導(dǎo)語(yǔ)：天然氣排污工藝設(shè)計(jì)安全性分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，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(xiǎn)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(chǎng)的工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)往往比較簡(jiǎn)單，對(duì)一些方面的設(shè)計(jì)要求不夠明確，導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)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(xiǎn)。從天然氣站場(chǎng)排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手，分析設(shè)計(jì)中存在的不足，運(yùn)用Bow-tie分析方法進(jìn)行危害分析，提出改進(jìn)措施，并由此說(shuō)明對(duì)天然氣站場(chǎng)進(jìn)行全面工藝安全分析和工藝風(fēng)險(xiǎn)控制的必要性。

關(guān)鍵詞:天然氣站場(chǎng);排污系統(tǒng);工藝設(shè)計(jì)

天然氣管道輸送最大的安全風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)管控措施，控制天然氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)，包括實(shí)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(jìn)的技術(shù)對(duì)管道進(jìn)行定期檢查，進(jìn)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(jì)實(shí)踐引入我國(guó)只有十幾年時(shí)間，早期的工藝流程設(shè)計(jì)只是簡(jiǎn)單的滿足適用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的工藝安全風(fēng)險(xiǎn)沒(méi)有得到充分的認(rèn)識(shí)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(jiàn)的天然氣站場(chǎng)排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)

天然氣站場(chǎng)的基本工藝流程為:天然氣經(jīng)進(jìn)站閥進(jìn)入站場(chǎng)，經(jīng)過(guò)濾分離、調(diào)壓計(jì)量向下游供氣。排污系統(tǒng)卻不盡相同，來(lái)自站場(chǎng)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(chǔ)罐壓力約為1.6MPa。

2國(guó)內(nèi)外相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可知，《石油天然氣工程防火設(shè)計(jì)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(duì)清管作業(yè)排污的相關(guān)要求，沒(méi)有對(duì)天然氣站場(chǎng)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(jì)規(guī)范》(GB50183-2015)將暫緩實(shí)施?！遁敋夤艿拦こ淘O(shè)計(jì)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(diǎn)位、數(shù)量、物性參數(shù)等設(shè)計(jì)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(guó)石油協(xié)會(huì)(AmericanPetroleumInstitute，API)在2009年7月的第1版《陸上石油天然氣生產(chǎn)保護(hù)環(huán)境的作法》(APIRECOMMEND-EDPRACTICE51RP，F(xiàn)IRSTEDITION，JULY2009)中7.3.2規(guī)定“只要實(shí)際可行，應(yīng)使用罐代替排污池”。國(guó)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(guò)對(duì)比以上標(biāo)準(zhǔn)可以發(fā)現(xiàn):國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)天然氣站場(chǎng)排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求比較簡(jiǎn)單，且差別不大，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中很容易滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3對(duì)設(shè)計(jì)為排污池的工藝安全分析

3.1設(shè)計(jì)為排污池可能發(fā)生的工藝事故。天然氣站場(chǎng)排污池用放置蓋板對(duì)池子進(jìn)行封閉。如果發(fā)生手動(dòng)排污閥門內(nèi)漏，手動(dòng)排污閥在操作時(shí)發(fā)生故障不能關(guān)閉，自動(dòng)排污閥控制系統(tǒng)失效等狀況時(shí)，大量的天然氣將進(jìn)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(xiǎn)。3.2排污池的工藝安全分析。以下是采用Bow-Tie方法，對(duì)排污系統(tǒng)采用排污池設(shè)計(jì)的工藝安全分析，見(jiàn)圖1:圖1排污系統(tǒng)采用排污池設(shè)計(jì)的Bow-Tie分析通過(guò)圖1排污池Bow-Tie分析可以做出以下判斷:1)手動(dòng)閥門內(nèi)漏比較常見(jiàn)，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(jìn)入排污池的可能性也非常小，相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)當(dāng)可以接受。2)如果手動(dòng)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(jìn)入排污池。3)如果排污閥是通過(guò)液位控制的自動(dòng)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?yàn)楣收喜荒荜P(guān)閉，加上排污時(shí)現(xiàn)場(chǎng)可能并沒(méi)有操作人員值守，則很有可能導(dǎo)致大量天然氣進(jìn)入排污池。4)當(dāng)大量天然氣進(jìn)入半敞式排污池時(shí)，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(chǎng)開闊區(qū)域一般不設(shè)置天然氣泄漏監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)和天然氣泄漏監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)的ESD安全聯(lián)鎖裝置。當(dāng)大量天然氣從排污池泄漏時(shí)，不能被第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)實(shí)施緊急關(guān)斷并對(duì)泄漏源進(jìn)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(jí)。6)天然氣站場(chǎng)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(wú)法完全避免身體產(chǎn)生靜電并發(fā)生足以點(diǎn)燃天然氣的靜電釋放;站場(chǎng)內(nèi)按照要求安裝了符合防爆等級(jí)的電氣設(shè)備，但很多天然氣站場(chǎng)并沒(méi)有禁止員工將手機(jī)帶人生產(chǎn)區(qū)域，未關(guān)閉的手機(jī)有可能點(diǎn)燃泄漏的天然氣;持有動(dòng)火作業(yè)許可證可以在站場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行動(dòng)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(jìn)行的動(dòng)火作業(yè)活動(dòng)，就有可能發(fā)生閃爆。7)排污池區(qū)域一般并沒(méi)有實(shí)施隔離，人員可以進(jìn)入排污池危險(xiǎn)區(qū)域。當(dāng)大量天然氣進(jìn)入排污池，并發(fā)生閃爆，如果有人員在此區(qū)域，就會(huì)導(dǎo)致人身傷害。3.3對(duì)設(shè)計(jì)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(dòng)排污閥處設(shè)置雙閥，一旦一個(gè)閥門忽然損壞，打開后不能關(guān)閉，可以使用另一個(gè)閥門中斷排污過(guò)程。2)如果不需要頻繁排污，則不建議采用自動(dòng)排污設(shè)計(jì)。由于自動(dòng)排污一般沒(méi)有人員值守，一旦自動(dòng)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(huì)導(dǎo)致大量天然氣進(jìn)入排污池。如果必須采取自動(dòng)排污設(shè)計(jì)，則應(yīng)將自動(dòng)排污系統(tǒng)當(dāng)作關(guān)鍵裝置為其建立預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃(PM)，同時(shí)考慮設(shè)置超低液位監(jiān)測(cè)與自動(dòng)關(guān)斷聯(lián)鎖裝置，避免大量天然氣進(jìn)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(jì)時(shí)要計(jì)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(shí)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(wèn)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?xì)獗O(jiān)測(cè)與報(bào)警裝置，當(dāng)監(jiān)測(cè)到一定濃度的天然氣，比如20%LEL時(shí)發(fā)出警報(bào)，當(dāng)天然氣濃度達(dá)到更高值，比如40%LEL時(shí)自動(dòng)實(shí)施局部或者全場(chǎng)緊急關(guān)斷。5)禁止將手機(jī)、照相機(jī)等非防爆電氣設(shè)備帶入站場(chǎng)生產(chǎn)區(qū)域，如果需要，則應(yīng)按照動(dòng)火作業(yè)申請(qǐng)動(dòng)火作業(yè)許可。6)劃定排污池危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)該區(qū)域?qū)嵤┪锢砀魯?，禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入。排污池污水裝車外運(yùn)作業(yè)時(shí)，采取5)中所列的措施避免交叉作業(yè)。如果需要進(jìn)入排污池進(jìn)行檢查或者維修，則應(yīng)采取進(jìn)入受限空間所要求的安全措施，對(duì)所有進(jìn)入排污池的管線進(jìn)行絕對(duì)隔離(如加裝盲板)。

4對(duì)設(shè)計(jì)為排污罐的工藝安全分析

4.1設(shè)計(jì)為排污罐可能發(fā)生的工藝事故。天然氣站場(chǎng)采用排污罐排污其最主要的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)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(chǎng)高壓部分壓力可達(dá)10MPa，而排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)閥門，造成高壓天然氣進(jìn)入低壓部分并超出低壓部分能夠承受的壓力，將會(huì)導(dǎo)致低壓部分發(fā)生爆炸。4.2對(duì)設(shè)計(jì)為排污罐的工藝安全分析。以下是采用Bow-Tie方法，對(duì)排污系統(tǒng)采用排污罐設(shè)計(jì)的工藝安全分析:圖2排污系統(tǒng)采用排污罐設(shè)計(jì)的Bow-Tie分析通過(guò)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(dòng)排污閥忽然故障，打開后不能關(guān)閉，或者自動(dòng)排污控制系統(tǒng)失效，或者閥體故障，導(dǎo)致高壓氣體進(jìn)入低壓排污管線與罐的可能性。2)如果沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的工程設(shè)計(jì)核算，高低壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力等級(jí)差別太大，在極端情況下，大量高壓氣體進(jìn)入低壓排污系統(tǒng)，排污管線靠近高低壓分界點(diǎn)處的實(shí)際壓力就有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其能夠承受的壓力，導(dǎo)致靠近高低壓分界點(diǎn)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(jì)有隔斷閥，這些隔斷閥被關(guān)閉后會(huì)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(jìn)入排污罐時(shí)，放空不及時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致排污罐壓力升高，超過(guò)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(shí)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(jìn)入排污系統(tǒng)并且憋壓，就會(huì)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(duì)設(shè)計(jì)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(jìn)行工程設(shè)計(jì)核算，確保當(dāng)在發(fā)生極端情況，大量高壓氣體瞬間進(jìn)入低壓排污系統(tǒng)時(shí)，排污系統(tǒng)靠近高壓分界點(diǎn)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(jìn)行工程設(shè)計(jì)核算，確保當(dāng)在發(fā)生極端情況，大量高壓氣體瞬間進(jìn)入排污罐時(shí)，排污罐的放空管線能夠?qū)⑵浼皶r(shí)排出，不會(huì)導(dǎo)致排污罐憋壓。

5結(jié)論

1)目前從工藝安全的角度來(lái)看，天然氣站場(chǎng)管線高低壓分界和排污系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有比較明顯的改進(jìn)空間，應(yīng)當(dāng)考慮予以相應(yīng)的改進(jìn)，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(chǎng)管線高低壓分界和排污系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可以看出:滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)只是工藝安全設(shè)計(jì)的最低要求，簡(jiǎn)單滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)往往并不能保證工藝安全風(fēng)險(xiǎn)得到有效控制。3)應(yīng)當(dāng)對(duì)天然氣站場(chǎng)進(jìn)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(guò)全面的工藝安全分析，才能將風(fēng)險(xiǎn)控制在合理可行的最低程度。通過(guò)闡述天然氣站場(chǎng)排污系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且通過(guò)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(jìn)行相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)或者策劃相關(guān)的管理系統(tǒng)時(shí)，在確保滿足相關(guān)適用標(biāo)準(zhǔn)的情況下，通過(guò)進(jìn)行工藝安全分析，采納行業(yè)良好作業(yè)實(shí)踐，使本企業(yè)的站場(chǎng)工藝安全風(fēng)險(xiǎn)得到有效的控制。

參考文獻(xiàn):

［1］GB50183-2004石油天然氣工程防火設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2005.

［2］GB50251-2015輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2015.

［3］羅云，樊運(yùn)曉，馬曉春.風(fēng)險(xiǎn)分析與安全評(píng)價(jià)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2014:104-132.

作者:申永超 單位:中國(guó)石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司