每天10分钟学习LNG厂站安全系列（9）-HAZOP示例及新进展

 1  LNG接收站HAZOP示例

LNG 接收站的生产过程由于涉及低温、高压以及易燃、易爆等危险因素，可能会发生因设备、管线、阀门的泄漏或破裂而引起的火灾、爆炸等危害事故。为防止此类事故的发生，降低事故危害程度，必须先对其工艺系统进行危险源辨识，确定防范措施，以指导 LNG 接收站的工程设计和生产过程，保障接收站工程的顺 利实施。以下以我国东部沿海某 LNG 接收站的基础设计阶段为例，进行HAZOP分析[1]。

典型的LNG接收站的基本工艺为：LNG专用运输船抵达接收站专用码头后，通过液相卸船臂和卸船管线，借助船上卸料泵将LNG送进接收站的LNG储罐内。在卸船期间，由于热量的传入和LNG的物理位移，LNG 储罐内将会产生大量蒸发气。这些蒸发气一部分经气相返回管线和气相返回臂返回LNG船的料舱，以平衡料舱内压力；另一部分通过BOG压缩机升压进入再冷凝器被LNG冷凝，冷凝用的LNG来自低压输送泵，低压输送泵安装在LNG储罐内，冷凝后的LNG再经高压输出泵送入气化器，在气化器内LNG被加热气化成气态天然气，经调压、计量后送进输气管网。槽车灌装的LNG来自低压输送泵，通过管道和装车臂直接灌装。我们运用上一小节介绍的标准的HAZOP步骤及流程来进行该站的HAZOP分析，首先是划分节点。按照工艺系统的不同功能，将该接收站划分为以下7个节点。

以节点2为例示例HAZOP分析结果如下：

以上典型的LNG接收站的HAZOP分析给出了不少很有意义的指导意见，对该接收站的设计工作提供了很好的指导。

   2  HAZOP方法的新进展

从HAZOP分析的本意来看，其目的是通过全面地、详细地对工艺过程和操作进行检查，分析系统存在的危险因素，确定偏差是否会对系统造成不期望的后果，以提出防治措施。HAZOP分析通过表格形式列出引起偏差的原因、后果，已有安全保护措施，以及安全保护措施不足时，提出相应的建议措施。对LNG项目而言，HAZOP分析的主要作用即是对危险事件进行完整而全面的辨识以便更好的理解这些事件可能会如何发生，以及设计上是否已经有足够的措施来防止这些事件发生。

HAZOP分析技术的全过程还是过分依靠与会专家的个人经验，且存在分析过程的重复等问题。对此，建立偏差专家库及计算机辅助HAZOP分析软件等方面的进展可在一定程度上予以改进[2]。

近年来，随着计算机技术的发展，计算机辅助HAZOP分析技术及其软件迅速发展，其中基于SDG（符号有向图）推理方法的HAZOP分析得到较为广泛应用。符号有向图SDG（Signed Directed Graph）是系统间的节点通过有向箭头连接起来的网络图，能清晰、直观地展现出系统各影响因素、各部件之间的相互影响关系，广泛用于系统故障诊断。由节点与节点间的有向支路两部分组成。节点可为系统的物理变量，对LNG项目主要指压力、温度、液位、流量及物料组成五类物理量；也可以表示系统中的操作变量，如控制器、阀门等。节点的状态有以下三种：“+”、“-”、“0”，分别表示变量值高于其允许上限、低于允许下限、处于正常范围。连接两节点的有向支路有两种形式：“+”、“-”，分别表示节点间的正、负影响关系。正影响指原因节点变量与后果节点变量的变化方向同向，即后果变量随原因变量的增加而增加，此种情况有向支路用实线箭头表示。反之，负影响则是后果变量随原因变量的增加而减少，用虚线箭头表示。

从SDG推理的过程可以看出，其推理过程与HAZOP分析过程相似，具有可比性。节点的三种状态对应于中工艺参数“过高”、“过低”、“正常”三种情况，其中工艺参数过高或过低即为分析中的偏差，所以节点的状态与分析中的偏差相互对应。而且可形象、直观地表达偏差产生的原因及可能导致的后果，因而与HAZOP分析有着天然的联系，即SDG的推理机制与HAZOP分析中偏差产生的原因及可能导致的后果分析机制相一致。而且SDG图可深层次揭示故障传播路径，从而为分析建议措施的制定提供参考，人们可从故障传播路径入手，提出终止故障传播的方法，切断故障传播途径，便可避免偏差发生，达到保障系统安全的目的。

此外，近几年一个新的方向是HAZOP与过程模拟相结合，通过建立分析对象的过程模型，对偏差进行量化，并对偏差导致的事故后果进行定量描述，从而实现HAZOP的量化分析。文献[3]以我国四川某LNG加气站为研究对象，进行了定量HAZOP分析，辨识出储罐超压是该加气站最大的潜在危害，文中通过SGD-HAZOP方法及HYSYS模拟对事故概率及偏差进行量化，从而完成了某LNG加气站的定量HAZOP分析。该项目本身所涉及的工艺过程较为简单，但确是LNG装置的HAZOP量化分析的有益尝试。