防范災(zāi)難性安全事故的新思路

屈定榮，蔣 秀，劉小輝

(中國(guó)石化安全工程研究院，山東青島 266071)

防范災(zāi)難性安全事故的新思路

屈定榮，蔣 秀，劉小輝

(中國(guó)石化安全工程研究院，山東青島266071)

回顧了石油化工安全管理的發(fā)展歷程，分析了基于風(fēng)險(xiǎn)的安全生產(chǎn)管理的優(yōu)點(diǎn)和局限性，結(jié)合災(zāi)難性安全事故的特點(diǎn)，提出了以事故預(yù)期后果排序預(yù)防災(zāi)難性安全事故的新思路。評(píng)估事故的預(yù)期后果，并排序；研究基于事故后果的災(zāi)難性安全事故防范技術(shù)；建立科學(xué)的績(jī)效指標(biāo)并完善設(shè)備完整性管理體系，降低一般事故發(fā)生概率，控制災(zāi)難性安全事故的發(fā)生。

災(zāi)難性事故 風(fēng)險(xiǎn) 安全管理 設(shè)備完整性管理

近年來(lái)，石油化工行業(yè)相繼發(fā)生了多起災(zāi)難性安全事故。2003年12月23日重慶開(kāi)縣高含硫化氫天然氣井井噴，導(dǎo)致243名人員遇難。2010年4月20日，BP公司位于墨西哥灣的“深水地平線(Deepwater Horizon)”鉆井平臺(tái)發(fā)生井噴爆炸著火事故，造成11人死亡，大面積海域受到嚴(yán)重污染。2013年11月22日，東黃復(fù)線原油管道發(fā)生泄漏，進(jìn)入市政管網(wǎng)引發(fā)了嚴(yán)重的安全事故，造成了62人死亡。這些安全事故破壞力巨大，社會(huì)影響惡劣，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，嚴(yán)重破壞環(huán)境，直接影響到企業(yè)的正常發(fā)展，甚至關(guān)系到公司生死存亡。這些事故超越了重大安全事故，可以稱之謂災(zāi)難性事故。接連發(fā)生的災(zāi)難性事故引起了石油化工安全管理者的廣泛思考。

1 石油化工安全管理的發(fā)展歷程

20世紀(jì)80年代，美國(guó)和世界其它國(guó)家石化行業(yè)相繼發(fā)生多起災(zāi)難性安全事故，造成巨大的人員傷亡、環(huán)境污染和財(cái)產(chǎn)損失。為了防止同類災(zāi)難性安全事故繼續(xù)發(fā)生，西方發(fā)達(dá)國(guó)家陸續(xù)建立了相關(guān)法律法規(guī)、行政法規(guī)、部門規(guī)章和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。1970年，美國(guó)制定了世界上第一部全面的勞動(dòng)衛(wèi)生安全法規(guī)《勞動(dòng)安全衛(wèi)生法》[1]。此后，美國(guó)勞工部頒布實(shí)施了《過(guò)程安全管理》(PSM)從過(guò)程安全信息、工藝危害分析等14個(gè)要素全面規(guī)范了廠區(qū)內(nèi)的安全生產(chǎn)管理[2]。美國(guó)環(huán)境署制定的《風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)程》，從危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、管理規(guī)程文檔化、建立預(yù)防規(guī)程、編制和實(shí)施應(yīng)急計(jì)劃等方面控制與管理超標(biāo)的限制物質(zhì)，以確保工廠周邊環(huán)境安全[1]。這些規(guī)范性文件共同構(gòu)成了安全生產(chǎn)管理的法規(guī)體系，涵蓋了生產(chǎn)安全的方方面面。

在具體實(shí)施安全生產(chǎn)管理體系的過(guò)程中，許多行業(yè)組織如API、IEC、ISO、ASTM、NACE等在各自領(lǐng)域頒布了一系列標(biāo)準(zhǔn)。比如API編制了“基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)”標(biāo)準(zhǔn)API 580和581、“壓力容器檢驗(yàn)規(guī)范：在用檢驗(yàn)，定級(jí)，修理和改造”標(biāo)準(zhǔn)API 510。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)頒布了安全儀表系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61511及防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)IEC 60079等。在廣泛引入風(fēng)險(xiǎn)管理理念的基礎(chǔ)上，形成了過(guò)程危險(xiǎn)性分析(PHA)、基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)(RBI)、危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP)、保護(hù)層分析(LOPA)等風(fēng)險(xiǎn)防范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)共同形成了安全生產(chǎn)管理的技術(shù)體系，使安全生產(chǎn)管理的法規(guī)體系得以完善。

經(jīng)過(guò)政府監(jiān)督部門和石化行業(yè)的共同努力，大幅度提高了安全生產(chǎn)管理水平。體現(xiàn)在石化裝置運(yùn)行周期顯著延長(zhǎng)、非計(jì)劃停工次數(shù)減少、安全生產(chǎn)績(jī)效(KPI)有了顯著改善。然而，石油化工行業(yè)的災(zāi)難性事故依然沒(méi)有得到有效遏制，這些石油化工過(guò)程中的安全生產(chǎn)“黑天鵝事件”有著深層次的本質(zhì)原因[3]，基于風(fēng)險(xiǎn)的安全生產(chǎn)技術(shù)體系在貫徹安全生產(chǎn)管理的法規(guī)體系方面存在缺陷，在預(yù)防災(zāi)難性事故方面未能達(dá)到預(yù)期目的。

2 基于風(fēng)險(xiǎn)的分析方法

基于風(fēng)險(xiǎn)的思想是各種安全生產(chǎn)技術(shù)的精髓。在各種不同安全生產(chǎn)技術(shù)中，事故的風(fēng)險(xiǎn)值定義為事故失效后果與事故發(fā)生概率的乘積，見(jiàn)式(1)所示[4]。

R(t)=P(t)*C(t)

(1)

式中：R(t)——t時(shí)間段的風(fēng)險(xiǎn)；

C(t)——失效后果；

P(t)——t時(shí)間段的概率。P(t)由多個(gè)因素影響共同決定，可以按式(2)計(jì)算：

P(t)=gff*D(t)*FMS

(2)

式中： gff——常規(guī)失效的頻率；

D(t)——損傷因子，由不同的損失機(jī)理共同決定；

FMS——管理系統(tǒng)的調(diào)節(jié)因子，是一個(gè)企業(yè)管理水平的直觀反映。

由此可見(jiàn)，風(fēng)險(xiǎn)R(t)是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生事故導(dǎo)致?lián)p失的期望值。基于風(fēng)險(xiǎn)的分析技術(shù)將風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，引導(dǎo)管理人員按風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先等級(jí)配置資源，降低事故損失期望值。

某公司加氫裝置于2005年投用，自建成以來(lái)，加氫裂化高壓空冷器發(fā)生了10余次泄漏，更換了20多根空冷器管束，存在一定的安全隱患。鑒于此,公司進(jìn)行了基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)(RBI)，評(píng)估裝置的設(shè)備和管道風(fēng)險(xiǎn)矩陣[5]，見(jiàn)圖1。通過(guò)評(píng)估，統(tǒng)計(jì)了853處風(fēng)險(xiǎn)部位，發(fā)現(xiàn)了6個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備、3條高風(fēng)險(xiǎn)管道。分析了上風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備和管道失效機(jī)理和腐蝕速率，并制定了不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)設(shè)備的檢驗(yàn)周期和檢驗(yàn)策略，達(dá)到了延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期的預(yù)設(shè)目的。

圖1 加氫裝置設(shè)備(a)和管道(b)風(fēng)險(xiǎn)矩陣

2013年，該套裝置需要加工高含有機(jī)氯原油。為了安全，開(kāi)展了有機(jī)氯腐蝕專項(xiàng)HAZOP分析。將分析內(nèi)容劃分為8個(gè)節(jié)點(diǎn)，共計(jì)分析了28個(gè)偏差，提出對(duì)策措施24條。針對(duì)HAZOP分析出的危害后果，應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)矩陣進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，HAZOP分析風(fēng)險(xiǎn)矩陣見(jiàn)圖2。針對(duì)不可容忍風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)，提出了加強(qiáng)對(duì)總氯及有機(jī)氯的檢測(cè)、防止銨鹽結(jié)晶堵塞引壓管、更換為耐氯腐蝕材質(zhì)等對(duì)策措施。通過(guò)實(shí)施HAZOP分析，有效地保障了裝置在加工高含有機(jī)氯原油期間的安全運(yùn)行。

圖2 加氫裝置加工高含氯原油風(fēng)險(xiǎn)矩陣

由此可見(jiàn)，這種按照風(fēng)險(xiǎn)排序的安全生產(chǎn)管理理念是一種追求風(fēng)險(xiǎn)防控投入回報(bào)的方法，是一種效率優(yōu)先的策略，優(yōu)先地將企業(yè)資源用于價(jià)值回報(bào)最高的地方。從本質(zhì)上講，基于風(fēng)險(xiǎn)的安全生產(chǎn)技術(shù)是追求經(jīng)濟(jì)效益最大化的方法，在具體執(zhí)行上以效率優(yōu)先，而不是安全優(yōu)先。

3 基于風(fēng)險(xiǎn)方法的局限性

a)基于風(fēng)險(xiǎn)的方法解決了將有限資源投入到價(jià)值回報(bào)最高的地方的決策問(wèn)題，但沒(méi)有解決如何預(yù)防災(zāi)難性事故的決策問(wèn)題。按照風(fēng)險(xiǎn)的定義，災(zāi)難性事故后果影響很大，但是發(fā)生的概率極小，它們的乘積，亦即黑天鵝事件的風(fēng)險(xiǎn)值則不會(huì)很高[3]。按照風(fēng)險(xiǎn)排序的原則，不會(huì)對(duì)災(zāi)難性事故隱患給予特別的關(guān)注。事實(shí)上，預(yù)防災(zāi)難性事故并非基于風(fēng)險(xiǎn)方法的初衷。

b)基于風(fēng)險(xiǎn)的方法中對(duì)事故后果的評(píng)估不夠準(zhǔn)確。一方面，在現(xiàn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)中，大多采用后果分級(jí)評(píng)估的半定量方法，主要依賴技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和預(yù)估，缺乏嚴(yán)格的定量計(jì)算依據(jù)。另一方面，對(duì)于未曾發(fā)生過(guò)的工藝裝置事故，沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，很難準(zhǔn)確評(píng)估潛在的事故后果[3]。

c)基于風(fēng)險(xiǎn)的方法中對(duì)事故發(fā)生概率評(píng)價(jià)不夠準(zhǔn)確，對(duì)于事故發(fā)生概率大多采用經(jīng)驗(yàn)性半定量的計(jì)算方法，對(duì)事故發(fā)生概率評(píng)級(jí)?？赡艿凸罏?zāi)難性事故的發(fā)生概率。

4 災(zāi)難性安全事故特點(diǎn)

a)災(zāi)難性安全事故發(fā)生頻次少，在較短時(shí)間和空間內(nèi)，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)于一家公司在1年或幾年內(nèi)，這種黑天鵝事件是小概率事件，其發(fā)生完全是隨機(jī)的，缺乏規(guī)律可循。無(wú)法采用百萬(wàn)工時(shí)損工事故率、百萬(wàn)工時(shí)傷害率等關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)(KPI)來(lái)衡量一個(gè)企業(yè)在1年或幾年內(nèi)預(yù)防災(zāi)難性安全事故的管理水平。從全世界范圍和較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)看，災(zāi)難性安全事故有其分布規(guī)律。上世紀(jì)80年代，美國(guó)在石油化工領(lǐng)域的災(zāi)難性安全事故比較多，進(jìn)入90年代以后，由于加強(qiáng)了政府監(jiān)管和重化工業(yè)規(guī)模的穩(wěn)定，事故開(kāi)始減少，但并未完全杜絕。我國(guó)在上世紀(jì)很少發(fā)生此類黑天鵝事故。自進(jìn)入21世紀(jì)以后，由于重化工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，陸續(xù)發(fā)生了多起災(zāi)難性安全事故。

b)災(zāi)難性安全事故后果影響大，是企業(yè)、社會(huì)、家庭的不可承受之痛，對(duì)企業(yè)的正常發(fā)展形成重大威脅，一旦發(fā)生，甚至影響到企業(yè)的生死存亡。據(jù)估計(jì)，“深水地平線”鉆井平臺(tái)爆炸漏油事故后，BP公司用于賠償和交付罰金的總額已超過(guò)340億美元，為籌集賠償基金，被迫變賣優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)。事故發(fā)生后，大量原油泄漏入海，形成數(shù)千英里的浮油，大量海洋生物死亡，海洋漁業(yè)資源被污染，沿岸居民生活受到嚴(yán)重影響。災(zāi)難性安全事故的嚴(yán)重后果表明，效率優(yōu)先的基于風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)不適合用于預(yù)防災(zāi)難性安全事故。

c)災(zāi)難性安全事故并非不可避免，但事故隱患通常被“制度化”地忽略?；仡檱?guó)內(nèi)外發(fā)生的災(zāi)難性安全事故，絕大部分事故屬于安全責(zé)任事故。在現(xiàn)行的安全生產(chǎn)管理制度下，通過(guò)事后分析，通?？梢哉业绞鹿实呢?zé)任方。事故發(fā)生后通過(guò)追究責(zé)任，警醒后人，也能在一定程度上提高安全生產(chǎn)水平，但代價(jià)高昂。更應(yīng)該看到目前對(duì)災(zāi)難性安全事故發(fā)生規(guī)律、防范方法的科學(xué)內(nèi)涵認(rèn)識(shí)尚不充分，安全生產(chǎn)管理制度存在缺陷，也是導(dǎo)致災(zāi)難性安全事故的重要原因。

5 導(dǎo)致災(zāi)難性安全事故原因分析

5.1 安全事故預(yù)防策略的邏輯悖論

導(dǎo)致災(zāi)難性安全事故的原因首先是預(yù)防策略存在邏輯悖論。一方面，災(zāi)難性安全事故后果重大，必須杜絕，理應(yīng)給予重點(diǎn)關(guān)注，投入更多人力物力資源，采取多種措施，層層設(shè)防。另一方面災(zāi)難性安全事故是小概率事件，正常運(yùn)行情況下不會(huì)發(fā)生。投入的各種資源，采取的多種措施在正常運(yùn)行期間看似沒(méi)有發(fā)揮作用，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，關(guān)注程度下降，預(yù)防措施的有效性衰減，安全制度執(zhí)行力下降。長(zhǎng)此以往，導(dǎo)致對(duì)災(zāi)難性安全事故隱患的重視程度反而比不上一般經(jīng)常發(fā)生的事故隱患。

5.2 事故后果認(rèn)識(shí)不充分

事故發(fā)生前，沒(méi)有科學(xué)預(yù)測(cè)可能發(fā)生的事故后果，缺乏預(yù)防措施。有些認(rèn)識(shí)到了事故后果的嚴(yán)重性，但通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算認(rèn)為發(fā)生的可能性小。對(duì)于災(zāi)難性安全事故而言，重要的是事故后果，而不是風(fēng)險(xiǎn)(包含發(fā)生概率的貢獻(xiàn))。

5.3 基于風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)的負(fù)面作用

基于風(fēng)險(xiǎn)的安全生產(chǎn)技術(shù)是一種有效的控制風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)手段，但并不適用于防范災(zāi)難性安全事故?；陲L(fēng)險(xiǎn)的安全生產(chǎn)技術(shù)通常低估了災(zāi)難性安全事故的發(fā)生概率，防范措施關(guān)注度不夠，日常運(yùn)行過(guò)程中往往沒(méi)有有效的防范措施，導(dǎo)致災(zāi)難性安全事故的發(fā)生概率超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)測(cè)的發(fā)生概率。

正是由于基于風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)的局限性和負(fù)面作用，進(jìn)入21世紀(jì)以后，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家盡管全面采用了基于風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)，也未能杜絕災(zāi)難性安全事故的發(fā)生。

6 防范災(zāi)難性安全事故的方法

6.1 采用正確的災(zāi)難性安全事故預(yù)防策略

預(yù)防災(zāi)難性安全事故的決策依據(jù)應(yīng)該是事故后果的嚴(yán)重程度，而不是風(fēng)險(xiǎn)的高低。基于風(fēng)險(xiǎn)的安全生產(chǎn)理念突出安全投入的預(yù)期效益，強(qiáng)調(diào)資源的使用效率。預(yù)防災(zāi)難性安全事故應(yīng)該采用基于事故后果的策略，通過(guò)科學(xué)評(píng)估，發(fā)現(xiàn)對(duì)企業(yè)生存和發(fā)展生死攸關(guān)的安全隱患，根據(jù)事故的后果排序，優(yōu)先采取防范措施。

6.2 加強(qiáng)事故預(yù)期后果研究

只有充分認(rèn)識(shí)到事故后果，才能找出災(zāi)難性安全事故隱患。要加強(qiáng)對(duì)事故后果重要性的認(rèn)識(shí)，提升事故后果預(yù)測(cè)的科學(xué)性。研究事故后果時(shí)，要摒棄風(fēng)險(xiǎn)思想，不考慮發(fā)生概率，只考慮事故影響范圍和強(qiáng)度。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)量多，體積大，持續(xù)流入，能量集中，毒性大的流程節(jié)點(diǎn)事故預(yù)期后果嚴(yán)重，比如大型儲(chǔ)罐區(qū)、長(zhǎng)輸管道、高產(chǎn)油氣井、封閉或半封閉大體積氣相空間等。此外，要考慮事故鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的后果放大效應(yīng)，通過(guò)模擬事故，確定事故可能的強(qiáng)度和廣度。在此基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)基于事故后果的災(zāi)難性安全事故防范技術(shù)。

6.3 建立科學(xué)的預(yù)防災(zāi)難性安全事故績(jī)效指標(biāo)

現(xiàn)行的安全生產(chǎn)責(zé)任制度下，事故責(zé)任追究對(duì)一般事故而言是合理的。對(duì)災(zāi)難性安全事故而言，這種隱含了“事故發(fā)生率”安全生產(chǎn)績(jī)效指標(biāo)的制度是不科學(xué)的，建議改事故責(zé)任追究為事故預(yù)防措施落實(shí)責(zé)任追究。通過(guò)事故研究，對(duì)識(shí)別出來(lái)的災(zāi)難性安全事故隱患，落實(shí)各項(xiàng)預(yù)防措施。對(duì)于可測(cè)試的預(yù)防措施，應(yīng)測(cè)試防范措施的有效性；對(duì)于不可測(cè)試的預(yù)防措施，應(yīng)核實(shí)措施的就緒情況。通過(guò)考核預(yù)防措施的可靠性，評(píng)估災(zāi)難性安全事故預(yù)防工作。

7 結(jié)語(yǔ)

a)基于風(fēng)險(xiǎn)的安全技術(shù)通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)排序和追求經(jīng)濟(jì)效益最大化的原則，解決了安全投入的效率問(wèn)題，但不適合用于防范災(zāi)難性事故。

b)提出了一種預(yù)防災(zāi)難性安全事故的新方法。采用突出事故后果的預(yù)防策略；評(píng)估事故的預(yù)期后果，并排序；研究基于事故后果的災(zāi)難性安全事故防范技術(shù)；建立科學(xué)的績(jī)效指標(biāo)，通過(guò)考核預(yù)防措施的可靠性，提升災(zāi)難性安全事故預(yù)防工作水平；建立并完善設(shè)備完整性管理體系，通過(guò)降低一般事故發(fā)生概率控制災(zāi)難性安全事故的發(fā)生。

[1] 張志檁.國(guó)外石油化工安全管理系統(tǒng)的進(jìn)展[J].數(shù)字石油和化工，2006(5):2-15.

[2] Process Safety Management, OSHA 3132 2000(Reprinted), U.S. Department of Labor Occupational Safety and Health Administration[S].

[3] 牟善軍.當(dāng)心黑天鵝事件—淺談風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的局限性[J].安全、健康和環(huán)境,2013,13(3):30.

[4] Risk-based Inspection Technology.API Recommended Practice 581[S].

ReflectionsonPreventingCatastrophicIncident

Qu Dingrong, Jiang Xiu, Liu Xiaohui

(SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao,266071)

Development of safety management system in petrochemical industry has been reviewed, advantages and limitations of risk-based production safety management are analyzed in this paper. On the basis of study the characteristics of catastrophic incident, a new idea for the prevention of catastrophic incident is proposed, which focuses on the potential consequences of incident. By assessing and ranking the anticipating consequences of incidents, resources and technology for incident prevention could be prioritized and distributed accordingly. Key performance index system is suggested to verify the reliability of preventive methods for incidents. A valid equipment integrity management system is recommended for reducing probability of general accident disaster, and the occurrence of catastrophic incident is then controlled.

catastrophic incident; risk; safety management; equipment integrity management

2015-10-31

屈定榮，高級(jí)工程師，2006年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院金屬研究所材料學(xué)專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)主要研究方向?yàn)椴牧细g、設(shè)備安全、化工過(guò)程安全等。