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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；
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

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)行機構(gòu)應(yīng)配應(yīng)急電源（如 UPS、EPS、應(yīng)急發(fā)電機組等）。當(dāng)工藝對切斷閥有防火保護要求時，執(zhí)行機構(gòu)及其附件應(yīng)安裝防火保護罩。

 

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）。

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