化工工藝安全管理中HAZOP的應(yīng)用

張啟寶

摘 要：重大的安全事故表明了化工工藝安全管理的意義與價(jià)值。HAZOP技術(shù)是一種較為常見(jiàn)的工藝危害分析方法，在化工工藝安全管理中發(fā)揮著重要作用。主要介紹了化工工藝安全管理、HAZOP技術(shù)，探究化工工藝安全管理中HAZOP的應(yīng)用，以供借鑒。

關(guān)鍵詞：化工工藝;安全管理;HAZOP

化工工藝裝置日益復(fù)雜，規(guī)模明顯擴(kuò)大，在應(yīng)用的過(guò)程中也發(fā)生了諸多的安全事故，暴露出化工工藝系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)性。此時(shí)出現(xiàn)了化工工藝安全管理這一新興學(xué)科，研發(fā)了危險(xiǎn)與可操作性分析（Hazard and Operability Analysis，HAZOP）等多種切實(shí)有效的工藝危害分析方法。

1 ? ?化工工藝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 ?風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)

20世紀(jì)70年代以來(lái)，我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平顯著提高，化工生產(chǎn)的流程和工藝愈加復(fù)雜，高溫高壓、易燃易爆的操作條件隨之增多，化工處理設(shè)備的體積也有所增大。我國(guó)同很多發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼發(fā)生了多起重大工藝安全事故。 ?20世紀(jì)80年代，印度一家公司設(shè)立在貧民區(qū)周圍的農(nóng)藥廠發(fā)生了劇毒氣體泄露事件，造成25 000人直接死亡，55萬(wàn)人間接死亡，20多萬(wàn)人因此殘疾。在化工生產(chǎn)中，系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的威脅。重工業(yè)和學(xué)術(shù)界也對(duì)此展開(kāi)深入探索和研究，將工藝安全視為獨(dú)立的研究課題。

1.2 ?化工工藝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)控制方式

化工工藝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的控制可通過(guò)潛在風(fēng)險(xiǎn)衡量指標(biāo)、本質(zhì)生命安全管控以及管理模式控制這3種方式實(shí)現(xiàn)。風(fēng)險(xiǎn)衡量指標(biāo)包括人員傷亡、環(huán)境破壞、家庭財(cái)產(chǎn)損失等情況[1]。為此，在化工工藝系統(tǒng)運(yùn)行中，需要做好事故發(fā)生率的分析和預(yù)測(cè)，綜合探究各項(xiàng)影響因素，提出預(yù)防和控制措施，避免事故的發(fā)生，降低風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。本質(zhì)生命安全管控則要求在化工工藝系統(tǒng)運(yùn)行中，利用危害性較小的化學(xué)品替代天然和無(wú)害的化學(xué)品或者優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行流程來(lái)規(guī)避危害的產(chǎn)生，降低危險(xiǎn)系數(shù)，維護(hù)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。同時(shí)，該方法還可揮發(fā)化工工藝系統(tǒng)的屬性，降低化學(xué)品使用中對(duì)設(shè)備設(shè)施造成的影響，以提高系統(tǒng)的安全性。

如在化工工藝系統(tǒng)中，可借助超壓連鎖、控制軟件系統(tǒng)以及溢流軟件系統(tǒng)完成科學(xué)管理和控制，確保設(shè)備設(shè)施能夠承受工藝波動(dòng)的影響，加快危險(xiǎn)情況的識(shí)別，以連鎖、緊急停車等方式，降低異常狀態(tài)下對(duì)設(shè)備設(shè)施造成的影響，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。管理模式控制是借助安全操作和專業(yè)程序，對(duì)日常作業(yè)環(huán)節(jié)加以管理和控制，以此實(shí)現(xiàn)程序、設(shè)備的管理和保護(hù)，是降低風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的一種有效方式。

2 ? ?化工工藝安全管理分析

2.1 ?化工工藝安全管理發(fā)展概述

1992年，美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局（Occupational Safety and Health Administration，OSHA）提出了工藝安全管理標(biāo)準(zhǔn)，獲得了美國(guó)國(guó)會(huì)的認(rèn)可，并成為美國(guó)的法規(guī)。過(guò)程安全管理（Process Safety Management，PSM）將重點(diǎn)放在預(yù)防火災(zāi)、爆炸、有毒化學(xué)品泄露等安全事故上，采取有效措施加強(qiáng)工藝設(shè)施設(shè)計(jì)、運(yùn)行和退役管理，以此有效控制風(fēng)險(xiǎn)。PSM可用于生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用等與危險(xiǎn)化學(xué)品相關(guān)的化學(xué)品活動(dòng)，在北美和歐洲各國(guó)發(fā)揮著重要作用，隨著技術(shù)的完善和理念的轉(zhuǎn)變，也從雛形演變?yōu)槿遮叧墒斓陌踩芾眢w系[2]。

2010年，原國(guó)家安監(jiān)局首次明確了化工企業(yè)工藝安全管理的要求，發(fā)布了推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提出了工藝安全信息、工藝危害分析、操作流程、培訓(xùn)、承包商管理等內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)要求，也包含美國(guó)工藝安全管理中提出的14個(gè)因素。

工藝安全信息（Process Safety Information，PSI）涵蓋物料的危害性、工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)等內(nèi)容，是工藝安全管理的主要任務(wù)。老舊化工設(shè)備的數(shù)量較多，但缺乏完整的工藝安全信息基礎(chǔ)資料，無(wú)法及時(shí)收集歸檔工藝、設(shè)備改造與變更等多個(gè)重要信息。工藝安全信息的完整性也受到了較大影響。因此，需要采取措施完善化工裝置安全設(shè)計(jì)診斷工作。工藝危害分析成為工藝安全管理中最為重要的內(nèi)容，滲透于整個(gè)工藝的生命周期。從某種意義上來(lái)看，這是一種有組織、系統(tǒng)地對(duì)工藝裝置或設(shè)備進(jìn)行危害識(shí)別的過(guò)程，也是減少和消除工藝危害的重要依據(jù)。

2.2 ?常見(jiàn)的工藝危害分析方法

工藝危害分析的方法主要有安全檢查表（Safety Check List，SCL）、故障假設(shè)法（what-if）、HAZOP、保護(hù)層分析（Layers of Protection Analysis，LOPA）、故障模式影響及危害性分析（Failure Mode Effects and Criticality Analysis，F(xiàn)MECA）以及量化風(fēng)險(xiǎn)分析（Quantitative Risk Analysis，QRA），總體可歸類為定性分析、半定量分析、定量分析3類。

（1）SCL是基于表格形式列出檢查項(xiàng)目、切實(shí)做好分析工作的過(guò)程，確定系統(tǒng)和場(chǎng)所的狀態(tài)能否滿足安全規(guī)定。在檢查中，如發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在嚴(yán)重的安全隱患，需及時(shí)提出整改措施。人員要檢查場(chǎng)地、周邊環(huán)境、設(shè)施、設(shè)備和管理等內(nèi)容，依據(jù)相關(guān)規(guī)定、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、事故案例以及行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)地分析并確定危險(xiǎn)區(qū)域和防范措施，編制檢查表。

（2）what-if是一種較為典型的頭腦風(fēng)暴法，先要假設(shè)可能出現(xiàn)的故障，然后認(rèn)真討論現(xiàn)有的控制措施是否有效，最后提出建議與措施。采用上述方法，基于互動(dòng)和引導(dǎo)提問(wèn)等多種方式完成此項(xiàng)工作。為了優(yōu)化處理質(zhì)量，應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)豐富的人員做好上述工作。該方法在設(shè)備故障評(píng)估中較為常見(jiàn)。

（3）HAZOP是一種能夠辨別設(shè)計(jì)缺陷、工藝過(guò)程危害和操作性問(wèn)題的結(jié)構(gòu)化分析方法。該方法能夠充分利用引導(dǎo)詞，在會(huì)議中由不同專業(yè)完成，且不同專業(yè)間可相互促進(jìn)，拓展思路。這對(duì)成員的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)要求十分嚴(yán)格[3]。

（4）LOPA是一種有效開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析的方式，能夠?qū)ΜF(xiàn)有措施的可靠性進(jìn)行半量化評(píng)估，以此確定控制和消除風(fēng)險(xiǎn)的能力，掌握保護(hù)層是否充足，防止發(fā)生意外事故。再者，采用定型風(fēng)險(xiǎn)矩陣獲取發(fā)生高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)事件時(shí)，應(yīng)單獨(dú)應(yīng)對(duì)事件。在明確定義的場(chǎng)景下，可應(yīng)用分析保護(hù)層法，簡(jiǎn)化分析流程。

（5）FMECA是應(yīng)對(duì)每個(gè)生產(chǎn)流程潛在故障模式的有效方法。確定故障對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生的影響，全方位地考慮故障模式的影響程度和故障模式發(fā)生概率的失效模式以及原因的半定量分析方式，具有鮮明特征，在產(chǎn)品質(zhì)量管理、機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)用廣泛。同時(shí)，在工藝危害分析的過(guò)程中具有明顯的局限，這也成為整套工藝風(fēng)險(xiǎn)分析的重要補(bǔ)充。

（6）QRA是對(duì)于某個(gè)設(shè)施或作業(yè)活動(dòng)中發(fā)生事故的估算頻率和后果組織量化表達(dá)的系統(tǒng)方法，能夠在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上計(jì)算事故發(fā)生的幾率和后果，完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，該方法在項(xiàng)目選址和平面布置中發(fā)揮著重要的作用。但這種方法是一種新型手段，并未建立統(tǒng)一、完善的標(biāo)準(zhǔn)。

工藝安全管理與傳統(tǒng)的事故預(yù)防方法存在明顯的差異，主要應(yīng)用過(guò)程危險(xiǎn)分析（Process Hazard Analysis，PHA）完成各項(xiàng)工作。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，PHA能夠減少近30%由于設(shè)計(jì)不足和操作不當(dāng)引發(fā)的事故。因此，務(wù)必準(zhǔn)確把握PHA的基本方法，定期組織開(kāi)展PHA，加強(qiáng)生產(chǎn)安全管理，提高風(fēng)險(xiǎn)管控的針對(duì)性。

3 ? ?化工工藝安全管理中HAZOP技術(shù)的應(yīng)用

3.1 ?HAZOP技術(shù)分析的意義

HAZOP是一種結(jié)構(gòu)化的風(fēng)險(xiǎn)分析工具，也可系統(tǒng)、全面地識(shí)別流程中存在風(fēng)險(xiǎn)的操作以及有效的處理措施，最大限度地規(guī)避管理的盲點(diǎn)，提升工作效率，簡(jiǎn)化工作流程。HAZOP全面分析了異常操作問(wèn)題和前所未見(jiàn)的現(xiàn)象，這也是對(duì)設(shè)計(jì)的重要補(bǔ)充。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)用HAZOP技術(shù)并提出了有效建議后，運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題明顯減少。

HAZOP主要采用分析偏差、明確原因、探討后果和提出解決措施等處理方式。分析前，工藝流程圖應(yīng)達(dá)到既定的要求;分析時(shí)，乙工程師需詳細(xì)介紹裝置設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，講解多個(gè)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的主要目的及作用，記錄講解的主要內(nèi)容。HAZOP基于系統(tǒng)分析方法融合所有的關(guān)鍵詞，通過(guò)查詢工廠，分析工藝裝置存在的危險(xiǎn)、發(fā)生事故的主要原因及事故可能引發(fā)的重大風(fēng)險(xiǎn)，并以此為基礎(chǔ)制定裝置安全運(yùn)行技術(shù)方案。HAZOP技術(shù)也可增強(qiáng)裝置技術(shù)人員的危險(xiǎn)意識(shí)，改善HAZOP的效果。

3.2 ?HAZOP分析結(jié)果的應(yīng)用

HAZOP分析結(jié)果能夠識(shí)別操作過(guò)程中頭腦風(fēng)暴式的危險(xiǎn)，這也是針對(duì)工業(yè)操作規(guī)范開(kāi)展的高水平安全審查工作，提高安全操作水平。利用該技術(shù)還可組織開(kāi)展員工安全操作培訓(xùn)，制定科學(xué)有效的應(yīng)急預(yù)案。

例如，脫輕塔T2002塔頂罐D(zhuǎn)2002可能形成酸性物質(zhì)水溶液，進(jìn)而引發(fā)酸性腐蝕。當(dāng)脫輕塔內(nèi)物料泄漏到周邊的環(huán)境中時(shí)，遇到火源后會(huì)發(fā)生爆炸和火災(zāi)，引發(fā)嚴(yán)重的人員傷亡，回流管線受多種因素的影響會(huì)出現(xiàn)苯泄漏問(wèn)題。

結(jié)合HAZOP的建議項(xiàng)目，應(yīng)在兩個(gè)閥門(mén)中間增設(shè)排放閥，如后果十分嚴(yán)重，則可制定科學(xué)的應(yīng)急預(yù)案。切實(shí)做好應(yīng)急演習(xí)工作，也可在石油化工在役生產(chǎn)裝置安全評(píng)價(jià)中應(yīng)用HAZOP分析方法，引導(dǎo)分析人員全面把握單元的工藝過(guò)程和設(shè)備，全面了解單元的危險(xiǎn)和應(yīng)對(duì)措施，督促職工樹(shù)立安全意識(shí)。此外，HAZOP研究成果也可指導(dǎo)裝置的日常生產(chǎn)維護(hù)及安全管理。從以上分析可以看出，HAZOP分析方法應(yīng)用于石油化工在役生產(chǎn)裝置的安全評(píng)價(jià)可行，具有顯著的特點(diǎn)。

首先，全面分析挖掘裝置設(shè)計(jì)、運(yùn)行、檢修和停車等多個(gè)階段存在的安全隱患和操作問(wèn)題，提出切實(shí)可行的解決對(duì)策，維護(hù)生產(chǎn)裝置的運(yùn)行安全，也可降低安全事故發(fā)生率，指導(dǎo)日常生產(chǎn)、維護(hù)和裝置的安全管理。

其次，裝置操作及管理人員能夠更好地掌握裝置的性能，優(yōu)化安全生產(chǎn)制度、操作流程和事故預(yù)防方案，也可提高工藝安全管理的水平。

再次，有利于強(qiáng)化人員風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)和責(zé)任意識(shí)。HAZOP技術(shù)主要以會(huì)議的方式，組織不同專業(yè)的管理人員和操作人員，認(rèn)真分析裝置潛在和既有的風(fēng)險(xiǎn)，深度探究和預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)，減少不利影響，了解最嚴(yán)重的后果和發(fā)生異常的主要原因，切實(shí)做好本職工作。此外，該技術(shù)也有利于豐富基層管理人員的專業(yè)知識(shí)，如工藝技術(shù)人員一方面要正確認(rèn)識(shí)工藝技術(shù)，另一方面也需了解設(shè)備、電氣和儀表的功能特點(diǎn)。

最后，在員工培訓(xùn)中可利用HAZOP研究成果，不斷提升安全管理的整體水平。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

HAZOP分析技術(shù)是現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，在化工工藝過(guò)程危害識(shí)別中發(fā)揮著重要作用。我國(guó)對(duì)化工建設(shè)項(xiàng)目健康、安全和環(huán)境（Health-Safety-Environmental，HSE）管理工作提出了更高的要求，風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)也得以全面發(fā)展，社會(huì)和企業(yè)需要高度重視安全生產(chǎn)及風(fēng)險(xiǎn)管理，以維系社會(huì)關(guān)系的穩(wěn)定。

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