風險管控行動模型在煤氣化裝置上的應用

葉蓮祥

（中國石化巴陵分公司煤化工部，湖南岳陽 414003）

自20世紀70年代，在歐美工業(yè)發(fā)達國家及地區(qū)，發(fā)生了多起重大工藝安全事故，引起政府、公眾、工業(yè)界的關注和反思。80年代開始，工藝安全逐漸發(fā)展為一門獨立的學科。1992年美國職業(yè)安全健康局（OSHA）頒布了對危險化學品工藝安全管理系統(tǒng)的相關要求[1]。大型煤化工裝置具有工藝流程長、過程控制復雜和危險有害因素集中的特點，使用風險管控行動模型——危害及其管理過程（HEMP）的方法，有助于實施煤氣化裝置工藝安全管理，分析裝置存在的危害因素，對風險進行評估和控制，以加強生產過程安全，防患于未然，防止工藝安全事故的發(fā)生。

1 風險分析方法

1.1 危害及其影響管理過程（HEMP）

危害和影響管理程序（Hazards and Effects Management Process，HEMP）是一種識別、評估和提供消減危害和威脅，保證安全生產的結構化技術[3]，是殼牌石油公司用于過程安全風險管理的一種方法，在其全球資產管理和HSE管理中發(fā)揮著重要作用，是幫助該公司就其生產經營活動對人員、環(huán)境、資產和聲譽的危害和風險進行管理的關鍵過程，是整個HSE管理體系的核心。HEMP包括危害識別、風險評估、風險控制和風險恢復四個階段。作為一種風險管控行動模型，HEMP具有圖形化、程序化的特點，每階段需要輸出相應的文件或報告，可以清楚看到重大風險源的控制措施和危害后果，識別出安全關鍵設備[2]，制定出安全關鍵任務，見表1。

1.2 風險分析及評估

針對在第一階段識別出的危害和風險，采用5×6的風險評估矩陣（RAM）工具進行風險分析和評估，該方法針對場景進行判別，按照一定場景對應的后果發(fā)生的可能性和嚴重性分為高、中和低風險三類，風險矩陣見表2。

其中，一定危害對應的事故后果發(fā)生的嚴重性按照人員、資產、環(huán)境和企業(yè)聲譽四方面考慮，事故發(fā)生的可能性按照A、B、C、D、E進行分類，事故的嚴重性分類按照0、1、2、3、4、5依次遞增，一般定性確定。

對于環(huán)境影響和企業(yè)聲譽影響的分類與人員和資產損失分類原則類似，這里不再贅述。對于已經劃分為高HSSE風險的危害種類和場景，需要經HSSE案例進行評估或論證。

表1 HEMP危害與影響管理過程

表2 風險評估矩陣

除高HSSE風險外，那些已確認對人身具有潛在嚴重影響的中度HSSE風險，應給予進一步評估；通過Bow-tie分析證明這些風險已降低至最低合理可行（ALARP）的風險等級，在相關危害控制表和危害及風險記錄表中記錄管理這些危害的過程。

對于藍色區(qū)內的危害（即低風險），應按照HSSE管理體系和公司政策進行管理，以逐漸降低這些危害的風險等級。通過應用標準工作法和HSSE程序，使這些危害帶來的風險得到有效控制。

1.3 Bow-tie分析

對于高風險采用“Bow-tie”領結圖的分析方法，Bow-tie分析方法與故障樹分析方法（FTA）類似，如圖1所示。其中，處于蝴蝶結中間的“危害事件”稱為“頂上事件”[3]，一般為工藝物料的意外泄漏或能量的意外釋放。頂上事件左邊部分為預防性屏障，用來減少事故發(fā)生的可能性，右邊部分為后果減緩性屏障，用于減輕事故后果。應用Bow-tie分析可以清晰顯示防止事故發(fā)生的屏障或者措施有哪些，從而維護好這些屏障，防止事故發(fā)生。

2 HEMP的應用

應用風險管控行動模型HEMP可以進行危害識別和風險分析，識別出控制措施和關鍵行動，形成風險登記表、安全關鍵設備和安全關鍵任務清單，下面以煤氣化裝置為例闡述HEMP的應用。

2.1 危害因素識別

第一階段為危害識別階段，在該階段應全面識別生產運行階段的危害，并識別導致危害釋放的威脅因素和頂上事件，評估事故后果的風險等級。

根據HEMP體系提供的危害因素篩查表逐一對照，篩查表中危害因素總共包括18大類385小類。識別在煤氣化裝置上存在的危害因素共有9種，包括原煤、合成氣、粉煤、柴油、液化氣、氧氣、氮氣、蒸汽和鍋爐水。

圖1 領結（Bow-tie）風險分析示意

2.2 識別危害場景和風險評估

根據HEMP體系提供的危害因素列表，對煤化工裝置各單元逐一對照分析查找危害因素，對危害因素可能造成的事故或后果進行評估，識別危害場景、評估風險，煤化工裝置分析了30個危害場景，識別出9個高風險、18個中風險和3個低風險，對于高風險需要采用Bow-tie分析法進一步分析，煤氣化裝置常見的高風險危害因素見表3。

表3 煤氣化裝置高風險危害因素

2.3 對高風險進行Bow-tie分析

針對煤氣化裝置粉煤磨制和干燥單元，典型事故案例是粉煤泄漏導致粉煤爆炸，以及合成氣泄漏導致火災或蒸汽云爆炸，圖2為粉煤泄漏事故Bowtie分析。其中粉煤管線泄漏為“危害”，“頂上事件”是高壓高溫的粉煤泄漏，后果是粉煤爆炸。在頂上事件的左側列出防止粉煤泄漏的“屏障”，如管壁厚度控制、粉煤流速控制等。右側列出發(fā)生頂上事件后防止發(fā)生嚴重后果的屏障，如點火源控制、泄漏檢測和啟動消防系統(tǒng)等。

圖2 粉煤泄漏Bow-tie分析

2.4 形成安全關鍵任務和安全關鍵設備列表

根據Bow-tie分析所形成的風險控制措施，稱之為屏障。屏障分為預防性和減緩性兩種，風險控制最關鍵的是要對降低或消除風險的措施進行維護，使之始終處于完好狀態(tài)，使屏障有效可用，防止重大事故發(fā)生。屏障的維護活動綜合起來就是安全關鍵任務，起屏障作用的設備或元件就形成了安全關鍵設備，每一個Bow-tie對應一個安全關鍵任務清單和安全關鍵設備清單，其中包括關鍵活動、關鍵崗位和負責人。

安全關鍵設備（SCE）則包括關鍵的安全閥、壓力控制回路、壓力變送器、關鍵管道、聯鎖回路、火災氣體檢測系統(tǒng)、關鍵的切斷閥以及不間斷電源UPS和柴油發(fā)電機等。安全關鍵設備需要形成檢測、測試和預防性維修計劃并實施，保證安全關鍵設備的安全功能，避免設備故障引發(fā)安全事故。

安全關鍵任務清單則根據屏障的類型來列出，包括保證安全關鍵設備可靠性需要實施的測試、檢測和預防性維修活動，也包括操作員報警響應和干預行動。對于合成氣管道內部腐蝕造成合成氣泄漏及爆炸的場景，使用Bow-tie分析方法所形成的安全關鍵任務清單見表4。

表4 合成氣管線腐蝕泄漏導致氣體爆炸Bow-tie安全關鍵任務

3 結論

使用HEMP進行工藝安全管理，通過使用標準危害因素篩選表識別出煤氣化裝置危險有害因素，建立風險控制登記表，通過風險矩陣（RAM）判別風險等級，將裝置上的風險識別完全并分為高、中、低風險，對風險較高的使用Bow-tie分析方法進行識別和圖形化。對識別出的屏障或措施形成安全關鍵設備和安全關鍵任務清單，并組織實施，以便保持屏障的有效性和完整性。采用HEMP風險控制模型以及Bow-tie分析方法，可以很好的保證煤氣化裝置的工藝安全，減少發(fā)生物料泄漏可能性，避免發(fā)生火災、爆炸和中毒等事故。