吸附大量空气，从而使其具有流动性。这一特性

9、，使煤粉便于气力输送，缺点是易 形成煤粉自流，设备不严密时容易漏粉。 3.3.1.2 安全 煤粉为可燃物质，乙类火灾危险品，粉尘具爆燃性，着火点在 300C500C 之间，爆炸下限浓度 34 g/m47g/m（粉尘平均粒径:5 卩 m10 卩 m）。高温表面堆积 粉尘（5mm 厚）的引燃温度：225C285C，云状粉尘的引燃温度 580C610C。 4 HAZOP 方法简介 4.1 HAZOP 分析程序 HAZO 分析方法是通过一组引导词（比如无流量、多流量、少流量、高温、 低温、高压、低压、高液位、低液位等）的使用，来全面和系统地辨识装置设计可 能存在导致安全或操作问题的设计缺陷，评估是否需

10、要进一步的安全措施。 HAZOP 分析的进行首先需要组织一个有经验和有能力的小组。按照分析计划，组织分析会 议，在分析组长领导下组织讨论。HAZO 分析会议开始时，分析组长或熟悉分析过 程及问题的小组成员应进行以下工作： a） 概述分析计划，确保分析成员熟悉系统以及分析目标和范围； b） 概述设计描述，并解释要使用的建议要素和引导词； c） 审查已知的危险和操作性问题及潜在的关注区域。 分析应沿着与分析主题相关的流程或顺序，并按逻辑顺序从输入到输出进行 分析（见图 4-1 ）。HAZO 等危险识别技术的优势源自规范化的逐步分析过程。分 析顺序有两种：“要素优先”和“引导词优先”，分别见图 4-

11、2 和图 4-3。“要素 优先”顺序可描述如下： a） 分析组长选择系统设计描述的某一部分作为分析起点，并做出标记。随 后，解释该部分的设计目的，确定相关要素以及与这些要素有关的所有特性。b） 分析组长选择其中一个要素，与小组商定引导词应直接用于要素本身还是 用于该要素的单个特性。分析组长确定首先使用哪个引导词。 c） 将选择的引导词与分析的要素或要素的特性相结合，检查其解释，以确定 是否有合理的偏差。如果确定了一个有意义的偏差，则分析偏差发生的原因及后 果。有些应用中会发现，按照后果的潜在严重性或根据风险矩阵得到的相对风险等 级对偏差进行分类是有用的。风险矩阵的使用在 IEC 60300-3

12、-9 中有进一步论述。 d） 分析小组应识别偏差现有的保护、 检测和指示装置 （措施） ， 这些保护措 施可能包含在当前部分或者是其他部分设计目的的一部分。 在识别危险或可操作性 问题时，不应考虑已有的保护措施及其对偏差发生的可能性或后果的影响。 e） 分析组长应对记录员记录的文档结果进行总结。当需要进行额外的后续跟 踪工作时，也应记录完成该工作的负责人的姓名。 f）对于该引导词的其他解释，重复以上 c）e）过程；然后依次将其他引导 词和要素的当前特性相结合，进行分析；接着对要素的每个特性重复 c）e）过程 （前提是对要素当前特性的分析达成了一致意见）；然后是对分析部分的每个要素 重复 b）

13、e） 过程。一个部分分析完成后，应标记为“完成”。 重复进行该过程， 直到系统所有部分分析完毕。 引导词应用的另一种方法是将第一个引导词依次用于分析部分的各个要素。 这一步骤完成后，进行下一个引导词分析，再一次把引导词依次用于所有要素。重 复进行该过程，直到全部引导词都用于分析部分的所有要素，然后再分析系统下一 部分。（见图 4-3 ） 在进行某一分析时，分析组长及其 HAZOP 小组成员应决定选择“要素优先” 还是“引导词优先”。HAZO 分析的习惯会影响分析顺序的选择。此外，影响这一 决定的其他因素还包括：所涉及技术的性质、分析过程需要的灵活性以及小组成员 接受过的培训。 图 4-1 HAZOP 分析程序 图 4-2 HAZO 盼析程序流程图 图 4-3 HAZOP 分析程序流程图一一“引导词优先”顺序 4.2 HAZOP 引导词和参数 在 HAZO 分析的计划阶段，分析组长提出要使用的引导词的初始清单。分析 组长针对系统测试所提出的引导词，确认其适宜性。应仔细考虑引导词的选择，如 果引导词 太具体可能会限制思路或讨论，如果引导词太笼统可能又无法有效