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氯氣透平壓縮機(jī)安全風(fēng)險(xiǎn)分析與防范

文檔作者：李潔1 袁曹穎1 袁楊東棹2 袁孟昊1 袁李如1 袁徐銘文檔來源： 1.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司 2.中國海洋石油集團(tuán)有限公司冤			點(diǎn) 擊數(shù)：
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氯氣透平壓縮機(jī)安全風(fēng)險(xiǎn)分析與防范
李潔1袁曹穎1袁楊東棹2袁孟昊1袁李如1袁徐銘澤1
淵1.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司袁天津300131曰2.中國海洋石油集團(tuán)有限公司冤
摘要院氯氣透平壓縮機(jī)屬于氯堿行業(yè)的核心設(shè)備之一袁在運(yùn)行過程中一旦發(fā)生故障袁不僅會(huì)影響生產(chǎn)的連續(xù)
性袁還可能引發(fā)各類生產(chǎn)安全事故遙針對(duì)氯氣透平壓縮機(jī)運(yùn)行過程中可能發(fā)生的生產(chǎn)安全事故進(jìn)行了定性分析袁并
采用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)淵QRA冤方法對(duì)氯氣泄漏引發(fā)人員中毒事故的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)袁提出相關(guān)安全對(duì)策措施袁為
企業(yè)預(yù)防和減少生產(chǎn)安全事故的發(fā)生袁降低事故的后果提供借鑒和參考遙
關(guān)鍵詞院氯氣透平壓縮機(jī)曰安全風(fēng)險(xiǎn)曰定性分析曰定量評(píng)價(jià)曰安全對(duì)策措施
中圖分類號(hào)院TQ124.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼院A 文章編號(hào)院1006-4990淵2019冤10-0081-03
Analysis and precautions safety risks for chlorine turbine compressor
Li Jie1袁Cao Ying1袁Yang Dongzhao2袁Meng Hao1袁Li Ru1袁Xu Mingze1
淵1.CNOOC Tianjin Chemical Research﹠Design Institute Co.袁Ltd.袁Tianjin 300131袁China曰
2.China National Offshore Oil Corporation冤
Abstract院Chlorine turbine compressor is one of the core equipment in the chlor鄄alkali industry袁if it fails during operation袁it
will not only affect the continuity of production袁but also may cause various kinds of work safety accidents.In allusion to the
possible work safety accidents during the operation of chlorine turbine compressor袁a qualitative analysis was made and the
quantitative risk assessment淵QRA冤method was used to quantitatively evaluate the safe]ty risks of personnel poisoning acci鄄
dents caused by chlorine leakage.In order to offer reference and consult to prevent the occurrence of accidents and to cut
down accident consequence袁the safety response measures were put forward.
Key words院chlorine turbine compressor曰safety risks曰qualitative analysis曰quantitative evaluate曰safety response measures
氯氣輸送是氯堿生產(chǎn)工藝的工序之一袁其輸送
設(shè)備經(jīng)歷了從小型納氏泵到大型透平壓縮機(jī)的演變
過程袁相對(duì)于小型納氏泵袁氯氣透平壓縮機(jī)具有輸出
壓力高堯壓縮比大堯運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)堯易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和
大型化的優(yōu)點(diǎn)咱1-2暫遙隨著中國氯堿行業(yè)的快速發(fā)展和
生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大袁氯氣透平壓縮機(jī)已被廣泛應(yīng)
用在國內(nèi)的氯堿行業(yè)中袁屬于氯堿行業(yè)的核心設(shè)備
之一袁其運(yùn)行狀態(tài)直接影響氯堿系統(tǒng)的安全平穩(wěn)性遙
但是由于其屬于帶電和承壓設(shè)備堯動(dòng)部件多堯運(yùn)行負(fù)
荷變化大堯氣體流速大堯零部件摩擦損失大堯運(yùn)行中
涉及劇毒物質(zhì)等特點(diǎn)袁也容易發(fā)生各類生產(chǎn)安全事
故袁尤其是因氯氣泄漏造成人員中毒事故袁事故后果
極為嚴(yán)重遙筆者對(duì)氯氣透平壓縮機(jī)運(yùn)行過程中的安
全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定性和定量分析袁并提出了安全對(duì)策
措施袁以期為氯堿企業(yè)提供借鑒和參考遙
1 氯氣透平壓縮機(jī)工作原理
氯氣透平壓縮機(jī)是一種多級(jí)離心式壓縮機(jī)袁主
要由進(jìn)氣管堯葉輪堯擴(kuò)壓器堯蝸室等組成袁其工作原理
是借助于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力對(duì)氯氣做
功袁把葉輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能袁增大氣體流
速袁氣體在流經(jīng)擴(kuò)壓器和蝸殼時(shí)速度降低袁氣體的動(dòng)
能轉(zhuǎn)化為靜壓能袁增大氯氣壓力袁經(jīng)過壓縮的氣體再
經(jīng)彎道和回流器進(jìn)入下一級(jí)葉輪袁進(jìn)一步壓縮增壓袁
以滿足工藝要求咱3暫遙
2 系統(tǒng)安全分析方法
系統(tǒng)安全分析方法即應(yīng)用系統(tǒng)安全工程評(píng)價(jià)的
方法對(duì)系統(tǒng)或工程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析遙本文采用系統(tǒng)安
全分析方法之一要要定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法淵QRA冤對(duì)氯氣
透平壓縮機(jī)運(yùn)行過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析遙
收稿日期院2019-08-16 作者簡(jiǎn)介院李潔淵1982要冤袁女袁碩士研究生袁高級(jí)工程師袁主要從事安全技術(shù)咨詢工作曰E-mail院lijie@pcec.com.cn遙
第51 卷第10 期
圓園19 年10 月
無機(jī)鹽工業(yè)
INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY
災(zāi)燥造援51 暈燥援10
Oct.袁圓園19
Doi院10.11962/1006-4990.2019-0433
窯81窯
定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)淵QRA冤目前已廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸堯
建筑堯能源堯化工堯航空?qǐng)蜍娛碌戎T多領(lǐng)域袁在安全規(guī)
劃堯安全評(píng)價(jià)及安全設(shè)施設(shè)計(jì)等方面應(yīng)用尤為普遍遙
在安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域袁定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)即通過對(duì)系統(tǒng)或設(shè)
備的事故概率和事故后果的嚴(yán)重程度進(jìn)行量化分
析袁進(jìn)而精確描述系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)袁并將量化的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)
與可接受標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比袁提出降低風(fēng)險(xiǎn)的措施咱4-5暫遙
近年來袁國內(nèi)外許多相關(guān)組織開發(fā)了定量風(fēng)險(xiǎn)
評(píng)價(jià)軟件袁通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及內(nèi)嵌的數(shù)學(xué)模
型模塊袁可方便快捷地對(duì)事故后果及概率進(jìn)行分
析咱5暫遙本文選用中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院開發(fā)的
葉CASST-QRA 重大危險(xiǎn)源區(qū)域定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件
V2.0曳淵以下簡(jiǎn)稱野CASST-QRA冶軟件冤對(duì)氯氣透平壓縮
機(jī)因氯氣泄漏引發(fā)的人員中毒事故進(jìn)行定量分析遙
3 氯氣透平壓縮機(jī)安全風(fēng)險(xiǎn)分析
3.1 物質(zhì)危險(xiǎn)性分析
氯氣透平壓縮機(jī)中涉及的主要化學(xué)品為氯氣袁
根據(jù)葉國家安全監(jiān)管總局辦公廳關(guān)于印發(fā)危險(xiǎn)化學(xué)
品目錄淵2015 版冤實(shí)施指南淵試行冤的通知曳淵安監(jiān)總
廳管三咱2015暫80 號(hào)冤咱6暫袁氯氣屬于危險(xiǎn)化學(xué)品和劇毒
品袁其主要危險(xiǎn)性見表1遙
表1 物料主要危險(xiǎn)性
3.2 氯氣透平壓縮機(jī)可能發(fā)生的生產(chǎn)安全事故類
型分析
本文采用葉企業(yè)職工傷亡事故分類標(biāo)準(zhǔn)曳淵GB
6441要1986冤對(duì)氯氣透平壓縮機(jī)運(yùn)行過程中可能發(fā)
生的生產(chǎn)安全事故進(jìn)行分類袁具體內(nèi)容如下遙
1冤機(jī)械傷害遙氯氣透平壓縮機(jī)防護(hù)設(shè)施缺陷袁人
體不慎接觸壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部件外露部分袁可能發(fā)生機(jī)
械傷害事故遙
2冤觸電遙電氣設(shè)備無保護(hù)接零堯接地措施或失
效袁沒按規(guī)定安裝漏電保護(hù)器或失靈堯線路絕緣損
壞堯誤操作等可能發(fā)生觸電事故遙
3冤物理爆炸遙選材不合理袁設(shè)計(jì)堯制造缺陷袁使用
過程超壓袁壓力表堯安全閥等附件失靈袁導(dǎo)致承壓設(shè)
備超壓袁可能發(fā)生物理爆炸事故遙
4冤噪聲遙壓縮機(jī)屬于高噪聲設(shè)備袁若不采取消
聲堯吸聲堯隔聲措施袁作業(yè)人員長(zhǎng)期接觸高噪聲袁可造
成噪聲性耳聾遙
5冤中毒遙因磨損堯腐蝕堯喘振堯超壓堯設(shè)計(jì)制造缺
陷等原因?qū)е侣葰馔钙綁嚎s機(jī)泄漏袁進(jìn)而造成人員
中毒事故遙
通過以上分析內(nèi)容可以看出袁在氯氣透平壓縮
機(jī)運(yùn)行過程中袁可能存在的事故類型有機(jī)械傷害堯觸
電堯物理爆炸堯噪聲和中毒袁其中機(jī)械傷害堯觸電堯物
理爆炸堯噪聲一般影響范圍較小袁僅對(duì)作業(yè)人員個(gè)體
造成傷害袁而氯氣泄漏引發(fā)中毒事故的后果預(yù)期將
非常嚴(yán)重袁本文將采用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法淵QRA冤對(duì)該
類事故的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量分析遙
3.3 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)淵QRA冤
1冤事故后果模式分析咱7暫
氯氣發(fā)生泄漏后將在大氣中進(jìn)行擴(kuò)散袁形成氣
體云團(tuán)袁由于氯氣具有很強(qiáng)的毒性袁將造成一定濃度
氣體云團(tuán)范圍內(nèi)的人員中毒遙
若泄漏方式為連續(xù)泄漏袁泄漏速率為Q淵kg/s冤
時(shí)袁則空間某一點(diǎn)在t 時(shí)刻的氯氣濃度由下式得出院
C淵x袁y袁z袁t冤= Q
仔滓y滓zu exp -12y2
滓y2 + z2
蓘 蓸 滓z2 蔀蓡 式中院x 為下風(fēng)方向至泄漏點(diǎn)的距離袁m曰y袁z 為側(cè)風(fēng)方
向堯垂直向上方向離泄漏點(diǎn)的距離袁m曰u 為風(fēng)速袁m/s曰
滓y堯滓z 分別為y堯z 方向的擴(kuò)散參數(shù)曰t 為擴(kuò)散時(shí)間袁s遙
對(duì)于擴(kuò)散參數(shù)滓y 和滓z 袁這里引用TNO淵荷蘭應(yīng)
用科學(xué)研究組織冤有關(guān)的公式院滓y=axb袁滓z=cxd
擴(kuò)散參數(shù)a堯b堯c堯d 與大氣穩(wěn)定條件見表2遙
表2 擴(kuò)散參數(shù)與大氣穩(wěn)定條件
根據(jù)上述兩個(gè)大氣擴(kuò)散公式袁結(jié)合氯氣的毒性
特性袁即可算出氯氣泄漏后造成的毒害區(qū)域遙本文采
用CASST-QRA 軟件袁以某企業(yè)年產(chǎn)60 萬t 離子膜
燒堿裝置為例袁對(duì)氯氣透平壓縮機(jī)因氯氣泄漏引發(fā)
的中毒事故進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)袁該軟件已內(nèi)嵌上述
毒性物質(zhì)擴(kuò)散計(jì)算模型遙
2冤設(shè)備簡(jiǎn)介
某企業(yè)年產(chǎn)60 萬t 離子膜燒堿裝置氯氣透平
壓縮機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)見表3遙
名稱
危險(xiǎn)性類別 淵g密窯c度m-/3冤 CAS 號(hào)
沸點(diǎn)/ 益
熔點(diǎn)/ 益
備注
氯
氣
加壓氣體曰急性毒性-吸入袁類
別2曰皮膚腐蝕/刺激袁類別2曰嚴(yán)重眼損傷/眼刺激袁類別2曰特異性靶器官毒性-一次接
觸袁類別3淵呼吸道刺激冤曰危害
水生環(huán)境-急性危害袁類別1
31..2411伊淵液10-冤3
淵氣冤
7782- 50-5 -34.5 -101 劇
毒
大氣條件a b c d
極不穩(wěn)定A 0.527 0.865 0.28 0.90 不穩(wěn)定B 0.371 0.866 0.23 0.85
弱不穩(wěn)定C 0.209 0.897 0.22 0.80 中性D 0.128 0.905 0.20 0.76
弱穩(wěn)定E 0.098 0.902 0.15 0.73 穩(wěn)定F 0.065 0.902 0.12 0.67
www.wjygy.com.cn 無機(jī)鹽工業(yè) 第51卷第10期
窯82窯
表3 氯氣透平壓縮機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)
3冤泄漏擴(kuò)散事故情景模擬
淤危險(xiǎn)有害物質(zhì)的選取遙氯氣透平壓縮機(jī)設(shè)計(jì)
的主要化學(xué)品是氯氣袁因此袁選取氯氣為危險(xiǎn)有害物
質(zhì)進(jìn)行模擬計(jì)算與評(píng)價(jià)遙
于泄漏源堯泄漏方式及泄漏事故規(guī)模的選取遙泄
漏源院氯氣透平壓縮機(jī)遙泄漏方式院假定氯氣透平壓
縮機(jī)正在正常平穩(wěn)運(yùn)行袁設(shè)備內(nèi)充滿物料袁發(fā)生連續(xù)
性氯氣泄漏遙泄漏事故規(guī)模院在氯氣透平壓縮機(jī)工作
壓力確定的情況下袁泄漏事故規(guī)模取決于泄漏孔徑
的大小袁具體內(nèi)容見表4遙
表4 氯氣透平壓縮機(jī)典型泄漏事故情景選取
盂泄漏持續(xù)時(shí)間的選取遙實(shí)際生產(chǎn)過程中袁由于
采取相關(guān)自動(dòng)控制措施袁加之作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有人員巡視袁
泄漏持續(xù)時(shí)間一般不超過10 min遙CASST-QRA 軟
件包按持續(xù)泄漏10 min 考慮泄漏量遙
榆模擬氣象條件遙對(duì)氣體擴(kuò)散起主要作用的氣
象條件包括院風(fēng)速堯風(fēng)向堯大氣穩(wěn)定度堯混合層高度堯
氣溫等遙根據(jù)本工程所在區(qū)域的自然條件袁模擬計(jì)算
選擇正常的氣象條件袁主要?dú)庀蟓h(huán)境參數(shù)選取見表5遙
表5 氣體擴(kuò)散環(huán)境參數(shù)選取
4冤模擬計(jì)算結(jié)果
利用CASST-QRA 軟件包內(nèi)嵌計(jì)算模型袁在泄
漏事故模擬情景下袁模擬計(jì)算結(jié)果見表6遙
表6 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)
5冤模擬計(jì)算結(jié)果分析
本文應(yīng)用CASST-QRA 軟件對(duì)某企業(yè)年產(chǎn)
60 萬t 離子膜燒堿裝置氯氣透平壓縮機(jī)開展了定
量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作袁得出主要結(jié)論如下院
淤氯氣透平壓縮機(jī)因泄漏引發(fā)人員中毒事故危
害相當(dāng)嚴(yán)重袁由表6 模擬分析結(jié)果可知袁當(dāng)氯氣透平
壓縮機(jī)因大孔泄漏淵100 mm冤引發(fā)人員中毒事故時(shí)袁
死亡半徑堯重傷半徑和輕傷半徑分別達(dá)到84堯136堯
202 m袁不僅覆蓋了燒堿裝置區(qū)袁還影響到了該企業(yè)
周邊裝置區(qū)袁可能造成大規(guī)模人員傷亡遙
于氯氣透平壓縮機(jī)因大孔泄漏引發(fā)人員中毒屬
于極端不利事故袁發(fā)生概率較低袁根據(jù)CASST-QRA
軟件提供的數(shù)據(jù)袁泄漏基礎(chǔ)概率為10-4 量級(jí)袁但是不
排除因磨損堯腐蝕等原因造成氯氣透平壓縮機(jī)泄漏
的情況袁應(yīng)當(dāng)引起企業(yè)的高度重視遙
4 安全風(fēng)險(xiǎn)防范措施
通過對(duì)氯氣透平壓縮機(jī)運(yùn)行過程進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)
分析袁筆者提出如下防范措施袁供企業(yè)參考和借
鑒咱8-10暫院
1冤氯氣透平壓縮機(jī)工藝配管應(yīng)設(shè)置防喘振回
路袁防喘振工況指標(biāo)淵壓力堯流量冤應(yīng)輸入聯(lián)鎖信號(hào)遙
2冤在采用氯氣透平壓縮機(jī)場(chǎng)合袁電解系統(tǒng)氯氣總管
應(yīng)設(shè)置氯氣負(fù)壓密封槽淵負(fù)壓安全水封冤袁在非正常
狀態(tài)下袁可自動(dòng)吸入空氣袁防止產(chǎn)生大的負(fù)壓遙3冤氯
氣透平壓縮機(jī)設(shè)置循環(huán)水在線分析袁及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備
泄漏造成的氯氣泄漏事故遙4冤確保潤滑油冷卻系統(tǒng)
的能力和有效性袁并對(duì)潤滑油品質(zhì)進(jìn)行定期檢測(cè)袁一
旦發(fā)現(xiàn)油質(zhì)異常袁應(yīng)立即停機(jī)更換遙5冤嚴(yán)格控制氯氣
的含水量指標(biāo)袁配備在線氯氣含水檢測(cè)儀袁并定期對(duì)
檢測(cè)儀進(jìn)行校檢遙6冤嚴(yán)格控制密封氣品質(zhì)袁特別是含
水量指標(biāo)曰保證密封氣壓力遙7冤及時(shí)檢修和更換主機(jī)
各軸承袁防止軸瓦間隙過大引起各密封損壞遙8冤完善
氯氣透平壓縮機(jī)各級(jí)氯入口堯出口的流量和壓力監(jiān)
控報(bào)警及切斷措施遙9冤設(shè)置事故氯氣吸收處理設(shè)施曰
涉氯氣現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備應(yīng)急搶修器材和應(yīng)急防護(hù)設(shè)備遙
10冤氯氣透平壓縮機(jī)區(qū)域應(yīng)按照葉石油化工可燃?xì)怏w
和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范曳淵GB 50493要2009冤
的要求設(shè)置氯氣有毒氣體檢測(cè)報(bào)警器遙11冤氯氣透平
壓縮機(jī)外露的運(yùn)轉(zhuǎn)部分和有危及人身安全的部位袁
均應(yīng)設(shè)防護(hù)罩遙12冤氯氣透平壓縮機(jī)應(yīng)裝設(shè)短路保
護(hù)堯接地故障保護(hù)堯過載保護(hù)堯斷相保護(hù)堯低電壓保護(hù)
等安全設(shè)施遙13冤氯氣透平壓縮機(jī)應(yīng)采用雙電源或雙
回路供電方式遙14冤建立健全崗位安全技術(shù)操作規(guī)程
以及安全管理制度曰加強(qiáng)對(duì)從業(yè)人員的安全教育遙
參考文獻(xiàn)院
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技傳播袁2014淵3冤院179袁181.
咱3暫劉琦.氯氣透平壓縮機(jī)故障分析與措施咱J暫.中國氯堿袁2014淵9冤院
17-19. 淵下轉(zhuǎn)第88 頁冤
設(shè)備
名稱
流量淵Nm3窯h/-1冤
出口壓力/ MPa
設(shè)計(jì)溫
度/益
工作溫
度/益材質(zhì)
氯氣透平壓縮機(jī)12 800 0.5淵表壓冤50 40 Q345R
泄漏源泄漏物質(zhì)操作
壓力/MPa
泄漏孔徑規(guī)模/mm 小孔泄漏中孔泄漏大孔泄漏
氯氣透平
壓縮機(jī)氯氣0.5 5 25 100
大氣穩(wěn)定度風(fēng)速/淵m窯s-1冤環(huán)境溫度/益
C 3.85 12.1
泄漏源泄漏
類型
泄漏孔
徑/mm 泄漏基
礎(chǔ)概率
影響范圍/m 死亡半徑重傷半徑輕傷半徑
氯氣透平
壓縮機(jī)
中孔泄漏25 0.001 23 38 57 大孔泄漏100 0.000 1 84 136 202
2019 年10 月李潔等院氯氣透平壓縮機(jī)安全風(fēng)險(xiǎn)分析與防范www.wjygy.com.cn
窯83窯
摻雜科琴黑碳材料三聚氰胺-N/AC袁該材料表現(xiàn)出
了優(yōu)異的ORR 性能院起始電位為0.852 V堯半波電位
為0.786 V堯極限電流為5.2 mA/cm2遙三聚氰胺-N/AC
優(yōu)良的ORR 性能歸功于院1冤科琴黑自身優(yōu)異的電子
傳導(dǎo)能力和較大的比表面積可以保證暴露摻氮后的
反應(yīng)活性位點(diǎn)袁同時(shí)還有利于溶液中的傳質(zhì)過程曰
2冤使用三聚氰胺進(jìn)行摻雜后向科琴黑上引入了更多
的吡啶氮袁吡啶氮因其和碳材料特殊的鍵合結(jié)構(gòu)袁對(duì)
碳材料的ORR 催化活性起著重要的促進(jìn)作用遙
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窯88窯

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