本質(zhì)安全在過程安全管理中的重要性

盧朋慧(陶氏化學(xué)(張家港)有限公司，江蘇 張家港 215633)

0 引言

過程安全管理中的本質(zhì)安全主要是通過設(shè)計(jì)等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會(huì)造成事故的功能。危險(xiǎn)物質(zhì)和工藝過程的存在必然有其不可分割的本質(zhì)特性。人們往往把關(guān)注點(diǎn)放在中后期的生產(chǎn)管理中，認(rèn)為控制好工藝過程的日常運(yùn)行安全就抓住了過程安全的本質(zhì)，其實(shí)不然。有些風(fēng)險(xiǎn)是當(dāng)形成過程雛形時(shí)已經(jīng)與生俱來了其本質(zhì)的基本特性，對(duì)于工廠設(shè)計(jì)，本質(zhì)上更安全的方式是避免危險(xiǎn)而不是通過增加保護(hù)設(shè)施來控制危險(xiǎn)。其他被動(dòng)、主動(dòng)和管理程序上的控制措施則是通過其他手段對(duì)工藝風(fēng)險(xiǎn)管控策略的補(bǔ)充。

1 過程安全管理和本質(zhì)安全的關(guān)系

過程安全，也稱為工藝安全，也就是我們所說的一種風(fēng)險(xiǎn)管理，是指在分析、評(píng)估、控制風(fēng)險(xiǎn)中系統(tǒng)性地運(yùn)用管理政策和程序。與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不同，風(fēng)險(xiǎn)管理需要考慮資源配置、風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知、可接受風(fēng)險(xiǎn)以及其他價(jià)值判斷。工藝風(fēng)險(xiǎn)管理旨在通過長期的努力，解決有關(guān)人員、資產(chǎn)、和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，持續(xù)提高化工企業(yè)的安全、健康和環(huán)保表現(xiàn)。也包括各管理層對(duì)安全責(zé)任關(guān)懷的承諾。運(yùn)用系統(tǒng)性的風(fēng)險(xiǎn)管理程序來評(píng)估和控制工廠有關(guān)物料、工藝或活動(dòng)中的風(fēng)險(xiǎn)。這些風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致人員受傷、財(cái)產(chǎn)損失或環(huán)境破壞。

由于導(dǎo)致事故發(fā)生的基本原因可以歸納為人的原因、物的原因以及環(huán)境的原因，因此系統(tǒng)安全管理就應(yīng)該從消除事故發(fā)生的這三個(gè)方面入手[1]。由物引起的事故原因也有兩個(gè)方面，一是設(shè)備設(shè)施的本質(zhì)安全性，如：結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、無安全裝置、安全關(guān)鍵件失效或不可靠、人機(jī)功效設(shè)計(jì)不合理等；二是指有毒有害物質(zhì)及易燃易爆等。本質(zhì)安全和物的安全管理密切相關(guān)，通過本質(zhì)安全設(shè)計(jì)相對(duì)保護(hù)性的或程序的方法是更可靠的。

2 本質(zhì)安全的基本途徑

本質(zhì)安全管理應(yīng)該從工藝的全流程來考慮，比如包括化工園區(qū)規(guī)劃和工廠的平面布局、裝置和設(shè)備的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)、化學(xué)品的管控本質(zhì)安全、工藝條件控制的本質(zhì)安全等方面。從新的裝置的初步設(shè)計(jì)開始，企業(yè)及設(shè)計(jì)單位往往會(huì)參照國家的法律法規(guī)等標(biāo)準(zhǔn)將相關(guān)本質(zhì)安全的設(shè)計(jì)理念帶到詳細(xì)設(shè)計(jì)中。有些企業(yè)還有企業(yè)內(nèi)部的損失預(yù)防標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定各專業(yè)方面的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的要求。本質(zhì)安全管理還需要從技術(shù)的改進(jìn)和化學(xué)品的選擇的角度來考慮，我國在最近幾年陸續(xù)出臺(tái)了淘汰落后危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)工藝設(shè)備技術(shù)設(shè)備目錄旨在加快淘汰落后的危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)工藝技術(shù)設(shè)備，提升企業(yè)本質(zhì)安全水平，防范化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)。下面就總平面布局、設(shè)備設(shè)施、物料及工藝控制三個(gè)不同的方面來討論本質(zhì)安全的設(shè)計(jì)理念。

2.1 總平面布局和設(shè)備平面布置

根據(jù)企業(yè)所處的地理位置，考慮到周邊環(huán)境的相互影響。從園區(qū)的角度需要按照所涉及化學(xué)品及工藝的危險(xiǎn)特性規(guī)劃出不同類危險(xiǎn)等級(jí)的企業(yè)，綜合考慮道路運(yùn)輸、倉儲(chǔ)物流、公用配套設(shè)施、辦公設(shè)施、周邊社區(qū)等因素規(guī)劃出不同的功能區(qū)。比如將危險(xiǎn)性較大的重大危險(xiǎn)源企業(yè)布置在邊緣地帶，遠(yuǎn)離社區(qū)和人員集中區(qū)；對(duì)于有些涉及劇毒危險(xiǎn)品的裝置在可研階段就會(huì)被拒絕進(jìn)入園區(qū)，比如新建一套光氣裝置就需要符合發(fā)改委的總體規(guī)劃才可以入園。需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡貏?shì)和常年最大頻率風(fēng)向?qū)⒁兹家妆歪尫盼ｋU(xiǎn)粉塵的工廠布置在下風(fēng)向，并將儲(chǔ)罐區(qū)布置在也低洼處。對(duì)于工廠廠界以內(nèi)的平面布局和設(shè)備的布置，需要根據(jù)物料特性和工藝特點(diǎn)考慮哪些裝置必須放置在室外，同時(shí)考慮哪些裝置必須要布置在密閉環(huán)境中；通過過程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估來考慮工藝和設(shè)備的位置，限制可能成為潛在爆炸場(chǎng)所的工藝區(qū)域的大小，并在這些工藝區(qū)域之間提供適當(dāng)?shù)拈_放空間，以降低可能的爆炸事故帶來的影響；對(duì)有人居住的辦公樓、控制室或生產(chǎn)車間的建構(gòu)筑的布置則需要和生產(chǎn)裝置保持足夠的安全間距或根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)建構(gòu)筑物加以抗爆設(shè)計(jì)。

2.2 設(shè)備設(shè)施的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)

設(shè)備設(shè)施本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的目的是要在設(shè)備壽命周期的全過程中，采用各種技術(shù)措施，如設(shè)計(jì)階段采取安全設(shè)計(jì)，提高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

(1)消除潛在的危險(xiǎn)源，這是風(fēng)險(xiǎn)控制的首要途徑，也是本質(zhì)安全設(shè)計(jì)最直接有效地方法。通過利用新設(shè)備、新技術(shù)成果來消除作業(yè)環(huán)境的危險(xiǎn)因素，使操作人員接觸危險(xiǎn)因素的可能性大大降低從而最大可能地達(dá)到本質(zhì)安全的目的。

(2)開放危險(xiǎn)釋放通道降低事故后果的嚴(yán)重程度，例如對(duì)于有超溫超壓的場(chǎng)所通過安裝安全釋放裝置來釋放潛在的高壓危險(xiǎn)源導(dǎo)致超壓的場(chǎng)景，從而避免災(zāi)難性的設(shè)備爆裂、有毒有害物料著火爆炸或毒氣對(duì)周邊的影響?；诓煌氖鹿蕡?chǎng)景，計(jì)算壓力釋放需要的釋放量及釋放孔徑，使設(shè)備不超過安全控制極限的要求，從而達(dá)到預(yù)防事故發(fā)生和降低事故后果的目的。

(3)安裝保護(hù)裝置，通過機(jī)械聯(lián)鎖或電氣、光電聯(lián)鎖來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)防止機(jī)器傷人達(dá)到保證工作人員安全的目的。例如：通過紅外線感應(yīng)自動(dòng)切斷電源避免操作人員身體部位置于運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備危險(xiǎn)中；或通過故障安全設(shè)計(jì)，一旦機(jī)器故障會(huì)自動(dòng)復(fù)位至安全狀態(tài)。

(4)替代或替換，用自動(dòng)化控制替代人工操作，從工程的角度來控制風(fēng)險(xiǎn)而，行政的活程序的控制方法作為補(bǔ)充。例如進(jìn)行設(shè)備改良，將手動(dòng)加料的反應(yīng)器改為自動(dòng)加料反應(yīng)器。

(5)提高設(shè)備設(shè)施的強(qiáng)度或堅(jiān)固程度，通過提高安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、增加安全設(shè)計(jì)余量等提高設(shè)備的堅(jiān)固程度。例如核電站，通過提高安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、增加安全余量等提高核電站的安全可靠程度，考慮是否通過設(shè)計(jì)具有足夠強(qiáng)度的設(shè)備來完全控制最大壓力，確保設(shè)備即使在“最壞情況的情況下”也不會(huì)損壞；化工工藝?yán)锩嬖O(shè)計(jì)了相關(guān)的壓力容器壓力管道等承壓設(shè)備就是確保設(shè)計(jì)壓力超過最大工作壓力，并且根據(jù)國家規(guī)范對(duì)這些壓力設(shè)備管道定期檢驗(yàn)確保其機(jī)械完整性。使用雙層容器或管道來存放極度危險(xiǎn)的材料，例如氯氣和光氣應(yīng)用中的雙壁管道、雙壁密封容器。

2.3 物料及工藝控制的本質(zhì)安全

化工工藝過程里面的化學(xué)品存在有易燃、易爆、有毒、遇水活性反應(yīng)特性等危害因素；工藝過程控制中的有高溫、高壓、反應(yīng)等操作風(fēng)險(xiǎn)。通過識(shí)別這些危害因素，在化工過程的生命周期中考慮本質(zhì)安全設(shè)計(jì)至關(guān)重要，本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的方法應(yīng)用到化學(xué)品管控和工藝控制上就需要從以下4個(gè)方面來考慮：

(1)盡可能使用少量的危險(xiǎn)物質(zhì)，減少危險(xiǎn)物質(zhì)的儲(chǔ)存量和使用的數(shù)量，從而使泄漏時(shí)產(chǎn)生的危害控制到最小。例如：現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)及盡量減少使用有害物料，根據(jù)工藝控制物料平衡對(duì)所有工藝過程中儲(chǔ)罐或其尺寸進(jìn)行評(píng)估，選用小容量的儲(chǔ)罐以減少工藝過程中有害化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量；工藝設(shè)備的位置設(shè)計(jì)時(shí)要考慮盡可能減少有害物質(zhì)管道的輸送長度，將有害物質(zhì)從儲(chǔ)存到加工過程中以氣態(tài)而不是液體的形式進(jìn)料以減少管道庫存。使用連續(xù)式反應(yīng)器而不是批次式反應(yīng)器來減少反應(yīng)系統(tǒng)中有害物質(zhì)的數(shù)量，連續(xù)反應(yīng)器通過邊進(jìn)料邊反應(yīng)的原理，可以避免批次反應(yīng)器中存在大量的危險(xiǎn)物料。

(2)替換，使用危險(xiǎn)相對(duì)較低的物質(zhì)替換高危險(xiǎn)物料。例如使用含水的或危險(xiǎn)較低的有機(jī)物質(zhì)來替換易燃易爆的有機(jī)溶劑；使用危險(xiǎn)性較小的傳熱介質(zhì)，用高閃點(diǎn)的媒介替換低沸點(diǎn)的媒介；考慮過稀釋有害原料以降低潛在危害，如用氨水代替無水氨或用鹽酸溶液代替無水鹽酸，這樣可以降低物料泄漏時(shí)的影響范圍。可以通過以可燃燃料代替易燃燃料，比如選用柴油替換煤油作為蒸汽鍋爐的燃料。

(3)緩和或減弱，緩和是指將運(yùn)行的工藝更接近外界環(huán)境條件。用低風(fēng)險(xiǎn)工藝條件替換高風(fēng)險(xiǎn)工藝條件，常溫常壓的工藝會(huì)相對(duì)安全，而高溫高壓的工藝危險(xiǎn)性會(huì)更高。通過使用催化劑可以提高反應(yīng)的選擇性或允許反應(yīng)在較低的壓力和溫度下進(jìn)行，在較低的溫度和壓力條件下操作該工藝。在環(huán)境壓力條件下儲(chǔ)存高蒸汽壓的有害物質(zhì)或?qū)⒃牧系墓?yīng)壓力限制在低于容器的允許工作壓力范圍內(nèi)。在物料泄漏事故發(fā)生時(shí)使用設(shè)計(jì)的泡沫系統(tǒng)可以用來覆蓋溢出到水池的化學(xué)品，從而減少有毒有害物質(zhì)蒸發(fā)降低事故帶來損失和影響。

(4)簡單化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工藝應(yīng)消除不必要的復(fù)雜性，降低誤操作的概率，并且包含較少的可能出現(xiàn)故障的設(shè)備。為了減少復(fù)雜程度和連接到特定容器上的原材料、公用設(shè)施和輔助設(shè)備的數(shù)量，考慮將加工步驟分成多個(gè)處理容器，而不是一個(gè)多用途容器。通過工藝簡單化設(shè)計(jì)更有利于員工日常操作和工藝不穩(wěn)定時(shí)緊急響應(yīng)。

3 生命周期的本質(zhì)安全管理

貫徹本質(zhì)安全管理理念，還需要從整個(gè)裝置或設(shè)施的生命周期來考慮，也叫全流程本質(zhì)安全管控。以一套化工裝置為例，按照項(xiàng)目管理的流程分為可行性研究、設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)運(yùn)營等4個(gè)階段。

(1)在可行性研究階段，就需要分析該裝置的潛在的風(fēng)險(xiǎn)，完成過程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，包括對(duì)周邊環(huán)境，社區(qū)的影響。在選擇合適工藝的時(shí)候，也需要考慮本工藝所用物料的風(fēng)險(xiǎn)特性，比如是否有氯氣、光氣等毒害性的物質(zhì)，一旦泄漏就有導(dǎo)致群死群傷的嚴(yán)重后果。另外要考慮工藝應(yīng)消除不必要的復(fù)雜性，降低誤操作的概率。

(2)工藝設(shè)計(jì)階段是應(yīng)用本質(zhì)安全理念最優(yōu)的階段，需要從各個(gè)方面將國標(biāo)、行標(biāo)的要求落實(shí)到初步設(shè)計(jì)中。很多企業(yè)還有企業(yè)規(guī)范，該規(guī)范可能結(jié)合了本企業(yè)由歷年來事故總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)或最好的實(shí)踐。我國對(duì)于工程設(shè)計(jì)的方方面面有相關(guān)的要求，其目的就是要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)。

(3)項(xiàng)目施工階段就需要將設(shè)計(jì)要求落實(shí)到現(xiàn)場(chǎng)安裝，嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)要求施工，監(jiān)理單位管控施工質(zhì)量。施工完畢需要按照設(shè)計(jì)要求驗(yàn)收，合格后方可投產(chǎn)。

(4)投產(chǎn)后正常運(yùn)營過程中，需要對(duì)設(shè)備設(shè)施加強(qiáng)維護(hù)，保證設(shè)計(jì)的保護(hù)措施正常有效。在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題要及時(shí)處理，加以改進(jìn)，將新技術(shù)新方法應(yīng)用到改進(jìn)方案中來提高裝置的本質(zhì)安全性。

生命周期的本質(zhì)安全管理需要有一套完善的管理流程，根據(jù)管理流程的指引在項(xiàng)目管理不同階段和過程安全管理中貫徹本質(zhì)安全的理念。

4 過程安全管理中的本質(zhì)安全應(yīng)用

過程安全對(duì)于企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控和遏制重大事故的發(fā)生有及其重要的意義，回顧歷史，國內(nèi)外重特大傷亡事故中絕大多數(shù)都有過程安全管理有關(guān)[2-3]。AQT 3034—2010《 過程安全管理導(dǎo)則》為企業(yè)提供本質(zhì)安全管理的思路和框架，包括了過程安全管理的十二個(gè)管理要素，同時(shí)企業(yè)設(shè)備設(shè)施的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)則是過程安全的基石。我們知道，工藝過程中風(fēng)險(xiǎn)是不可能完全消除，但是我們可以通過工程和行政的手段來管控風(fēng)險(xiǎn)，降低風(fēng)險(xiǎn)。本質(zhì)安全設(shè)計(jì)旨在從工程的角度來管控風(fēng)險(xiǎn)，通過合理設(shè)計(jì)來降低工藝過程中人員、物料、環(huán)境出錯(cuò)的幾率或最小化事故發(fā)生的負(fù)面影響；過程安全管理中的各個(gè)要素則是通過行政的手段來規(guī)范人的行為和提高設(shè)備的可靠性，從而降低風(fēng)險(xiǎn)。我們提倡通過本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的工程控制的手段，在項(xiàng)目早期評(píng)估工藝、操作中存在的風(fēng)險(xiǎn)，考慮人物環(huán)等各方面影響，針對(duì)具體的風(fēng)險(xiǎn)落實(shí)相應(yīng)的解決方案管控風(fēng)險(xiǎn)，采取有效地本質(zhì)安全設(shè)計(jì)為過程安全打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

本質(zhì)安全是指通過設(shè)計(jì)等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會(huì)造成事故的功能。通過行政和管理的手段管控風(fēng)險(xiǎn)則是依靠工作流程和指引，實(shí)施操作紀(jì)律要求、變更管理、機(jī)械完整性計(jì)劃、培訓(xùn)、項(xiàng)目評(píng)估等來規(guī)范人的行為降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

本質(zhì)安全的設(shè)計(jì)對(duì)于過程安全管理至關(guān)重要，本質(zhì)安全設(shè)計(jì)需要項(xiàng)目初期設(shè)計(jì)和運(yùn)行期間不斷改進(jìn)，前者是本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的重要階段，后者是受限的能力進(jìn)行更改，但即使在工廠建成后，也有機(jī)會(huì)可以在運(yùn)轉(zhuǎn)或工藝變更過程中實(shí)施改進(jìn)。需要不斷和技術(shù)人員討論在本質(zhì)安全中可以設(shè)計(jì)哪些行動(dòng)或未來計(jì)劃。在使用維護(hù)階段制訂安全操作規(guī)程、安全改造、改善維修等，所以我們管理者必須與時(shí)俱進(jìn)，將本質(zhì)安全全生命周期的理念應(yīng)用到過程安全管理中。