過程危害分析方法在危險廢棄物綜合處置中的應(yīng)用淺析

＊孫 超

（上海奕茂環(huán)境科技有限公司 上海 201417）

1.背景

2022年年初，江蘇省生態(tài)環(huán)境廳、省應(yīng)急管理廳發(fā)布《關(guān)于做好生態(tài)環(huán)境和應(yīng)急管理部門聯(lián)動工作的意見》，要求省內(nèi)各相關(guān)單位結(jié)合實際情況，建設(shè)起生態(tài)環(huán)境局、應(yīng)急管理局等部門的聯(lián)動監(jiān)管體系，共同提高對廢棄危險化學(xué)品等危險廢物和環(huán)境治理設(shè)施的監(jiān)督管理能力。

隨著監(jiān)管的加強，從本質(zhì)安全的安全管理角度去加強危險廢物管理被提上了議事日程。本文以過程危害分析方法在某危廢棄處置企業(yè)（后簡稱企業(yè)M）中的應(yīng)用為例，淺析過程安全管理方法在此行業(yè)中的可行性和有效性。

2.案例企業(yè)概況

企業(yè)M，是一家專業(yè)從事危險廢物綜合利用處置領(lǐng)域的環(huán)保公司，主要使用焚燒方式無害化處置危險廢棄物。該企業(yè)的危險廢物焚燒系統(tǒng)主要由2條回轉(zhuǎn)窯+爐排+二燃室三段式主焚燒線組成。由焚燒危險廢物產(chǎn)生的高溫?zé)煔獠捎糜酂徨仩t進行余熱回收生產(chǎn)蒸汽，所產(chǎn)蒸汽采用汽輪機進行發(fā)電。焚燒產(chǎn)生的煙氣采用SNCR脫硝、急冷半干脫酸、消石灰噴入、活性炭噴入、袋式除塵器、濕法洗滌脫酸、煙氣再熱器、活性焦吸附等工藝處理后通過50m煙囪高空達標排放。

3.PHA分析流程

PHA即過程危害分析（Process Hazard Analysis），也稱預(yù)先危險分析，即將事故過程模擬分析，也就是在一個系列的假設(shè)前提下按理想的情況建立模型，將復(fù)雜的問題或現(xiàn)象用數(shù)學(xué)模型來描述，對事故的危險類別、出現(xiàn)條件、后果等進行概略地分析，盡可能評價出潛在的危險性。過程危險分主要用來分析在泄漏，火災(zāi)、爆炸、中毒等常見的重大事故造成的熱輻射、爆炸波、中毒等不同的化學(xué)危害。分析出來危險性之后，就是針對性地進行整改，有利于企業(yè)整體安全水平的提高和部分高位操作段的風(fēng)險控制。

PHA分析需要將工藝圖或操作程序劃分為分析節(jié)點或操作步驟，然后用引導(dǎo)詞找出過程的危險，辨識出那些具有潛在危險的偏離，并對偏離原因、后果及控制措施等進行分析，評估風(fēng)險等級，并結(jié)合企業(yè)可接受風(fēng)險標準，判斷是否需要提出建議措施。

圖1 PHA分析流程圖

4.節(jié)點劃分及描述

本次PHA分析的對象屬于連續(xù)操作的工藝流程，PHA節(jié)點按照工序的各個階段進行劃分，一共劃分了十個節(jié)點。劃分依據(jù)為工藝流程中的工藝節(jié)點。

(1)節(jié)點劃分情況

①節(jié)點1廢液儲罐，包含高熱值廢液儲罐TK-05-01A/B、緩沖罐（堿性低熱值廢液、高熱值廢液）TK-05-02A、緩沖罐（酸性低熱值廢液）TK-05-02B、酸性低熱值廢液儲罐TK-05-03A/B、堿性低熱值廢液儲罐TK-05-03C及設(shè)備之間的連接管線、附屬機泵、換熱器。

②節(jié)點2廢液進料，包含堿性廢液儲罐、酸性廢液儲罐、偏堿性廢液儲罐、低熱值廢液至回轉(zhuǎn)窯燃燒器管線、高熱值廢溶劑儲罐、高熱值廢液至回轉(zhuǎn)窯燃燒器管線及設(shè)備之間的連接管線、附屬機泵、換熱器。

③節(jié)點3回轉(zhuǎn)窯及二燃室，包含回轉(zhuǎn)窯、二燃室及設(shè)備之間的連接管線、附屬機泵、換熱器。

④節(jié)點4發(fā)電汽輪機，包含汽輪機、潤滑油管線、凝汽器及設(shè)備之間的連接管線、附屬機泵、換熱器。

⑤節(jié)點5余熱鍋爐，包含除氧器、1#/2#汽包、高壓分汽缸、連續(xù)排污擴容器、定期排污擴容器及設(shè)備之間的連接管線、附屬機泵、換熱器。

⑥節(jié)點6尾氣處理，包含急冷塔、半干中和塔、袋式除塵器、預(yù)冷&洗滌塔、活性焦吸附塔、急冷水池、堿液制備罐、堿液儲備罐、堿液循環(huán)池及設(shè)備之間的連接管線、附屬機泵、換熱器。

⑦節(jié)點7廢氣處理，包含甲類倉庫廢氣酸性噴淋塔、甲類倉庫廢氣堿性噴淋塔、甲類倉庫廢氣活性炭吸附塔、丙類倉庫廢氣酸性噴淋塔、丙類倉庫廢氣堿性噴淋塔、丙類倉庫廢氣活性炭吸附塔及設(shè)備之間的連接管線、附屬機泵、換熱器。

⑧節(jié)點8，9甲類丙類倉庫，本節(jié)點包含甲類倉庫及設(shè)備之間的連接管線、附屬機泵、換熱器。

⑨節(jié)點10公用工程，本節(jié)點包含制氮站空氣緩沖罐、制氮站吸附塔、氮氣緩沖罐、氮氣儲氣罐、螺桿空氣壓縮機、空氣儲氣罐、循環(huán)水泵出口管線及設(shè)備之間的連接管線、附屬機泵、換熱器。

因全部節(jié)點的分析內(nèi)容過多，本文僅截取其中有著高風(fēng)險被標記的兩部分為例。

(2)主要節(jié)點分析之一

運行條件：回轉(zhuǎn)窯設(shè)計溫度℃；設(shè)計壓力常壓MPa.G；操作溫度800℃；操作壓力微負壓MPa.G；二燃室設(shè)計溫度℃；設(shè)計壓力常壓MPa.G；操作溫度1150℃；操作壓力微負壓MPa.G。

流程圖：環(huán)?？?4。

偏離序號：

3.1，回轉(zhuǎn)窯|窯內(nèi)溫度|過高，原因為進爐物料熱值高，后果為損壞爐內(nèi)件，爐內(nèi)結(jié)焦加劇，影響生產(chǎn)，L7，S財產(chǎn)1，RR中，安全措施為回轉(zhuǎn)窯設(shè)置有溫度高報警，RR1中，建議措施無，RR2中。

3.2，回轉(zhuǎn)窯|窯內(nèi)溫度|過高，原因為人員誤操作，投料量過大，后果為損壞爐內(nèi)件，爐內(nèi)結(jié)焦加劇，影響生產(chǎn)L6，S財產(chǎn)1，RR中，安全措施為回轉(zhuǎn)窯設(shè)置有溫度高報警，RR1低，建議措施無，RR2低。

3.5，回轉(zhuǎn)窯|窯內(nèi)壓力|過高，原因為人員誤操作，廢液注入量過多，后果為破壞爐膛負壓，煙氣自窯頭密封溢出，污染環(huán)境，人員職業(yè)健康受損，L6，S人員2、環(huán)境1，RR中，安全措施為回轉(zhuǎn)窯設(shè)置有爐膛壓力高報警，RR1中，建議措施無，RR2中。

3.13，二燃室|爐膛壓力|過高，原因為人員誤操作，邊門物料液相比例過高，氣化量增加，后果為破壞爐膛負壓，煙氣自窯頭密封溢出，污染環(huán)境，人員職業(yè)健康受損，L6，S人員2、環(huán)境1，RR中，安全措施為回轉(zhuǎn)窯設(shè)置有爐膛壓力高報警，RR1中，建議措施無，RR2中。

3.17，二燃室|爐膛壓力|過高，原因為二燃室燃料氣進料閥開度過大，后果為破壞爐膛負壓，煙氣自窯頭密封溢出，煙氣中CO濃度增加，污染環(huán)境，人員職業(yè)健康受損，L6，S人員2、環(huán)境2，RR中，安全措施為窯頭密封處設(shè)置有CO檢測儀并設(shè)置有CO濃度高報警，RR1中，建議措施無，RR2中。

3.23，二燃室|爐膛溫度|過高，原因為進爐物料熱值高，后果為造成余熱鍋爐發(fā)氣量增加，汽包壓力升高，嚴重時汽包超壓，蒸汽外泄，人員燙傷，財產(chǎn)損失，L7，S人員3、財產(chǎn)1，RR高，安全措施為汽包設(shè)置有安全閥，RR1中，建議措施無，RR2中。

表1 節(jié)點4發(fā)電汽輪機分析表

3.55，保溫或保冷|無，經(jīng)討論，沒有明顯造成偏差的場景。

(3)主要節(jié)點分析之二

說明：表格中的RR（風(fēng)險等級）是指原始風(fēng)險，即在不考慮任何現(xiàn)有措施對風(fēng)險的消減作用情況下的風(fēng)險，RR1（剩余風(fēng)險1）是指在初始風(fēng)險RR的基礎(chǔ)上，考慮了“安全措施”（即已有保護措施）對風(fēng)險的消減作用后剩余的風(fēng)險，RR2（剩余風(fēng)險2）是指在RR1的基礎(chǔ)上，考慮了“建議措施”（即新提出來的安全措施）對風(fēng)險的消減作用后剩余的風(fēng)險。

5.PHA分析結(jié)論

本次PHA對企業(yè)M的危險廢物資源綜合利用處置項目主要工藝的19張PID圖紙進行了分析，共劃分10個節(jié)點，對每個節(jié)點涉及的偏離、原因、后果、安全措施進行了詳盡的分析。共分析偏離534條，識別出原始的很高風(fēng)險場景{‘很高’:0}條，原始的高風(fēng)險場景{‘高’:4}條，提出2個建議項，經(jīng)分析辨識，在現(xiàn)有保護措施和提出建議措施后，殘留0項很高風(fēng)險場景、0項高風(fēng)險場景。經(jīng)過此次分析，可以發(fā)現(xiàn)，企業(yè)M的主要風(fēng)險點集中在余熱鍋爐以及與其相連接的發(fā)電汽輪。

(1)高風(fēng)險和復(fù)雜劇情匯總

下表是本次PHA分析中發(fā)現(xiàn)的高風(fēng)險和嚴重后果劇情的匯總，在生產(chǎn)運行過程中，安全管理人員應(yīng)予以重點關(guān)注。

表2 高風(fēng)險和復(fù)雜場景匯總表

續(xù)表

注意：上表中的為L為初始事件的頻率，S為后果嚴重等級，R為原始風(fēng)險值等級。

(2)建議措施說明

本次PHA分析基于場景需要和已有的措施建立保護，并根據(jù)風(fēng)險矩陣和可接受程度共提出建議措施2條，實施后可將工藝過程出現(xiàn)的不可接受風(fēng)險降低到本企業(yè)可接受的風(fēng)險范圍內(nèi)。具體見表3。

表3 PHA分析建議措施匯總表

6.項標企業(yè)的整改應(yīng)用

針對本次PHA分析提供的建議措施，企業(yè)M也及時制定了整改措施和實施計劃，相應(yīng)的設(shè)計圖也由專業(yè)設(shè)計單位設(shè)計后進行采購和施工，確保了PHA的分析建議得到整改落實，為安全管理流程實現(xiàn)了閉環(huán)過程。

(1)單項整改費用預(yù)估

①購置連續(xù)排污擴容器的安全閥，單價1000元，委外強檢費用700元，小計1700元；

②鍋爐上水快速氣動切斷閥，單價12000元，兩套小計24000元；

③電纜敷設(shè)、穿線管和接線箱等材料，1套預(yù)估10000元；

④控制閥門設(shè)計選型、DCS組態(tài)費用、盤柜接線、報警連鎖設(shè)置、流程圖加點及調(diào)試等人工費，預(yù)計3000元。

預(yù)估總費用，39700元。

(2)實施步驟

①采購安全閥并外送檢定，待焚燒線單線運行進行更換。

②采購快速氣動切斷閥，安裝于鍋爐上水電動調(diào)節(jié)閥上端，并敷設(shè)相關(guān)的控制電纜等，當汽包液位出現(xiàn)低低報警聯(lián)鎖時，經(jīng)過適當?shù)难訒r后聯(lián)鎖切斷鍋爐上水，保證鍋爐在本質(zhì)安全的條件下運行?？焖贇鈩忧袛嚅y計算書和報價預(yù)計需要1周，制造周期需要2周，按照裝置情況，在單線運行時擇機安裝。

目前，上述整改已經(jīng)全部完成，整個系統(tǒng)持續(xù)安全運行至今。

7.結(jié)論

作為危險化學(xué)品的處置、使用、運輸和儲存單位，全國各地在這一輪環(huán)保風(fēng)暴中已經(jīng)基本完成新建的危險廢棄物綜合利用處置設(shè)施，已經(jīng)被納入?；繁O(jiān)管體系中，面臨和傳統(tǒng)化工企業(yè)一樣的安全月考、季考和年考。危險廢物處置企業(yè)的風(fēng)險評估方法應(yīng)以不同類型風(fēng)險源的相應(yīng)科學(xué)評估方法為依據(jù)。不可能用單一的評估方法來評估所有類型的風(fēng)險源。如重大事故后果評價技術(shù)、火災(zāi)爆炸指標評價方法、區(qū)域定量風(fēng)險評價技術(shù)等，要注意評價單元的科學(xué)劃分，注意比較計算分析各種方法。本文謹以HPA作為拋磚引玉的一個開端，嘗試用在化工企業(yè)中已經(jīng)成熟運行多年的系統(tǒng)工具對危廢處置企業(yè)進行科學(xué)系統(tǒng)的風(fēng)險評估，根據(jù)動態(tài)風(fēng)險評估結(jié)果，建立動態(tài)準確的安全檢查預(yù)案、隱患排查預(yù)案、應(yīng)急演練預(yù)案等安全監(jiān)督和應(yīng)急管理工作，以期最終真正建立起基于危險廢物處置企業(yè)動態(tài)的風(fēng)險控制系統(tǒng)。

任何一個企業(yè)的安全管理能力提升都是一個循序漸進的過程，也是一個在動態(tài)中不斷更新的過程。通過一次兩次的HPA分析和對應(yīng)整改，可以有效地應(yīng)對在一定時間內(nèi)的已發(fā)現(xiàn)隱患和風(fēng)險，但是整體的生產(chǎn)運行依然需要科學(xué)安全管理體系的建設(shè)和完善，通過不斷調(diào)整優(yōu)化安全管理的流程和對象，制定安全管理的方針政策，補充完善和建立科學(xué)、全面、系統(tǒng)、可執(zhí)行的安全管理體系才是實現(xiàn)安全平穩(wěn)運行的長久之計。