HAZOP分析在火電廠石灰石處理系統中的應用

摘 要：HAZOP分析是由英國ICI公司于20世紀70年代提出的。HAZOP分析是一種定性或定量分析系統工程危險性的評價方法，并找出相應對策。爐內脫硫技術廣泛應用于以循環流化床為鍋爐的火電廠中。石灰石處理系統的HAZOP分析以系統工藝流程圖和PID為主，保證了該系統在常見的各種復雜工況下，依然能夠穩定的為鍋爐提供高質量的石灰石成品，滿足脫硫工藝需要。文章闡述了HAZOP分析在火電廠石灰石處理系統中的實際應用。

關鍵詞：HAZOP分析；石灰石處理系統；實際應用

1 HAZOP分析

HAZOP[1]（Hazard and Operability Analysis，危險與可操作性）分析是一種用于發現設計缺陷、工藝過程危害及操作性問題的系統化分析方法，HAZOP分析的本質就是通過會議論證對工程系統工藝圖和操作規程進行分析。會議由各個領域專業人員組成的分析小組按規定的方式系統地研究每一個分析節點，分析偏離設計工藝條件的偏差所導致的危險和可操作性問題。

1.1 HAZOP分析的實施流程

HAZOP分析主要包括四個方面：分析界定、分析準備、分析會議和總結報告。

1.2 分析界定

分析界定確定HAZOP分析的范圍與目的，根據目標分析對象確定相關專業，并依此組建分析團隊，明確每名團隊成員的職責。

1.3 分析準備

分析準備包括制定HAZOP分析計劃和進度，將分析團隊成員按專業領域和分析對象進行分組，明確交叉領域的討論前提和討論計劃。準備全部所需的技術資料，安排指定人員對會議過程全程進行記錄。

1.4 分析會議

分析會議[2]包括劃分節點，設計思路闡述，確定偏離，推斷不利后果，分析原因，現有安全防護措施分析，風險評估及提出建議措施。在設計思路闡述中，分析團隊要特別注意設計闡述人員的引導詞（IEC61882中規定了11個引導詞，如無“No”、過多“More”、過少“Less”、伴隨“As well as”等11個）、參數（包括概念性參數和過程參數）及偏離。引導詞+參數=偏離，通過這一公式分析各個參數的偏離量，分析產生原因和不利后果，結合現有防護措施并通過專業討論得出合理化建議措施。

1.5 總結報告

總結報告包括編制HAZOP分析表、HAZOP分析報告、HAZOP分析的審查。如果包含后續跟蹤的話，還需包括建議措施后續跟蹤和職責、HAZOP分析的關閉。

2 火電廠石灰石處理系統

火電廠石灰石處理系統是指從石灰石卸車到石灰石爐前料倉的整個工藝流程。包括石灰石顆粒的倉儲及輸送、制粉及篩分、成品石灰石的氣動輸送設備。

石灰石顆粒一般由業主在市場購買，顆粒一般在30-50mm，儲存石灰石的場地要求有一定防雨措施并遠離水源。

石灰石制粉及篩分需要特殊的粉末設備，由于理想的爐內脫硫用石灰石粒度在1mm左右，傳統的磨機和破碎機均無法達到粒度要求，需要使用專用粉末設備。且傳統篩分方法無法將1mm左右易潮解顆粒進行篩選，常選用風選設備對石灰石粉末進行篩分。

成品石灰石粉末需要使用完全密封的管道進行輸送。為保證石灰石的穩定連續供應，一般火電廠會儲存一定量的石灰石粉以保證循環流化床的連續運轉。

循環流化床爐內脫硫[3]技術是指在循環流化床鍋爐中將石灰石粉末與煤粉同時燃燒，在800～900℃時，石灰石分解成CO2和CaO， 多孔CaO與SO2發生反應生成CaSO4。其化學反應式如下：

CaCO3-CaO+CO2

CaO+1/2O2+SO2-CaSO4

3 HAZOP分析在石灰石處理系統中的應用

下面以巴基斯坦FFBL自備電廠項目石灰石處理系統為例，淺談HAZOP分析在保證系統穩定性和安全性的具體實例。

3.1 石灰石顆粒輸送

本項目石灰石顆粒輸送由裝載機卸料至輸送機尾部漏斗，輸送機采用波紋擋邊皮帶機，皮帶機從動輪處裝有零速開關，頭部溜槽設有堵料開關，信號反饋至中控并參與互鎖，防止因皮帶機故障造成的對設備及人員的危害。皮帶機裝有帶有計算功能的稱重傳感器，并反饋給中控；金屬探測器信號同樣反饋給中控并參與互鎖，這樣可以保證物料中沒有金屬異物，保護鍋爐正常運轉。皮帶機兩側均勻布置若干組跑偏開關，每組跑偏開關分輕度跑偏和重度跑偏，信號均反饋給中控，當重度跑偏信號出現時，皮帶機停機。皮帶機頭部設置聲光報警，每次啟動時提示周邊人員注意。

3.2 石灰石粉末及篩分

石灰石顆粒由皮帶機輸送至石灰石緩沖倉，緩沖倉口設置兩組料位計，每組包括一個雷達料位計和一個機械料位計，雙保險防止因儀表誤報造成料位過高甚至物料溢出。緩沖倉下游為一條稱重皮帶機，同樣配有稱重傳感器和保護開關，其中保護開關信號反饋中控并參與互鎖。稱重皮帶機上加裝保護作用的除鐵器，確保下游設備安全。石灰石顆粒經由稱重傳感器輸送至石灰石專用粉末設備柱磨機[4]，破碎后的石灰石經由一條密封皮帶輸送至斗式提升機，接口處加裝堵料探測裝置，信號反饋中控并參與互鎖。物料經由斗式提升機輸送至風選裝置，FL瀑流式選粉機，接口處同樣加裝堵料探測裝置，信號反饋中控并參與互鎖。通過FL瀑流式選粉機的成品石灰石粉直接進入氣旋分離機，而后進入氣力輸送系統。未通過選粉機的石灰石通過一條封閉皮帶機和一個雙向導料槽返回至柱磨機進行二次粉磨。柱磨機可為一用一備，雙向導料槽上裝有堵料探測裝置，信號反饋中控并參與互鎖；同時還裝有兩個位置傳感器用于檢測導向電動推桿的位置，信號反饋中控并參與互鎖，防止回料因誤操作進入備用柱磨機。

3.3 中控

石灰石輸送系統中，所有儀表監測到的故障信號如皮帶機保護報警信號、金屬探測器報警信號、堵料信號、高低倉位報警信號、分流擋板位置信號、各種單機故障信號等都要通過通訊反饋至中控，根據工藝流程選擇參與互鎖，防止因部分誤操作或設備運轉異常及其連鎖反應造成財產損失甚至人員傷亡。

4 結束語

近年來，國家有關部門尤其是國家安監總局接連出臺了若干相關文件，文件中重點強調HAZOP分析在實際項目中的推廣和應用，并提出了明確的要求和指導意見，全面肯定HAZOP分析技術在實踐中杜絕、減少事故發生、降低災害帶來損失及分析事故原因等領域發揮的積極作用。歐美國家將HAZOP分析列入強制性標準。高質量的HAZOP分析涉獵廣泛，包括流程工藝設計、自動化控制、儀表、供配電等相關專業，對各專業人員的經驗有一定的依賴，所以今后我國HAZOP分析的發展方向是提高相關人員的風險管理水平，而不能機械的套用HAZOP分析方法，這也對各行業的從業技術人員提出了新的要求，新的挑戰。

參考文獻

[1]徐志勝.安全系統工程[M].北京：機械工業出版社，2012：73-74.

[2]張少華.HAZOP技術應用[J].石油化工設計，2007，24（2）：54-58.

[3]李圍潮，袁孝競.煙氣脫硫技術現狀與發展[J].煙氣脫硫技術現狀與發展，1998（2）：12-15.

[4]陳建斌，羅明鑫.石灰石制備系統收資報告[R].2006，11.