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化工本質(zhì)安全設(shè)計有關(guān)問題探討

發(fā)布時間：

2024-05-07 09:25

一、石油化工罐區(qū)基本控制要求

1. 溫度檢測

① 每臺儲罐均應(yīng)設(shè)置溫度測量儀表。溫度測量應(yīng)以儲罐本體液相溫度為檢測目標(biāo)，不得設(shè)在其它受環(huán)境影響擾動大的接管上，其安裝位置應(yīng)能在最低液位時仍能測量液相的溫度，且便于觀察和維護(hù)；

② 浮頂罐和內(nèi)浮頂罐上的溫度測量儀表宜安裝在罐底以上700mm～l000mm處，固定頂罐上的溫度測量儀表宜安裝在罐底以上700mm～1500mm處，罐內(nèi)有加熱器時，宜取上限，無加熱器時，宜取下限。

2. 壓力檢測

① 每臺儲罐均應(yīng)設(shè)置壓力測量儀表；

② 壓力（含低壓）儲罐罐頂應(yīng)設(shè)置就地壓力表和遠(yuǎn)傳壓力儀表。就地壓力表與遠(yuǎn)傳壓力儀表不得共用一個開口；

③ 壓力測量儀表的安裝位置應(yīng)保證在最高液位時仍能測量到氣相的壓力，并便于觀察和維修。

3. 液位檢測

① 每臺儲罐均應(yīng)設(shè)置液位測量儀表；

② 儲罐高高、低低液位報警儀表應(yīng)采用液位連續(xù)測量儀表或液位開關(guān)；

③ 儲罐就地液位測量儀表不應(yīng)選用玻璃板液位計；

④ 容量大于100m3的儲罐應(yīng)設(shè)置遠(yuǎn)傳液位測量儀表，并設(shè)定高、低液位報警。

⑤ 儲罐高液位報警的設(shè)定高度應(yīng)為儲罐的設(shè)計儲存高液位（設(shè)計儲存高液位＝液相體積達(dá)到儲罐計算容積90%時的高度—儲罐10min～15min最大進(jìn)液量折算高度）；

⑥ 儲罐低液位報警的設(shè)定高度應(yīng)為從低液位報警開始10min～15min內(nèi)儲罐出口輸油泵不會發(fā)生汽蝕的液位高度；

⑦ 外浮頂儲罐和內(nèi)浮頂儲罐低液位報警的設(shè)定高度（距罐底板）宜高于浮頂落底高度0.2m及以上；

⑧ 裝置原料儲罐宜單獨設(shè)置低低液位報警測量儀表；

⑨ 高高液位報警設(shè)定高度不應(yīng)大于液相體積達(dá)到儲罐計算容積90%時的高度；

⑩ 下列儲罐應(yīng)單獨設(shè)置高高液位報警儀表：

Ø儲存I級和II級毒性液體的儲罐；

Ø容量≥3000m3的甲B和乙A類可燃液體儲罐；

Ø容量≥10000m3的其他液體儲罐。

二、石油化工罐區(qū)本質(zhì)安全設(shè)計

1. 安全聯(lián)鎖

① 高高液位聯(lián)鎖

Ø高高液位報警時，應(yīng)聯(lián)鎖關(guān)閉儲罐進(jìn)料管道上的切斷閥；

Ø當(dāng)儲罐作為其它生產(chǎn)裝置或儲運設(shè)施的中間儲罐時，高高液位聯(lián)鎖時還應(yīng)快速開啟另一個同類儲罐進(jìn)料管道上的切斷閥，避免影響上游裝置或設(shè)施的正常生產(chǎn)。

① 低低液位聯(lián)鎖

Ø低低液位報警時，應(yīng)聯(lián)鎖關(guān)閉儲罐出料管道上的切斷閥并停輸油泵；

Ø當(dāng)儲罐作為其它生產(chǎn)裝置或儲運設(shè)施的中間儲罐時，低低液位聯(lián)鎖時還應(yīng)快速開啟另一個同類儲罐出料管道上的切斷閥和輸油泵，避免影響下游裝置或設(shè)施的正常生產(chǎn)。

2. 安全防護(hù)

① 甲B、乙A類可燃液體和有毒液體罐區(qū)內(nèi)的閥門集中處和排水井處，應(yīng)設(shè)可燃?xì)怏w或有毒氣體探測器，可燃?xì)怏w或有毒氣體檢測報警系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)符合GB/T 50493-2019有關(guān)規(guī)定；

② 儀表電纜在防火堤外敷設(shè)時可采用電纜槽盒、電纜溝或直埋，電纜溝內(nèi)應(yīng)充沙填實；

③ 儀表電纜在防火堤內(nèi)敷設(shè)時宜采用電纜溝、直埋或全封閉耐火槽盒，電纜溝內(nèi)應(yīng)充沙填實。采用電纜溝或直埋敷設(shè)時，儀表電纜出地面后，宜采用帶蓋板的全封閉耐火槽盒或采取了防火措施的保護(hù)鋼管敷設(shè)至現(xiàn)場儀表；

④ 儀表電纜穿越防火堤時，應(yīng)采用帶蓋板的全封閉耐火槽盒或采取了防火措施的保護(hù)鋼管從防火堤頂部跨越，或采用電纜溝或直埋方式從防火堤地面以下穿過。

三、重大危險源罐區(qū)本質(zhì)安全設(shè)計

1. 儲存易燃?xì)怏w、毒性氣體、易燃液體和劇毒液體的一、二級重大危險源罐區(qū)，應(yīng)定期開展HAZOP分析和SIL評估，并設(shè)置獨立的氣體檢測系統(tǒng)(GDS)、安全儀表系統(tǒng)(SIS)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和雷電預(yù)警系統(tǒng)(應(yīng)急管理部的“四個系統(tǒng)”)。

2. 一、二級重大危險源儲罐的壓力高報警檢測元件應(yīng)獨立設(shè)置。

3. 就地液位測量儀表采用磁翻板液位計時，在寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)采取伴熱或保溫措施；就地液位測量儀表采用雷達(dá)或伺服液位計的罐旁指示儀時，應(yīng)另設(shè)一種不同類別的遠(yuǎn)傳液位測量儀表。

4. 一、二級重大危險源儲罐的遠(yuǎn)傳液位測量儀表應(yīng)設(shè)置2套連續(xù)液位測量儀表。

5. 一、二級重大危險源儲罐的高高液位聯(lián)鎖檢測元件應(yīng)獨立設(shè)置，且能在線校驗，可采用連續(xù)測量儀表，也可采用液位開關(guān)。高高液位聯(lián)鎖檢測元件應(yīng)與另外2套連續(xù)測量儀表的高高液位信號組成“三取二”聯(lián)鎖切斷儲罐進(jìn)料。

6. 防火堤內(nèi)儀表電纜（包括信號電纜和電源電纜）應(yīng)采用耐火電纜，采用接線箱時儀表接線箱應(yīng)安裝在防火堤外。

7. 緊急切斷閥應(yīng)設(shè)在儲罐液相進(jìn)、出口管道靠近罐本體的位置，且不得用于工藝過程控制。一、二級重大危險源儲罐緊急切斷閥的閥體應(yīng)采用鍛鋼和火災(zāi)安全型，并進(jìn)行100%無損檢測和100%壓力試驗，閥體泄漏等級至少應(yīng)達(dá)到GB/T 13927中的D級或GB/T 4213中的V級。

8. 緊急切斷閥應(yīng)具有自動關(guān)閉功能和手動關(guān)閉功能。手動關(guān)閉包括遙控手動關(guān)閉和現(xiàn)場手動關(guān)閉，現(xiàn)場手動關(guān)閉的操作開關(guān)應(yīng)設(shè)置在防火堤外，且距離緊急切斷閥和泵的距離應(yīng)大于15米。

9. 緊急切斷閥可采用閘閥、球閥或三偏心蝶閥，閥門全開或全關(guān)的額定全行程時間既要考慮儲運工藝操作需要，又不能因行程時間太短、閥門動作太快引起管道“水擊”或震動，造成緊急切斷閥和管道損壞或壽命縮短。氣動和電液緊急切斷閥的額定全行程時間不宜短于lOsX閥門通徑mm/100mm，電動緊急切斷閥的額定全行程時間不宜短于20sX閥門通徑mm/100mm。

10.緊急切斷閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可采用氣動型、電液型或電動型，并滿足下列要求：

① 采用彈簧復(fù)位單作用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，氣缸應(yīng)加裝易熔塞。當(dāng)氣缸溫度達(dá)到或超過易熔塞熔點時，易熔塞熔化泄放氣缸內(nèi)壓力，另一側(cè)氣缸內(nèi)的彈簧推動活塞將閥門關(guān)閉；

② 采用雙作用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，應(yīng)配置事故空氣罐，氣缸應(yīng)加裝易熔塞。當(dāng)氣缸溫度達(dá)到或超過易熔塞熔點時，易熔塞熔化泄放氣缸內(nèi)壓力，儲氣罐內(nèi)的壓縮空氣推動另一側(cè)氣缸內(nèi)的活塞將閥門關(guān)閉；

③ 電液型執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)采用全封閉帶蓄能器集成式液壓結(jié)構(gòu)，具備閥門全開或全關(guān)故障位置，保證閥門在火災(zāi)狀態(tài)下處于安全位置；

④ 電動型執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)配應(yīng)急電源（如 UPS、EPS、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組等）。當(dāng)工藝對切斷閥有防火保護(hù)要求時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其附件應(yīng)安裝防火保護(hù)罩。

四、高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)本質(zhì)安全設(shè)計

1. 高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)本質(zhì)安全設(shè)計有關(guān)術(shù)語

① 高火災(zāi)可能性設(shè)備

Ø液化烴泵；

Ø殼程中工藝介質(zhì)為液化烴的換熱設(shè)備；

Ø操作溫度高于自燃點的烴類換熱設(shè)備或泵。

② 高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)

高火災(zāi)可能性設(shè)備外壁上方7.6米及左右兩側(cè)各2米的空間。

③ 儀表主電纜

以機(jī)柜室或控制室為起點，以現(xiàn)場儀表或接線箱為終點的儀表電纜。

④ 儀表主電纜槽

電纜槽內(nèi)儀表主電纜數(shù)量超過30根的電纜槽。

2. 高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)儀表本質(zhì)安全設(shè)計

① 高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)域內(nèi)不應(yīng)敷設(shè)儀表主電纜槽；

② 高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)域內(nèi)安裝的現(xiàn)場儀表應(yīng)通過接線箱與控制系統(tǒng)連接，儀表接線箱不宜安裝在高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)域內(nèi)；

③ 與高火災(zāi)可能性設(shè)備無關(guān)的儀表主電纜不應(yīng)在高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)域內(nèi)敷設(shè)，與高火災(zāi)可能性設(shè)備無關(guān)的儀表分支電纜不宜在高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)域內(nèi)敷設(shè)；

④ 儀表主電纜或分支電纜必須在高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)域內(nèi)敷設(shè)時，應(yīng)采用電纜溝或直埋方式，儀表電纜可選擇聚乙烯外護(hù)套鋼帶鎧裝電纜；

⑤ 儀表主電纜槽必須在高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)域敷設(shè)時，應(yīng)采用耐火槽板或其它防火保護(hù)措施，也可采用不燃燒材料的實體隔板（如花紋鋼板）將電纜槽與高火災(zāi)可能性設(shè)備隔開。

五、SIS本質(zhì)安全設(shè)計有關(guān)問題

1. SIS應(yīng)獨立于其它控制系統(tǒng)（包括DCS、SCADA、CCS、GDS等）獨立設(shè)置。基本過程控制系統(tǒng)不應(yīng)執(zhí)行SIL1及以上的安全儀表功能（SIF）。

2. SIS應(yīng)采用故障安全型。當(dāng)SIS內(nèi)部產(chǎn)生故障時，SIS應(yīng)能按設(shè)計預(yù)定方式將過程轉(zhuǎn)入到安全狀態(tài)。

3. SIS可實現(xiàn)一個或多個SIF。當(dāng)多個不同SIL等級的SIF在同一個SIS內(nèi)實現(xiàn)時，SIS的共用部分應(yīng)符合各SIF中最高SIL等級的要求。

4. SIS的安全技術(shù)要求可通過安全要求規(guī)格書（SRS）進(jìn)行表述。SRS應(yīng)包括對SIS實現(xiàn)的所有SIF及與之相關(guān)的SIL等級要求,以及SIS的硬件要求、應(yīng)用程序的安全要求等。

5. SRS應(yīng)明確SIS實現(xiàn)的每個SIF回路或子系統(tǒng)的設(shè)計安全要求、功能要求、SIL等級、檢驗測試周期和測試方法等，每個SIF回路的檢驗測試周期和測試方法都應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)裝置的安全運行和檢修期確定，SIS或安全子系統(tǒng)的檢驗測試間隔宜與生產(chǎn)裝置的停車檢修時間間隔相同，確?？蓪嵤┬?。

6. SIS的邏輯控制器采用可編程電子系統(tǒng)時，應(yīng)具有硬件和軟件自診斷功能（國標(biāo)未提及功能安全認(rèn)證和SIL證書要求，但設(shè)計時要考慮驗證的需要）。

7. SIS測量儀表優(yōu)先采用模擬量，SIF回路的中間環(huán)節(jié)應(yīng)盡可能少，安裝在爆炸危險區(qū)域的測量儀表和執(zhí)行器優(yōu)先選用隔爆型。

8. SIS測量儀表不應(yīng)采用現(xiàn)場總線或其它通信方式作為輸出信號。

9. SIS現(xiàn)場儀表、取源點、信號電纜和現(xiàn)場接線箱等，均應(yīng)獨立設(shè)置，冗余測量儀表和執(zhí)行器的信號電纜宜分配在不同的接線箱。

10.SIS與其他控制系統(tǒng)共用設(shè)備時，SIS應(yīng)具有優(yōu)先權(quán)，共用設(shè)備的回路供電應(yīng)由SIS提供，其他控制系統(tǒng)失效或控制指令不能影響SIS的功能安全，不能降低SIF目標(biāo)的SIL等級。

11.SIS中安全完整性等級為SIL2或SIL3的SIF回路，現(xiàn)場儀表應(yīng)采用“三取二”或“二取二”硬件配置，模擬量輸入測量儀表應(yīng)設(shè)置信號偏差報警。

12.SIS緊急停車按鈕的觸點應(yīng)采用“三取二”配置。

13. 參與“三取二”或“二取二”聯(lián)鎖的輸入/輸出信號，應(yīng)分配在不同的輸入/輸出卡件上。

14. SIS輸入信號為閥門的回訊開關(guān)時，回訊開關(guān)宜冗余配置；SIS輸入信號為手動開關(guān)、按鈕或繼電器時，輸入信號應(yīng)使用同一設(shè)備的多對觸點。

15. 每個測量儀表宜設(shè)置獨立的維護(hù)旁路開關(guān)，緊急停車信號不應(yīng)設(shè)置旁路開關(guān)，SIS輸出信號回路嚴(yán)禁設(shè)置旁路開關(guān)。

16. SIS不應(yīng)接入無線儀表和無線網(wǎng)絡(luò)，SIS不應(yīng)與工廠信息網(wǎng)絡(luò)直接相連，與SIS無關(guān)的設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)接入SIS網(wǎng)絡(luò)或利用SIS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。

17. SIL1安全儀表功能，測量儀表和控制閥宜與基本過程控制系統(tǒng)分開；SIL2和SIL3安全儀表功能，測量儀表和控制閥應(yīng)與基本過程控制系統(tǒng)分開。

18. SIS邏輯控制器(SIL1～SIL3)應(yīng)與基本控制系統(tǒng)分開，且冗余配置。

19. 邏輯控制器的中央處理單元、輸入單元、輸出單元、電源單元、通信單元等應(yīng)為獨立的單元，應(yīng)允許在線更換單元而不影響邏輯控制器的正常運行。

20. 安全完整性等級為SIL1的SIF回路，如果聯(lián)鎖誤動作造成的后果嚴(yán)重程度為1級～4級，SIF回路的現(xiàn)場測量儀表應(yīng)采用“三取二”或“二取二”配置（模擬量測量儀表應(yīng)設(shè)置信號偏差報警），不得采用單點聯(lián)鎖（中石化單點聯(lián)鎖治理管理規(guī)定）。