HAZID分析技術(shù)的改進及其工程設(shè)計應(yīng)用

金 浩

(中國五環(huán)工程有限公司,湖北 武漢 430223)

HAZID(Hazard Identification,危險源辨識)是一種過程危險源(PHA)分析技術(shù),可以對潛在危險源和風險進行早期識別,識別設(shè)計早期階段工藝設(shè)計方案或總平面布置中可能存在的隱患,并定性分析、評估其后果、指導(dǎo)后續(xù)的設(shè)計。從設(shè)計階段早期進行風險識別、控制和管理,為早期設(shè)計過程調(diào)整工藝方案、總圖布置,提高?；讽椖吭O(shè)計本質(zhì)安全水平,符合HSE法規(guī)創(chuàng)造了良好的機會;同時也避免了由于早期設(shè)計HSE風險辨識不足,導(dǎo)致后期增設(shè)補救措施、增加大量設(shè)計變更、追加安全投資等項目執(zhí)行風險的增加[1-4]。結(jié)合危險化學(xué)品建設(shè)項目設(shè)計過程的特點,本文對HAZID分析技術(shù)進行優(yōu)化,使危險源的辨識更加全面,風險評估更加準確,更適用于工程設(shè)計。

1 HAZID分析在工程設(shè)計應(yīng)用中的局限性

HAZID分析的主要步驟有分析準備、開展分析、編制報告、跟蹤落實。其中,開展分析是最為關(guān)鍵的工作[5]。當前HAZID分析方法在工程設(shè)計中的應(yīng)用還不夠普遍,其他的危險源分析方法如HAZOP分析方法,在危險化學(xué)品建設(shè)項目工程設(shè)計中已經(jīng)被全面運用,形成了一套成熟的分析方法和要求。而HAZID的分析方法目前沒有一個較為成熟而明確的方法和規(guī)定,部分分析步驟存在一定的局限性,制約了HAZID分析技術(shù)在工程設(shè)計中的應(yīng)用。

1.1 缺乏區(qū)域劃分的方法及原則

區(qū)域的劃分對HAZID的分析過程有著較大的影響,影響后續(xù)分析的復(fù)雜程度和深度。當前的HAZID分析方法普遍將項目整體作為一個區(qū)域進行劃分或按照功能區(qū)塊劃分,劃分過程較為隨意,缺乏原則性的要求;當將項目作為一個整體區(qū)域進行劃分時,會忽略很多方面的危險、危害因素,導(dǎo)致分析深度不夠。

1.2 危害類別及引導(dǎo)詞不全面

危害類別和引導(dǎo)詞決定著HAZID分析的完整度,HAZID分析的基礎(chǔ)就是“引導(dǎo)詞檢查”,一套完整的危害類別及引導(dǎo)詞可將項目潛在的風險篩選出來。

而當前HAZID中危害類別和引導(dǎo)詞普遍分為3類:①共性危險源,有外部和環(huán)境危險源(自然災(zāi)害、人為制造的危險、周邊設(shè)施中可能存在的危險源、環(huán)境問題)以及健康危險源;②項目執(zhí)行過程中的問題,項目合同簽訂策略、項目風險管理策略、項目應(yīng)急計劃;③設(shè)施危險源,物料危險源、活動危險源(超壓、開停車、施工、維修等)、控制方式和原則、泄漏、火災(zāi)和爆炸、公用工程。

存在部分危險源類別在工程設(shè)計中不適用,危險源類別和引導(dǎo)詞不明確、不完整的局限性。

1.3 風險分析矩陣與其他危險源分析缺乏有效銜接

HAZID分析作為項目設(shè)計前端的危險源分析,需要跟工程設(shè)計后期的危險源分析有較好的銜接性。不同的分析項目和不同的分析人員采用的HAZID分析矩陣各異,一般在HAZID分析中普遍采用5×5的風險矩陣,而在工程設(shè)計HAZOP分析中則較多采用5×7的風險矩陣,進而導(dǎo)致由于同一個項目中不同階段危險源分析矩陣的不同,危險源分析的建議措施和評估后果無法有效銜接。

2 HAZID分析技術(shù)的改進

本文針對HAZID分析技術(shù)在工程設(shè)計過程應(yīng)用中存在的上述局限性,對區(qū)域劃分、危害類別及引導(dǎo)詞、風險矩陣進行了改進,使之更符合工程設(shè)計中的危險源辨識。

2.1 區(qū)域劃分

根據(jù)項目的復(fù)雜程度,按照功能分區(qū),在總平面布置圖或設(shè)備布置圖上進行HAZID的區(qū)域劃分。為了分析全面,減少遺漏和重復(fù)工作量,區(qū)域劃分的原則如下:①生產(chǎn)過程相對獨立;②空間位置相對獨立;③事故范圍相對獨立;④明確的區(qū)域界線。

2.2 危害類別及引導(dǎo)詞

根據(jù)工程設(shè)計的要求,將HAZID分析風險分類可分為“外部和環(huán)境風險”、“設(shè)施和工藝風險”、“健康危害”三類,分析的重點關(guān)注外部自然條件對建設(shè)項目的影響、本項目對周邊環(huán)境的影響、公共設(shè)施的供應(yīng)對項目的影響、總平面布置的風險、工藝過程/火災(zāi)爆炸的風險、公用工程供應(yīng)失效的風險、人員健康的風險及作業(yè)環(huán)境對人員的影響等。在上述工程設(shè)計前期關(guān)注的風險類別基礎(chǔ)上,進一步篩選影響工程設(shè)計的主要引導(dǎo)詞,通過對引導(dǎo)詞的檢查,辨識工程風險,在設(shè)計中采取相應(yīng)的措施來控制相關(guān)風險。改進的危害類別和引導(dǎo)詞見表1。

表1 HAZID分析引導(dǎo)詞一覽表

2.3 風險矩陣

在HAZID分析中,風險矩陣用于對辨識的風險進行定性的評估,風險矩陣的完整性決定著風險評估的可靠性。在前期HAZID分析中采用5×7的風險矩陣,將與設(shè)計中HAZOP分析所采用的風險矩陣相銜接,使風險評估的結(jié)果具有一致性和可對比性[6,7]。HAZID分析中采用的5×7的風險矩陣見表2。如果業(yè)主有適合自己的風險矩陣時,應(yīng)優(yōu)先采用該矩陣,并延續(xù)用于后續(xù)設(shè)計階段。事故發(fā)生的可能性說明見表3,風險等級矩陣見表4。

表2 事故發(fā)生的后果等級(S)說明

表3 事故發(fā)生的可能性(L)說明

表4 風險等級(R)矩陣

3 改進的HAZID分析在工程設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 工程概況

廣西某原料及產(chǎn)品罐區(qū)項目位于海邊,項目建設(shè)內(nèi)容包含工藝罐區(qū)、輔助生產(chǎn)裝置、公用工程裝置及全廠性設(shè)施。工藝罐區(qū)包含丙烷低溫罐組、丙烷球罐組、苯罐組及其他常壓罐;輔助生產(chǎn)裝置包含裝卸站臺、尾氣處理系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)、氮氣壓縮機緩沖系統(tǒng)等;公用工程主要包含消防水站、循環(huán)水站等;全廠性設(shè)施包含控制室、變電所等。整個項目儲存易燃易爆、有毒物料量大,需要在項目前期通過HAZID分析進行風險辨識和評估,從設(shè)計源頭控制項目風險。

3.2 區(qū)域劃分

按照區(qū)域劃分的原則,某原料及產(chǎn)品罐區(qū)項目在總圖上進行了區(qū)域劃分,區(qū)域劃分(括號內(nèi)數(shù)字對應(yīng)區(qū)域號)見圖1。

圖1 HAZID 分析區(qū)域劃分

3.3 HAZID分析

按照表1中所列引導(dǎo)詞對每個區(qū)域進行系統(tǒng)分析,研究可能出現(xiàn)的原因、可能導(dǎo)致的后果以及已采取的安全措施。根據(jù)風險矩陣對每個場景發(fā)生的頻率、后果及風險進行定性評估,識別出可能存在的高風險及很高風險場景,并在充分考慮目前已有的安全措施基礎(chǔ)上補充安全建議及措施。本文從項目HAZID分析記錄表中,針對區(qū)域1及區(qū)域2的分析結(jié)果,摘錄了14條典型場景(見表5)。

3.4 HAZID分析結(jié)果對本項目工程設(shè)計的作用

該項目通過HAZID分析識別出了由于特殊的廠址位置,需考慮臺風、大氣壓快速變化、地陷、設(shè)備管道表面腐蝕、雷電等對項目的影響,并根據(jù)識別出的風險在設(shè)計中采取相應(yīng)的措施,如進出設(shè)備管道接口采用柔性連接、可燃物質(zhì)放空管口增加防雷設(shè)計及阻火器,可以在項目設(shè)計階段消除可能存在的潛在風險。

在總圖布置風險中,通過HAZID分析識別出了丙烷泄漏,遇到點火源造成爆炸,火炬輻射熱和氣體擴散可能對設(shè)備和人員造成傷害,需要合理考慮人員密集場所的布置,提前進行控制室抗爆計算及分析,需要對火炬進行輻射熱和擴散研究。通過這些措施可以在項目前期完善和調(diào)整總圖,避免設(shè)計后期或項目建設(shè)完成后因調(diào)整總圖布置而付出的巨大代價。通過HAZID分析,在公用工程系統(tǒng)風險中識別出了氮氣供應(yīng)故障或儀表空氣供應(yīng)故障可能的設(shè)備損壞及閥門失氣,不能有效執(zhí)行動作的風險,在設(shè)計階段考慮設(shè)置儀表緩沖罐及氮氣緩沖罐,可以減少后續(xù)由于再新增設(shè)備引起設(shè)備布置或總圖布置的變化?？傊?本項目通過使用改進的HAZID分析方法,對項目進行了系統(tǒng)的風險分析,在項目前期識別出了大量可能存在的風險,并對后續(xù)設(shè)計提出了相應(yīng)的建議措施,減少后續(xù)設(shè)計的變更及可能造成的損失。

4 結(jié)語

將改進的HAZID分析技術(shù)應(yīng)用在危險化學(xué)品建設(shè)項目工程設(shè)計中,會在項目設(shè)計前期辨識可能存在的一些風險,為工藝流程及總圖的調(diào)整提供了機會。本文通過對HAZID 分析技術(shù)的改進及應(yīng)用實例展示,表明這一改進的分析技術(shù)更適用于危險化學(xué)品建設(shè)項目工程設(shè)計,具有較好的應(yīng)用前景。