導(dǎo)語：天然氣排污工藝設(shè)計安全性分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:天然氣管道輸送最大的安全風(fēng)險在于大量的天然氣泄漏并因此導(dǎo)致的火災(zāi)、爆炸、傷亡或損毀。天然氣站場的工藝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)往往比較簡單，對一些方面的設(shè)計要求不夠明確，導(dǎo)致工藝設(shè)計安全性不高，存在因閥門失效或者操作不當(dāng)導(dǎo)致管線爆炸或者大量天然氣外漏的風(fēng)險。從天然氣站場排污系統(tǒng)設(shè)計入手，分析設(shè)計中存在的不足，運用Bow-tie分析方法進行危害分析，提出改進措施，并由此說明對天然氣站場進行全面工藝安全分析和工藝風(fēng)險控制的必要性。

關(guān)鍵詞:天然氣站場;排污系統(tǒng);工藝設(shè)計

天然氣管道輸送最大的安全風(fēng)險在于大量的天然氣泄漏導(dǎo)致的火災(zāi)、爆炸、傷亡或損毀。管道天然氣輸送企業(yè)采取了一系列風(fēng)險管控措施，控制天然氣泄漏風(fēng)險，包括實施嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制，建立嚴(yán)格的巡線制度，采用先進的技術(shù)對管道進行定期檢查，進行嚴(yán)格的作業(yè)許可管理并采用可靠的工藝隔離標(biāo)準(zhǔn)等。由于工藝安全分析的概念和設(shè)計實踐引入我國只有十幾年時間，早期的工藝流程設(shè)計只是簡單的滿足適用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的工藝安全風(fēng)險沒有得到充分的認(rèn)識和有效的控制，并因此導(dǎo)致一些工藝事故的發(fā)生。

1常見的天然氣站場排污系統(tǒng)設(shè)計

天然氣站場的基本工藝流程為:天然氣經(jīng)進站閥進入站場，經(jīng)過濾分離、調(diào)壓計量向下游供氣。排污系統(tǒng)卻不盡相同，來自站場雜質(zhì)排入排污池或排污罐(地上或地下)。其中系統(tǒng)的工作壓力一般為10MPa左右，排污系統(tǒng)管線和儲罐壓力約為1.6MPa。

2國內(nèi)外相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

通過查閱國內(nèi)外相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可知，《石油天然氣工程防火設(shè)計規(guī)范》(GB50183-2004)第6.8.12條規(guī)定:天然氣管道清管作業(yè)排出的液態(tài)污染物若不含甲乙類可燃物液體，可排入就近設(shè)置的排污池;若含有甲乙類可燃液體，應(yīng)密閉回收可燃液體或在安全位置設(shè)置凝液焚燒坑。該標(biāo)準(zhǔn)只有針對清管作業(yè)排污的相關(guān)要求，沒有對天然氣站場正常工作排污設(shè)施做出要求，而增加了污水排水設(shè)施要求的《石油天然氣工程防火設(shè)計規(guī)范》(GB50183-2015)將暫緩實施?！遁敋夤艿拦こ淘O(shè)計規(guī)范》(GB50251-2015)中第6.2.6規(guī)定:輸氣站生產(chǎn)的污液宜集中收集，應(yīng)根據(jù)污染源的點位、數(shù)量、物性參數(shù)等設(shè)計排污管道系統(tǒng)，排污管道的終端應(yīng)設(shè)排污池或排污罐。美國石油協(xié)會(AmericanPetroleumInstitute，API)在2009年7月的第1版《陸上石油天然氣生產(chǎn)保護環(huán)境的作法》(APIRECOMMEND-EDPRACTICE51RP，F(xiàn)IRSTEDITION，JULY2009)中7.3.2規(guī)定“只要實際可行，應(yīng)使用罐代替排污池”。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalOrganizationforStandardization，ISO)的《石油和天然氣工業(yè)管道輸送系統(tǒng)》(ISO13623-2008)7.2條規(guī)定，排污管線應(yīng)設(shè)置在安全地方。通過對比以上標(biāo)準(zhǔn)可以發(fā)現(xiàn):國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對天然氣站場排污系統(tǒng)設(shè)計要求比較簡單，且差別不大，在設(shè)計實踐中很容易滿足相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。

3對設(shè)計為排污池的工藝安全分析

3.1設(shè)計為排污池可能發(fā)生的工藝事故。天然氣站場排污池用放置蓋板對池子進行封閉。如果發(fā)生手動排污閥門內(nèi)漏，手動排污閥在操作時發(fā)生故障不能關(guān)閉，自動排污閥控制系統(tǒng)失效等狀況時，大量的天然氣將進入排污池并從排污池開口處的縫隙外泄，在一定范圍內(nèi)形成爆炸混合物，產(chǎn)生閃爆的危險。3.2排污池的工藝安全分析。以下是采用Bow-Tie方法，對排污系統(tǒng)采用排污池設(shè)計的工藝安全分析，見圖1:圖1排污系統(tǒng)采用排污池設(shè)計的Bow-Tie分析通過圖1排污池Bow-Tie分析可以做出以下判斷:1)手動閥門內(nèi)漏比較常見，但閥門內(nèi)漏一般泄漏量都比較小。因此，由于閥門內(nèi)漏導(dǎo)致大量天然氣進入排污池的可能性也非常小，相應(yīng)的風(fēng)險應(yīng)當(dāng)可以接受。2)如果手動排污閥門突然損壞(比如閥門把手脫開)，打開后不能關(guān)閉，則高壓天然氣進入排污池。3)如果排污閥是通過液位控制的自動閥門，若控制系統(tǒng)失效或者閥門發(fā)生故障，液位不能控制閥門的關(guān)閉或者閥門本身因為故障不能關(guān)閉，加上排污時現(xiàn)場可能并沒有操作人員值守，則很有可能導(dǎo)致大量天然氣進入排污池。4)當(dāng)大量天然氣進入半敞式排污池時，天然氣很有可能從鐵板與排污池開口處的縫隙泄漏，在排污池開口處一定范圍內(nèi)形成爆炸混合物。5)天然氣站場開闊區(qū)域一般不設(shè)置天然氣泄漏監(jiān)測與報警系統(tǒng)和天然氣泄漏監(jiān)測驅(qū)動的ESD安全聯(lián)鎖裝置。當(dāng)大量天然氣從排污池泄漏時，不能被第一時間發(fā)現(xiàn)實施緊急關(guān)斷并對泄漏源進行隔斷，導(dǎo)致緊急狀況的持續(xù)存在及有可能的事態(tài)升級。6)天然氣站場內(nèi)采取了一定的防靜電措施，比如穿戴防靜電服，安裝并使用靜電釋放樁，但無法完全避免身體產(chǎn)生靜電并發(fā)生足以點燃天然氣的靜電釋放;站場內(nèi)按照要求安裝了符合防爆等級的電氣設(shè)備，但很多天然氣站場并沒有禁止員工將手機帶人生產(chǎn)區(qū)域，未關(guān)閉的手機有可能點燃泄漏的天然氣;持有動火作業(yè)許可證可以在站場內(nèi)進行動火作業(yè)，如果當(dāng)大量天然氣從排污池泄漏，正好排污池附近又有正在進行的動火作業(yè)活動，就有可能發(fā)生閃爆。7)排污池區(qū)域一般并沒有實施隔離，人員可以進入排污池危險區(qū)域。當(dāng)大量天然氣進入排污池，并發(fā)生閃爆，如果有人員在此區(qū)域，就會導(dǎo)致人身傷害。3.3對設(shè)計為排污池的工藝安全建議。根據(jù)以上Bow-Tie工藝安全分析，提出以下工藝安全建議:1)手動排污閥處設(shè)置雙閥，一旦一個閥門忽然損壞，打開后不能關(guān)閉，可以使用另一個閥門中斷排污過程。2)如果不需要頻繁排污，則不建議采用自動排污設(shè)計。由于自動排污一般沒有人員值守，一旦自動排污閥門的控制系統(tǒng)失效或者閥門本身發(fā)生故障不能關(guān)閉，就會導(dǎo)致大量天然氣進入排污池。如果必須采取自動排污設(shè)計，則應(yīng)將自動排污系統(tǒng)當(dāng)作關(guān)鍵裝置為其建立預(yù)防性維護保養(yǎng)計劃(PM)，同時考慮設(shè)置超低液位監(jiān)測與自動關(guān)斷聯(lián)鎖裝置，避免大量天然氣進入排污池。3)將排污池開口處密封并設(shè)置足夠管徑的放空管，將可能排入排污池的天然氣引至安全的位置放空。采取這種設(shè)計時要計算并確保放空管的管徑足夠大，在極端情況下也不至于使排污池憋壓，同時要考慮放空管的高度，避免天然氣從放空管排出后在地面形成爆炸混合物，另外要考慮的問題包括不能在放空管上設(shè)置隔離閥，避免因關(guān)閉隔離閥而使排污池憋壓，還要考慮在放空管上設(shè)置阻火裝置，避免雷電引燃從放空管排出的天然氣。4)在排污池區(qū)域設(shè)置燃氣監(jiān)測與報警裝置，當(dāng)監(jiān)測到一定濃度的天然氣，比如20%LEL時發(fā)出警報，當(dāng)天然氣濃度達到更高值，比如40%LEL時自動實施局部或者全場緊急關(guān)斷。5)禁止將手機、照相機等非防爆電氣設(shè)備帶入站場生產(chǎn)區(qū)域，如果需要，則應(yīng)按照動火作業(yè)申請動火作業(yè)許可。6)劃定排污池危險區(qū)域，對該區(qū)域?qū)嵤┪锢砀魯啵篃o關(guān)人員進入。排污池污水裝車外運作業(yè)時，采取5)中所列的措施避免交叉作業(yè)。如果需要進入排污池進行檢查或者維修，則應(yīng)采取進入受限空間所要求的安全措施，對所有進入排污池的管線進行絕對隔離(如加裝盲板)。

4對設(shè)計為排污罐的工藝安全分析

4.1設(shè)計為排污罐可能發(fā)生的工藝事故。天然氣站場采用排污罐排污其最主要的風(fēng)險來自于超壓并因此導(dǎo)致的管線或者罐體爆炸。由于天然氣站場高壓部分壓力可達10MPa，而排污系統(tǒng)設(shè)計壓力都比較低，一般只有1.6MPa，如果高低壓分界處隔斷可靠性不高，或者人員失誤打開或關(guān)閉某個閥門，造成高壓天然氣進入低壓部分并超出低壓部分能夠承受的壓力，將會導(dǎo)致低壓部分發(fā)生爆炸。4.2對設(shè)計為排污罐的工藝安全分析。以下是采用Bow-Tie方法，對排污系統(tǒng)采用排污罐設(shè)計的工藝安全分析:圖2排污系統(tǒng)采用排污罐設(shè)計的Bow-Tie分析通過排污罐Bow-Tie分析圖可以做出以下判斷:1)存在因閥門內(nèi)漏、手動排污閥忽然故障，打開后不能關(guān)閉，或者自動排污控制系統(tǒng)失效，或者閥體故障，導(dǎo)致高壓氣體進入低壓排污管線與罐的可能性。2)如果沒有進行相應(yīng)的工程設(shè)計核算，高低壓系統(tǒng)設(shè)計壓力等級差別太大，在極端情況下，大量高壓氣體進入低壓排污系統(tǒng)，排污管線靠近高低壓分界點處的實際壓力就有可能遠遠高于其能夠承受的壓力，導(dǎo)致靠近高低壓分界點處的低壓排污管線爆裂。3)如果排污管線或者排污罐上設(shè)計有隔斷閥，這些隔斷閥被關(guān)閉后會導(dǎo)致排污管線或者排污罐憋壓，則將是一種非常嚴(yán)重的安全隱患。4)如果排污罐放空管線管徑不足，當(dāng)大量高壓氣體進入排污罐時，放空不及時，就會導(dǎo)致排污罐壓力升高，超過其可承受壓力。5)排污罐壓力安全閥上游設(shè)置有隔斷閥，存在因?qū)ζ湮：φJ(rèn)識不足或者人為失誤被關(guān)閉的可能性，當(dāng)這種狀況出現(xiàn)又發(fā)生高壓氣體進入排污系統(tǒng)并且憋壓，就會導(dǎo)致排污管線和排污罐爆炸，并因此導(dǎo)致人員傷亡。4.3對設(shè)計為排污罐的工藝安全建議。根據(jù)以上Bow-Tie工藝安全分析，提出以下工藝安全建議:1)進行工程設(shè)計核算，確保當(dāng)在發(fā)生極端情況，大量高壓氣體瞬間進入低壓排污系統(tǒng)時，排污系統(tǒng)靠近高壓分界點處的管線能夠承受由此產(chǎn)生的壓力。2)不在低壓排污系統(tǒng)設(shè)置可能導(dǎo)致排污管線或者排污罐憋壓的隔斷閥。如果已存在這樣的隔斷閥，則應(yīng)將其鎖定在“常開”，并將其列入“開車前的安全檢查表(PSSR)”。3)進行工程設(shè)計核算，確保當(dāng)在發(fā)生極端情況，大量高壓氣體瞬間進入排污罐時，排污罐的放空管線能夠?qū)⑵浼皶r排出，不會導(dǎo)致排污罐憋壓。

5結(jié)論

1)目前從工藝安全的角度來看，天然氣站場管線高低壓分界和排污系統(tǒng)的設(shè)計有比較明顯的改進空間，應(yīng)當(dāng)考慮予以相應(yīng)的改進，避免因此可能產(chǎn)生的天然氣泄漏甚至爆炸事故發(fā)生。2)比較天然氣站場管線高低壓分界和排污系統(tǒng)的國內(nèi)外設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可以看出:滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)只是工藝安全設(shè)計的最低要求，簡單滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)往往并不能保證工藝安全風(fēng)險得到有效控制。3)應(yīng)當(dāng)對天然氣站場進行全面的工藝安全分析。工藝安全分析只是確保工藝安全的手段，并不是目的，只有通過全面的工藝安全分析，才能將風(fēng)險控制在合理可行的最低程度。通過闡述天然氣站場排污系統(tǒng)的設(shè)計，并且通過Bow-Tie方法分析危害性可能導(dǎo)致的事件，分析導(dǎo)致危害失控的原因，分析是否設(shè)置了足夠的技術(shù)或者管理“屏障”將可能性及后果嚴(yán)重性控制到最低合理可行的程度。在進行相關(guān)的工藝設(shè)計或者策劃相關(guān)的管理系統(tǒng)時，在確保滿足相關(guān)適用標(biāo)準(zhǔn)的情況下，通過進行工藝安全分析，采納行業(yè)良好作業(yè)實踐，使本企業(yè)的站場工藝安全風(fēng)險得到有效的控制。

參考文獻:

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［2］GB50251-2015輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2015.

［3］羅云，樊運曉，馬曉春.風(fēng)險分析與安全評價［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2014:104-132.

作者:申永超 單位:中國石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司