文章-開爐試俥blog202107-03

開爐試俥前之安全管理

作者 林正宗

作者 林正宗

社團法人中華產業機械設備協會

 目 錄

一、前言

         開爐試俥前檢查之目的在確認:(1)設施符合設計規格;(2)有適當的安全、操作、維護及緊急應變程序;(3)新的設施已做過製程危害分析,並在開俥前已完成了改善建議事項;(4)操作人員均已受過相關訓練等。

         為使工程在設計、施工、機械製造和生產準備工作與預試俥階段,要達到設計規定的各項技術規範,符合法規及合約要求。並應考量預試俥進行時工程環境、內容及特性與一般建造階段風險有所不同,其潛在的危險因素亦不相同。為確保人員操作上的安全、系統運作的順暢,維持廠區的人員、機械、設備與環境,均處於安全無虞的狀態。為預防事故的發生,彙整相關的安全規範與要求,以供預試俥執行人員等遵循。可藉由引進美國PSM製程安全管理制度,提升製程安全評估專業能力,實施開俥前安全審查(PSSR)來推行製程安全管理,以降低石化業者之製程潛在危害及風險,才能穩定生產,發揮投資效益,在開俥前應先做一次開爐試俥前之安全檢查,至於停爐檢修或製程修改之後,在開俥前亦應比照進行安全檢查,確保新製程操作的安全。

         如2007年7月11日23時50分,山東省德州市平原縣某化工集團有限公司一分廠16萬噸/年氨醇、25萬噸/年尿素改擴建項目試俥過程中發生爆炸。事故造成9人死亡,1人受傷。據分析,此次爆炸為物理爆炸。事故發生的直接原因是2號壓縮機七段出口管線存在強度不夠、焊接質量差、管線使用前沒有試壓等問題及管理上存在的主要問題,平面布置和部分裝置之間距離不符合要求,但企業在未進行安全檢查的情況下,擅自進行試俥,試俥過程中發生了爆炸。試俥前沒有制定周密的試俥SOP,高壓管線設備投入使用前也沒有經過水壓試驗導致釀禍。

二、名詞解釋

1.機械完工(Mechanical Completion):「機械完工」係指全廠或個別系統所屬機器設備之靜態安裝完成,並不包括此後之性能檢查及靜態試驗,故「機械完工」並不表示工廠即可開俥操作,僅表示建造階段完成。

2.冷試俥:即用水、空氣或其它和生產物料相類似的介質,代替生產物料所進行的一種模擬生產狀態的試俥及投料試俥前的最後檢查和準備。

3.熱試俥:從投入原料直至產出合格產品的全過程。

4.預試俥:機械完工之後,為使各部機器能作單獨運轉,應試行檢視其各項保護安全裝置,並作空車運轉/無載運轉,以確定其能正式運轉,此項作業稱為預試俥,在此階段是不進原料,亦不使用化學原料或觸媒等。

5.新建工廠試俥階段之解釋令

對於新建工廠,試俥階段之丙類危險性工作場所如何申報?

        行政院勞工委員會八十四年八月一日台八十四勞檢二字第一二七0二七號函

新設工廠,尚未取得工廠登記證,其間承包商之試俥,不視為危險性工作場所作業。危險性工作場所之申報應於正式生產前提出,經審查或檢查合格後方得使勞工進入作業。

 

三、試爐(俥)操作應注意哪些危害因素

1、 容易產生爆炸事故

  石化製程生產中原料和產品大多具有易燃易爆、高溫高壓的特性,在檢修時容易出現化學物品洩漏或在設備管道中殘存,在試俥階段則可能在設備中殘存或混入空氣,形成爆炸性混合氣體,一旦發生火災往往火勢迅猛,損失嚴重。

2、 使正常生產鏈發生變化

  石化製程生產往往程序過程複雜,生產連續性強,操作條件苛刻,若某一環節或設備發生故障,即會破壞正常的生產鏈,造成事故。石化製程生產設備多是處於高溫、高壓或負壓以及腐蝕、磨損狀態。設備檢修使原本處於正常狀態的連續生產中斷,設備狀態(如閥門、開關等)和製程參數發生變化,檢修完畢後存在設備狀態及製程參數返回正常值的過程,這一過程中容易出現操作失誤及設備故障,造成燃燒爆炸事故。

3、 容易產生靜電及火花等著火源

         石化設備管道多採用金屬材料,檢修過程離不開動火、敲打,有時還需要進入塔內、槽罐內或上下立體交錯作業,極易產生靜電及火花等著火源,大大增加了檢修的火災危險性。

4、試爐(俥)操作時流體的變動特別多,流體又不穏定,容易引起操作錯誤。

  如2005年3月23日美國德州的英國石油公司德克薩斯市煉油廠汽油異構化工場萃餘油分煉塔停爐檢修後,進料開爐升溫期間,未遵守開爐標準作業程序操作致操作異常,塔槽壓力驟升三組安全閥全部跳脫排放至Blowdown Drum & Stack,因負荷太大,部分油液由Stack頂部像噴泉般噴出,大量噴出的油氣雲遇火源後發生約五次巨大燃燒爆炸,總共造成15人死亡、170多人受傷,財物損失約美金30億元。

5、初次進料昇溫時,因整座裝置之熱脹不均,容易引起接頭、格蘭等部份之意外洩漏事故。

6、某一部份操作不順利,須停止操作整修再行操作,而影響試爐計畫,此情况之一再發生,容易造成勉强進行操作,而引起意外事故。

四、預試俥的前提條件

(一).一般安全要求

1.各分項預試俥作業進行前,應召開預試俥前管理階層會議,其安全責任區應協調確認,以減少各項作業介面之妨礙與意外事件發生。

2.預試俥作業進行前應對作業區域進行檢視,並提供適當且符合安全標準的通道或上下設施,以利作業進行與必要的檢查維修。

3.避免預試俥與其他施工作業範圍相互重疊造成妨礙,要求不相關人員迴避。

4.各預試俥作業應針對其特性與要求,研擬其安全作業方法供試俥人員依循。

(二).預試俥期間安全管制

1.預試俥作業前,應對規劃管制區的環境安全狀況須做進一步確認。規劃管制區的物料、垃圾與雜料等應先進行清理以保持作業的動線順暢與安全。

2.預試俥人員需於每次作業前協同建造人員確實執行檢點動作,確保人員與設備安全。

3.預試俥人員應於作業前依據相關檢查表,確認測試系統中的接頭、閥類(Valve)及電氣設施的開關是否處於既定狀態,各式儀錶是否標示正確,以防止預試俥時爆炸、溢出或洩漏等意外情事發生。

4.現場測試前,各預試俥主管應針對該作業可能在安全上發生的危害,人員做好安全防護措施與設備。

5.當測試項目所在範圍周邊存在其他作業同時進行時,為避免非相關人員誤闖測試區域或誤觸開關、儀錶等而造成意外,應在測試管制範圍設置警戒區隔與相關警告標示,必要時應加派人員警戒。

6.進入規劃管制區工作者須申請並經預試俥單位核可方能進入作業。

(三).預試爐(俥)操作前之準備工作:

1.建立明確的工作指揮命令系統

         試爐操作係多數人員之團隊作業,值班工程師須駐場指揮作業,故試爐操作以前必須建立指揮命令系統,並召集全體試爐人員協調說明清楚,規定每人的作業範圍及作業內容。

2.妥善準備安全器材並確認其機能正常

         試爐操作不同於一般之生產操作,可能遭遇到的難題比較多,且危險性也比較大。故試爐前必須檢查準備之消防器材,各種氣體偵測儀器、個人防護用具、以及急救設備器材等等之數量與配置狀况是否妥善,其機能是否正常,以及會不會使用等極爲重要爲確認此等安全器材或設備之機能正常,並使試爐人員熟悉緊急應變措施,試爐操作以前必須實施緊急應變模擬演習。

3.裝置設備之檢查

         試爐前之裝置設備如認眞檢查改善,對縮短試爐期間有很大的幫助,也可以減少災害事故的發生機會。

1 ). 檢查各項檢修項目、測試項目、探傷項目等,應無異常。

2 ). 檢修所用的盲板,應按預設的“盲板圖”和編號如數抽回或加入。

3 ). 清掃管線,應無任何物件(如未拆除的盲板或墊圈)阻塞。

4 ). 檢查設備的防護裝置和安全設施,以及拆除的蓋板、圍欄扶手,以及避雷裝置等應恢復原來狀態。

5 ). 清除設備上,房屋頂上,廠房內外地面上的雜物垃圾。

6 ). 檢修所用的工具機、臨時電線、開關,臨時用的警告標誌等應清出現場。

7 ). 設備之檢查:

(1).塔槽檢查

         須對照裝置流程圖,確認所有塔槽均符合原設計後,再檢查其內部確實無異物或遺留之施工用具。此項檢查,由於操作中無法檢視塔槽內部,必需慎重進行。實際上曾發生過DRUM內部有異物引起之管線堵塞及管閥受損事例。

(2).管線檢查

         須對照及確認符合流程圖,詳細檢討管閥之位置及Valve Vent及Drain等之安裝是否適當,會不會影響操作。尤其裝置的配管建造裝置時,往往受了其工程延誤之影響,而趕工發生錯誤,例如單向閥、球型閥、各種控制閥之安裝方向錯誤乃常見之事,特別注意。試爐操作前須澈底檢查應該拆除之盲板、堵頭、管蓋等是否確實拆除,以及管線內部是否有水或其他異物等均極為重要。

(3).儀器類之檢查

    A.所有安全閥須檢查其檢驗記錄,確認作動壓力及尺寸正常。

    B.點檢確認控制閥之流量及單向閥之安裝方法正常。

    C.點檢確認儀器的安裝位置符合流程圖及使用目的。

    D.點檢確認FR及FI等之流量板尺寸準確。

(4).裝置設備之洩漏檢查

         試爐前的裝置設備,雖然已經由施工單位作過洩漏試驗,但試爐時,仍需要檢查各部份之洩漏試驗記錄,確認已經過洩漏試驗不洩漏。

4.管線之乾燥

  經過水洗或洩漏試驗的管線往往會殘留使用的水,而於試爐操作中會引起下列中不良後果:

(1)壓縮機吸入水。

(2)由於低溫系統結冰引起堵塞現象。

(3)造成高溫泵浦抽空及蒸汽管線之水槌現象。

(4)增加酸性裝置的腐蝕。

故管線內部之水必須排盡,並加以乾燥。

五、結論

  正常的裝置操作只要公用系統正常供應水、電、空氣、而原料之品質正常,就可以在容許的操作變動範圍正常操作,除了操作中管線破漏或原料之品質與數量有重大變動以外,不致於會發生失常狀况。但試爐操作因流體不穩定裝置熱脹不均以及建造裝置時遺留之種種缺陷等因素,公用系統一切正常也難期待順利進行。故試爐操作單位於試爐以前,須洽公用部門確認水、電、蒸汽、空氣、及氮氣等可否按照規定供應,以免徒增試爐操作之困擾極為重要。

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