HAZOP分析方法在重大危险源原油储存风险评估中的应用

卡哈尔·瓦热丝江

（中国石油天然气集团有限公司新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000）

1 储油库的风险分析

储油库在危险化学品储存企业中，承担着存储易燃、易爆和有毒化学品的重要任务，这些储罐的安全运行直接关系到企业的安全生产和周边环境的安全。储罐作业中常见的安全风险包括泄漏、爆炸、火灾以及化学反应事故，泄漏通常由储罐的结构损坏、密封失效或管道腐蚀引起，可能导致有害化学物质扩散到环境中。爆炸和火灾风险则多由存储物质的易燃易爆特性、静电积累或操作不当等因素触发，除此之外，储罐内化学品的不稳定性和外部环境因素（如温度、压力的变化）也可能引发各类危险的化学反应[1-2]。

此外，对于企业而言，在储罐作业中还需要注意人为因素带来的风险，如操作失误、监控不足、维护不当等，这些因素可能导致安全防护措施的失效，进而增加事故发生的可能性[3]。因此，针对这些潜在风险，企业应进行全面的风险分析和管理，通过定期对储罐进行检查和维护，实施有效的安全管理措施，以及培训相关人员，降低风险，从而保障企业和周边环境的安全。

2 HAZOP概述

2.1 HAZOP 的定义和原理

HAZOP（危害与可操作性分析）源于20 世纪60年代，最初用于化学和石油工业，其核心在于系统地识别并评估工业过程中可能出现的偏离设计意图的情况。该方法基于一种假设性思维模式，通过提出一系列指导词，如No（空白）、Less（减量）、More（过量）等，来探讨设备、物质或过程可能发生的异常情况。每个指导词作为一种思维触发点，能够引导参与者深入分析可能导致这些偏离的原因，以及这些偏离可能产生的后果。在这个过程中，分析团队会考虑所有相关的设计参数，如温度、压力、流量和浓度，并评估这些参数偏离正常操作范围时可能产生的影响。HAZOP分析的另一个关键要素是跨学科团队的协作，分析团队通常由工程师、操作员、技术专家和安全专家组成，他们各自提供不同的视角和专业知识，以确保分析的全面性。通过细致的讨论和分析，HAZOP 旨在揭示可能被忽视的风险点，进而为责任单位制定相应的风险控制措施提供依据，从而提升整个工业系统的安全性和可靠性。

2.2 HAZOP 对危险化学品企业的重要性

实践中，HAZOP 在储罐风险分析中发挥着关键作用。通过系统地识别和评估潜在的风险，HAZOP能够帮助企业更加有针对性地采取预防措施，从而减少事故发生的可能性。

专家团队会集中讨论储罐的设计，选择一个特定的流程节点或设备，分析相关操作以及维护过程中可能出现的偏差，并评估这些偏差可能导致的危害，提出相应的建议措施。开展HAZOP 可以促进企业在设计和运营阶段就整合安全因素，而非仅在事故发生后采取措施。此外，这种方法的应用还有助于危险化学品储存企业满足日益严格的工业安全法规和标准，为企业赢得政府机构和公众的信任。通过定期进行HAZOP 分析，企业能够不断更新和改进其安全管理措施，从而适应工艺变化和新兴的安全挑战。

3 HAZOP应用案例

3.1 企业概况

国内某大型油气储运储油库通过使用HAZOP，在实际应用中体现出较好的效果和价值。该储油库原油库库容 690 000 m3。其中有 50 000 m3油罐 13座、20 000m3油罐 2 座（均为浮顶罐），主要功能是接收、储存3 条国内及国外管线输送来的原油，原油工艺系统主要分为5 个区：原油加热区、原油罐区、泵棚区、外输阀组区、收球筒排污罐区。

3.2 节点划分

在HAZOP 分析中，该储油库原油工艺系统被划分为5 个节点表，如表1 所示。

表1 该储油库HAZOP分析节点

3.3 偏差确定

本次HAZOP 分析从工艺参数、引导词入手（如表2 所示），根据该储油库的情况，确定了95 个具有实际意义的偏差（部分节选内容如表3 所示）

表2 该储油库HAZOP分析引导词表

表3 该储油库HAZOP分析选取的偏差（节选）

3.4 分析与记录

根据上述HAZOP 分析结果，此次HAZOP 分析按照风险矩阵风险等级，成功识别出较大风险43 个，一般风险73 个，提出建议7 条，并为每个问题都提出了具体的改进措施。

3.5 主要风险分析

3.5.1 加热节点

当温度低时，管线来油经加热炉入口阀门进入加热炉，升温后，再经加热炉出口阀门去罐区。在点火时，如炉膛置换不干净，造成炉膛内气体配比失调，会造成闪爆事故，这是加热炉常见的事故。长输管道来油压力高会导致管线压力偏高，密封点泄漏，严重时会导致设备、管阀件损坏。加热炉真空压力控制器故障、火筒超温会导致锅筒压力偏高，管阀件损坏。如果加热炉补水不及时、补水电磁阀故障、补水管道中无水或供水压力极低，则会导致加热炉水相液位偏低，造成停炉，严重时会导致火筒超温损坏的后果。炉管结垢会导致加热炉原油进出口压差偏高，原油流速变慢，加热效率低，可能会造成炉管烧坏。若加热炉温度调制过低，原油升温后达不到规定的温度，则可能会造成原油输送过程原油管道冷凝冻堵堵塞，导致系统超压，在安全阀失效的情况下，可能会导致法兰、阀门泄漏，进而引发火灾爆炸。

3.5.2 原油罐区节点

如果切罐不及时，会导致罐液位偏高，存在冒罐，可能导致火灾的后果；液位偏低，则会导致浮船落底、喂油泵和原油外输泵汽蚀损坏。

环境温度高会导致罐温度偏高，可能出现轻组分挥发的问题；温度偏低时则罐内原油可能会凝固，不能输转。

不良地质条件可能会导致储罐沉降，如果储罐不同部位沉降不同步，则可能会发生管道或罐体焊缝开裂，进而引发油品泄漏事故。

如果工程质量验收把关不严、保温设施质量不过关，例如管道保温层纵向和横向接缝安装不规范，则会出现雨水进入保温材料，造成保温层绝热系数下降、加快设备管阀件腐蚀速度。

另外，当储罐清罐、检修后投用时，作业人员如操作不合理可能会导致进油速度过快，可能会引发火灾、爆炸事故。

3.5.3 泵喷区节点

当油罐液位低、入口过滤器堵塞时，会让给油泵入口压力偏低，导致泵汽蚀、轴承振动、温度上升、出口压力低的情况。当来油温度高时给油泵入口温度也会偏高，可能会导致泵汽蚀、轴承振动、温度上升等情况；环境温度低时，给油泵入口温度也会偏低，可能会造成油品流动性差。当给油泵出现故障停运时，管内原油可能会出现逆流，造成泵出口原油倒流、形成水锤损坏叶轮等情况。如果泵出口压力太高、后系统输油不畅时，主泵去换热器管线压力会偏高，可能会导致管阀件紧密封点出现泄漏，严重时可能会因超压损坏设备。

3.5.4 阀组区节点

来油压力高、压力调节阀出现故障时，外输阀组出口压力会偏高，造成管阀件静密封点泄漏，严重时可能出现超压损坏的情况。

来油压力低、泄压阀泄漏、电动阀出现故障时，外输阀组出口压力会偏低，造成原油停输的后果。

3.5.5 收球筒排污罐节点

如果转油泵出现故障，收球筒排污罐液位会偏高，可能导致油溢流、污染环境等事故。后续系统不畅时，转油泵出口压力就会偏高，严重时设备管阀件会因超压而损坏。收球筒排污罐液位偏低、泵入口过滤器堵塞时，可能会造成回收的油品停输。

3.6 建议措施

1）对于罐液位偏高的建议措施：针对目前各储罐物料进出口管道靠近罐体处的总阀为手动阀的情况，此次HAZOP 分析团队建议改成满足AQ 3053—2015《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规程》要求的液压型或电动型执行机构的总切断阀。提出该建议措施的理由及目的为：AQ 3053—2015《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规程》第6.13 条明确指出：切断阀储罐物料进出口管道靠近罐体处应设一个总切断阀。对大型储罐而言，应采用带气动型、液压型或电动型执行机构的阀门。当执行机构为电动型时，其电源电缆、信号电缆和电动执行机构应做防火保护。切断阀应具有自动关闭和手动关闭功能，手动关闭包括遥控手动关闭和现场手动关闭。

2）对于罐液位偏低的建议措施：此次HAZOP分析团队建议设置液位低低联锁停原油外输泵。提出该建议措施的理由及目的为：GB 50074—2014《石油库设计规范》第15.1.3 条明确指出：容量大于或等于50 000 m3的外浮顶储罐和内浮顶储罐应设低低液位报警。低低液位报警设定高度（距罐底板）不应低于浮顶落底高度，低低液位报警应能同时联锁停泵。

3）对于罐液位偏低的建议措施：此次HAZOP分析团队建议罐的最低液位应高于浮顶或浮盘的支撑高度0.2 m 以上。提出该建议措施的理由及目的为：GB 50074—2014《石油库设计规范》第15.1.1 条明确指出：储罐低液位报警的设定高度应满足泵不发生汽蚀的要求，外浮顶储罐和内浮顶储罐的低液位报警设定高度（距罐底板）宜高于浮顶落底高度 0.2 m及以上。

4）对于保温设施安装质量异常（管道保温层纵向和横向接缝安装不规范）的建议措施：此次HAZOP 分析团队建议企业按标准对承包商保温设施安装质量进行验收。提出该建议措施的理由及目的为：GB 50645—2011《石油化工绝热工程施工质量验收规范》第7.1.7 条明确指出：水平管道金属保护层的环向接缝应沿管道坡向搭向低处，其纵向接缝宜布置在水平中心向上下45°范围内，缝口朝下。

5） 对于储罐清罐、检修后投用操作异常（进油速度快）的建议措施：此次HAZOP 分析团队建议企业进一步完善操作规程，在操作规程中增加“空油罐初始投用时，在进出油管未浸没前，进油管流速应控制在1 m/s 以下”等要求。提出该建议措施的理由及目的为：SYT 5921—2017《立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规范》第3.3.1.2 条明确指出：进油时应缓慢开启，在进出油管未浸没前，进油管流速应控制在1 m/s 以下，浸没后管线油流速控制在3 m/s以下，以防止静电荷积聚。

6）对于给油泵出口压力偏高的建议措施：此次HAZOP 分析团队建议企业重新修订入口汇管设有压力变送器的位号。提出该建议措施的理由及目的为：与原油罐来油去外输泵汇管的压力变送器的位号重复。

7）对于外输阀组出口压力偏高的建议措施：此次HAZOP 分析团队建议企业重新修订外输阀组前、后压力变送器的位号。提出该建议措施的理由及目的为：外输阀组前、后压力变送器的位号重复。