集中供熱系統HAZOP分析

劉恒育 張東勝 程思聞 趙卓陽(北京化工大學機電工程學院, 北京 100029)

集中供熱系統HAZOP分析

劉恒育 張東勝 程思聞 趙卓陽(北京化工大學機電工程學院, 北京 100029)

我國城市供熱系統的事故率不斷上升，不論是居民家里暖氣片的“跑冒滴漏”，還是電熱廠的鍋爐發生爆炸，供熱系統的故障一直威脅著人們的財產及生命安全。本文用HAZOP分析方法，從熱網等各部分的元件制造、安裝到系統運行后的維護檢修，對供熱系統安全因素進行歸納總結，并建立風險矩陣，防患于未然，從源頭降低供熱事故可能發生的概率。

集中供熱系統;HAZOP分析

近年來，我國集中供熱系統規模不斷發展，至2011年底，全國城市蒸汽集中供熱能85273t/h,全國城市熱水集中供熱能力338742MW，全國集中供熱面積473784萬m2，蒸汽管道長13381km，熱水管道長133957km。隨著供熱系統規模的發展，供熱安全事故時有發生。供熱系統的故障不僅會對居民的生活產生影響，嚴重的更會威脅人們的生命和財產安全，因此，對集中供熱系統的安全管理工作十分重要。

除了加強對熱網、換熱站等的日常管理和巡檢外，我們還應通過安全評價的方法對供熱系統的安全性進行評價，客觀地考核整個供熱系統的運行狀況，為系統的規范化管理提供科學依據，這樣才能減少事故發生，降低事故損失。

1 集中供熱系統概述

集中供熱系統由熱源、熱網和熱用戶組成，熱源產生的蒸汽或熱水經過熱網為熱用戶供暖。由熱源到熱用戶的管線系統稱為熱網，它由一次管網(熱源到換熱站的管線)和二次管網(換熱站到熱用戶的管線)組成。換熱站連接一次管網和二次管網，并裝有與用戶連接有關設備、儀表和控制設備的機房。集中供熱系統規模宏大，設備復雜，容易發生故障的部位包括熱電廠鍋爐、供熱管道以及換熱站設備等。本文擬用HAZOP(Hazard and Operability Analysis)分析方 法對 系統可能存在的安全風險進行安全評價，并提出相應的解決辦法來應對可能的安全風險，提高系統安全性。

2 HAZOP分析方法概述

HAZOP即危險與可操作性研究，是以系統工程為基礎，主要針對化工裝置而開發的一種定性的危險性評價方法。HAZOP分析對工藝或操作的特殊點進行分析。這些特殊點稱為分析節點，或工藝單元/操作步驟。通過分析每個節點，使用引導詞來全面系統地辨識系統設計中可能存在的、導致安全過操作問題的原因及產生的后果，進而評估是否需要采取進一步的安全措施，并提出改進建議。HAZOP分析流程如圖1。

3 分析節點劃分

可將供熱系統的節點劃分為熱源區、管網區、換熱站區和用戶區等。集中供熱系統HAZOP分析節點如表1所示。

4 主要偏差的確定

在供熱系統中常用的偏差有：無流量、流量偏高、流量偏低、壓力偏高、壓力偏低、溫度偏高、溫度偏低、液位偏高、液位偏低、爆炸、水擊、泄露、腐蝕等。

5 HAZOP分析內容

集中供熱系統HAZOP分析內容如表2所示，表中列出了供熱系統各部分可能產生的偏差、偏差原因及后果，并且分析了這種偏差的風險矩陣(見表3)，表明偏差出現的可能性及嚴重性，判定風險等級。

6 結果分析

①在供熱系統可能會發生的故障中，后果最嚴重的基本都發生在是熱電廠鍋爐和一級管網中，鍋爐和管網腐蝕泄漏既會引起人員傷亡及財產損失，事故發生率也較高，因此為Ⅰ級風險；鍋爐壓力大等故障雖然發生概率不高，但會產生極嚴重的后果，因此也為Ⅰ級風險。②換熱站及二級管網處多為Ⅲ級風險。④熱用戶處可能發生的故障多為暖氣片的“跑冒滴漏”等，事故率高但嚴重程度小，因此為Ⅳ級風險。

表1 供熱系統HAZOP分析節點劃分

7 結語

圖1 HAZOP分析流程圖

就我國目前的實際現狀而言，HAZOP分析并沒有普及，一方面是因為資金和建設進度的考慮，另一方面是由于已建成的很多熱電廠及管道等資料缺失。但是供熱安全與人們的生活息息相關，每次事故的發生都伴隨著經濟損失，并且影響區域內的正常供暖。希望在建設時相關單位能夠將HAZOP分析列為設計階段的重要內容之一，這樣才能全面地了解各部分可能存在的安全風險，提高了供熱系統的可靠性和安全性。

[1]宋 媛 玲，白 改玲，周 偉，等.HAZOP分析方法在液化天然氣接收站的應用[J].化學工程,2012,40(2)：74-78.

[2]趙宏振.長輸管道天然氣站場HAZOP分析實踐[J].天然氣與石油,2010,28(4)：1-4.

[3]任利軍.淺談供熱管網常見故障及提高供熱質量的保證措施[J].城市建設,2010(2):197-198.

[4]路廣,路金嶺.換熱站常見故障原因及消除方法[J].暖通空調, 2003，33(1):128-129.

北京市重點學科建設項目

表2 供熱系統HAZOP分析發現

表3 風險矩陣表