水煤浆气化工艺安全风险分析

水煤浆气化工艺安全风险分析

30多年来，水煤浆气主要能力一直开发。由于该工艺是在高温高压操作条件下,在炉内发生激烈的氧化还原反应,生成的水煤气属于易燃、易爆的气体,具有极高的危险性。近年来,我国连续发生了多起水煤浆气化工艺生产事故,如2006年8月21日,某公司水煤浆气化炉入口煤浆管线闪爆起火事故;2008年2月13日,某公司水煤浆气化装置煤浆管道爆炸事故。因此,如何保证水煤浆气化工艺的安全平稳运行成为一个迫在眉睫的问题。鉴于此,针对HAZOP和风险评估识别出来的水煤浆气化工艺能够导致重大工艺安全事故的危险,进行了Bow-tie分析,分别从有害因素、后果、预防措施、减缓措施、升级因素、关键活动等方面进行了详细的分析,以期将水煤浆气化工艺的风险降到最低。1控制措施分析Bow-tie方法通过识别当前位置的控制措施与紧急情况恢复措施来分析危险源与潜在的有害因素,同时通过HSE关键行动维持这些措施。这种方法将危险源、有害因素、预防性控制措施、顶上事件、减缓性措施和后果之间的关联以领结的形状绘制出来。左边以故障树分析原理来构造,列举可能发展或导致特定顶上事件的危险源及有害因素;同时,分析对于每一危险源、相应的有害因素应该采取的控制措施或屏障。而右边依据事件树分析原理构造,同时列举恢复或补救措施及危害事件进一步发展导致的后果。Bow-tie分析过程如图1所示。Bow-tie分析方法的主要步骤为:(1)确定现有的控制措施、升级因素控制措施、恢复(紧急情况)措施,并且评定这些措施是否足够而有效;(2)确定现有的应该被纳入HSE的关键活动;(3)将现有的控制措施、升级因素控制措施、恢复(紧急情况)措施与与之关联的危险程度的缺乏和不足写入文件。控制措施是指:预防潜在危险源产生有害因素,导致顶上事件发生的控制措施,如防护装置或防护罩、分隔区、减少储存量、控制能量释放、管理(警告,训练,反复练习)、程序上的细节、预防措施等。如果所有的控制手段都失效,将导致顶上事件的发生。恢复措施是指:能减轻或阻止顶上事件的后果的措施,如检测监测与减缓事故系统(毒气、火灾与烟尘报警,紧急停车)、安全装置保护系统(防火墙与防爆墙,起保护的覆盖,排水系统)、应急处理操作系统、医疗措施和其它补偿措施等。升级因素是指:导致控制措施失效的因素。HSE关键活动是指:确保指定的控制措施或者紧急情况应急措施仍然有效的活动。2bow-tie分析水煤浆气的应用2.1炭黑回收利用气调包装水煤浆气化工艺流程如下:将烟煤制成水煤浆,与氧气在高温高压下的气化炉中发生部分氧化反应,制取原料气,并将富含有效气的粗原料气经初步洗涤后送到净化单元。气化炉和碳洗塔排出的炭黑水分别在高压、中压、低压和真空下闪蒸降温、回收冷凝液、浓缩炭黑浆后送到炭黑过滤装置,灰水回用(作为粗煤气洗涤用水)。经过HAZOP分析和风险评估,识别出的水煤浆气化工艺的重大危险有工艺气泄漏、气化炉过氧、受限空间作业等。2.2在高工艺风险下分析bow-tie下面以工艺气泄漏为例,说明Bow-tie分析的应用。2.2.1引发火灾将工艺气泄漏作为顶上事件。工艺气一旦泄漏,其中的可燃气体,如H2等,会导致火灾及爆炸,严重损坏设备,造成人员伤亡。而其中的有毒气体,如CO,H2S等则会导致人员的中毒。2.2.2有害因素发生工艺气泄漏的主要原因:(1)腐蚀、磨蚀;(2)超压;(3)振动;(4)超温;(5)工艺过程的变化。2.2.3烟气含水层裂机设备针对腐蚀、磨蚀的控制措施:(1)按照设计标准进行装置的设计和施工;(2)压力容器或压力管道的检验检测;(3)防腐。针对超压的控制措施:(1)DCS控制;(2)气化炉系统设有4个安全阀;(3)程序控制,气化炉渣口、碳洗塔塔盘、文丘里洗涤器定期检查清洗。针对振动的控制措施:(1)支架管托;(2)工艺控制。针对超温的控制措施:(1)DCS控制。工艺操作正常,工艺气温度超过280℃报警;(2)ESD系统;(3)气化炉内构件的保持完好。针对工艺过程变化的控制措施:(1)气化炉控制升压或降压的速率≤0.2MPa;(2)热紧。2.2.4未进行检测或检测不规范以有害因素(腐蚀、磨蚀)的控制措施———压力容器或压力管道的检验检测为例,其升级因素为未进行检测或检测不规范。对应的关键活动:(1)系统严格按照国家压力容器规范进行检验;(2)新施工的部位按照施工检验规范进行检测;(3)对设备管线进行定期测厚;(4)根据运行情况对发生过超温、超压的设备进行抽检。2.2.5人员生物控制系统针对火灾、爆炸后果的减缓性措施:(1)可燃气体监测、报警;(2)视频监控;(3)点火源的控制;(4)应急预案和响应;(5)消气防设施。针对人员中毒的减缓性措施:(1)应急预案和响应;(2)有毒气体监测报警;(3)个体防护装备。3工艺重大危险因素及控制措施通过Bow-tie分析,针对HAZOP分析和风险评估识别出的水