单新新

(中海石油(中国)有限公司秦皇岛32-6作业公司，天津 300459)

浮式生产储油装置(FPSO)是集原油、生产水和天然气的处理、原油存储及人员居住于一体的船舶。现场设备布局紧凑，远离陆地，当发生火灾、爆炸事故后，仅由FPSO人员自行应急处理。本文针对现场危险系数较高的天然气储罐进行风险评估，识别引发天然气储罐火灾、爆炸事故的设备因素和人为因素，量化计算事故造成人员伤害和设备损失的风险评价结果。

1 HAZOP、LOPA和QRA的综合应用

1.1 HAZOP、LOPA和QRA方法简介

危险与可操作性研究(HAZOP)是对危险与可操作性问题进行详细识别的过程，辨识潜在偏离设计目的的偏差，分析其可能的原因并评估相应的后果[1]。该方法优点简便易行，可涵盖各种可能的异常工况，但分析结果受人员的主观因素影响。

保护层分析(LOPA)是一种半定量的风险评估技术，通过初始事件频率、后果严重程度和独立保护层失效频率的乘积大小来辨识场景的风险。该方法帮助安全人员决定风险是否满足最低合理可行(ALARP)，帮助安全人员作出下一步计划。但该方法是一种简化的半定量的风险分析方法，并不适用于所有情况[2]。

定量风险评价(QRA)是对某一设施或作业活动中发生事故频率和后果进行定量分析[3]。该方法通过数据，计算出风险结果，能够准确评价系统所需承担风险的大小，但分析过程复杂，耗时较长。

1.2 基于HAZOP、LOPA和QRA的综合风险分析

HAZOP分析，给出该系统或工艺发生的偏差，导致的后果及已有的安全措施。在HAZOP分析的基础上，LOPA分析方法通过该风险因素的发生概率、后果严重程度和独立保护层失效概率，从而确定该风险因素是否ALARP。在LOPA分析的基础上，对不可接受的风险发生事故后果进行定量计算，QRA分析得出该因素引发事故的后果。

2 基于HAZOP、LOPA和QRA的综合风险分析在天然气储罐中的应用

2.1 天然气储罐简介

渤海某FPSO是对原油进行油、气、水三相分离。分离出的天然气经过冷却、脱水洗涤，另一部分为废热回收锅炉、惰气发生器等提供燃料；一部分经加压、再脱水洗涤、加热，为主机提供燃料。

该储罐工作压力为 3.65 MPa，工作温度为 40 ℃，处于日常吊装的覆盖区域内，且附近是介质为原油、天然气的压力储罐，当该储罐发生异常后，会引发次生灾害。

2.2 HAZOP分析

表1是天然气储罐HAZOP分析结果。分析得出：天然气储罐可能会出现液位异常降低、低压和高处坠物等后果。根据经验和仪控设备SIL等级，需对表2中风险点进行LOPA分析。

表1 HAZOP分析

表2 风险点及对应场景分析表

2.3 LOPA分析

对表2中的4个场景进行LOPA分析，确定保护措施是否可以起到预防事故的目的，从而将事故概率降低到ALARP。

表3是针对4项不可接受的4项场景进行LOPA半定量分析，有3项场景的事故发生概率不需要采取行动，现场风险就能够控制在合理范围内。但是吊装作业一项场景，还需采取安全措施。

2.4 QRA分析

表3是天然气储罐LOPA分析结果，吊装事故是需要关注的风险。在LOPA分析的基础上，引用《化工企业定量风险评价导则》中公式，从垂直方向喷射火、水平方向喷射火和蒸汽云爆炸(TNO模型)对储罐发生泄漏后果进行定量计算，将事故造成的伤害进行量化计算，用数值有效地证明现场风险的大小。

发生吊装事故后，造成天然气发生火灾或爆炸，对储罐斜上方 7 m 处的吊车司机造成伤害；对同一水平面 5 m 处的燃料气调储罐造成水平方向热辐射；发生爆炸后对对距离最近的燃料气调储罐造成影响。后果影响如表4。

表3 LOPA分析

表3(续)

表4 吊装事故后造成的影响

1)从表4看出，吊车司机接收到的热辐射通量为 54.17 kW/m2，根据《化工企业定量风险评价导则》中表H.2(不同热辐射强度造成的伤害和损坏表)可知，对人员的伤害为 10 s 内1%死亡、1 min 内100%死亡。

2)从表4看出，介质为天然气的燃料气调储罐接收到的水平方向热辐射通量为 28.8 kW/m2，根据《化工企业定量风险评价导则》中表H.2可知，已经超过在无火焰，长时间辐射下木材燃烧的最小能量，也会造成该调储罐损坏。

3)从表4看出，介质为天然气的燃料气调储罐接收到的爆炸超压为 202.65 kPa，根据《化工企业定量风险评价导则》中表H.3(超压对建筑物的影响)可知，会造成燃料气调储罐完全破坏。

3 结束语

对天然气储罐从HAZOP定性分析，到LOPA半定量分析，最后QRA对泄漏后果定量计算，为FPSO以后安全工作、隐患排查等提供了理论指导。

1)采用HAZOP进行定性分析，能够清楚该储罐存在的危险，对存在的风险及预控措施有了更进一步的认识；

2)对HAZOP小组讨论需关注的4项风险进行初始事件、后果和现有的保护措施进行LOPA分析，得出仅有吊装作业需要采取行动的安全措施；

3)对因吊装作业引发的事故进行QRA分析，得出对附近的人员、设备都会造成严重的影响，从而提高现场日常作业中风险分析的全面性和准确性。