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风险隐患排查的手段—HAZOP

类别:文章分享 发布时间:2017-06-28 浏览人次:

    HAZOP(HazardandOperabilityAnalysis)方法,中文意思是“危险与可操作性分析”,是英国帝国化学工业公司于20世纪60年代提出的一种系统危险分析方法,至今已推行近50年,是目前工艺危害分析、安全评价方法中系统性和全面性最好的方法之一。


    HAZOP包括两个方面的含义:危险性分析与可操作性分析。危险性分析是分析安全问题,可操作性分析是分析稳定性问题、质量问题等。HAZOP分析评价的内容中安全隐患部分约占40%,稳定性、质量问题约占60%,因此HAZOP分析不仅有利于安全和环保,而且有利于生产。通常一个HAZOP分析团队由5-8名不同专业人员组成,包括HAZOP会议主席、工艺设计人员、装置操作人员、仪表控制人员、安全/环境人员、机械/电气人员、记录员等。这种群体分析方式的主要优点在于能相互促进、开拓思路,也就是我们平时所说的“头脑风暴法”。可发掘出未知的设计隐患和操作规程隐患,是一种更系统、更深入的隐患排查方法,这也正是HAZOP分析方法的核心所在。


推行HAZOP的作用


    自20世纪70年代以来,世界各地发生了不少重大工艺安全事故,如1974年英国傅立克斯镇(Flixborough)泄漏爆炸事故、1976年意大利塞维索(Seveso)有毒蒸气泄漏事故、1984年印度博帕尔(Bhopal)事故、2005年英国石油公司(BP)得克萨斯城炼油厂爆炸事故等。这些重大事故的发生,使西方政府和企业开始研究如何预防这些灾难性的事故。自20世纪80年代开始,工艺过程安全在西方国家逐渐发展成为专门的学科,美国职业健康安全管理局(OHSA)在1992年发布了“工艺过程安全管理标准”,对工艺安全信息、工艺危害分析、投产前安全检查、操作程序等14个要素进行了规定。近几年来,我国也发生了数起重大的工艺安全事故,如2003年重庆开县井喷事故、2005年吉林石化双苯厂爆炸事故、2010年兰州石化303厂爆炸事故以及大连保税区油罐爆炸起火事故等,无不造成巨大的人员伤亡、财产损失以及生态环境的破坏。通过对各种化工安全事故的研究表明,忽视工艺安全是造成重大化工事故的主要原因。工艺过程安全管理的核心要素

风险隐患排查的手段—HAZOP

    是工艺过程危害分析,主要分析设备、仪表、公用工程、人为因素及外部因素等对工艺过程的影响,或分析火灾、爆炸、危险化学品泄漏等的原因和后果。HAZOP是众多工艺危害分析方法中系统性、全面性最好的方法之一。HAZOP方法认为危险来源于对设计意图的偏离,反过来说,如果所有化工装置按照设计意图进行设计、操作和生产,就不大可能有危险。但现实情况往往会受操作条件、设备性能、原料质量、产品产量等因素影响,很少有装置能够完全按照设计意图运行。而HAZOP方法通过对工艺图纸和操作规程的分析,识别出工艺生产过程中存在的危害或不可接受的风险状况,进而提出解决方案。


HAZOP的含义


    在HAZOP分析中,“节点”和“偏差”是两个最基本的术语。节点又称工艺单元,指具有确定边界的设备单元或两设备之间的管线,比如泵、反应器、罐(槽、塔)容器、压缩机、炉子以及管线或者上述基本节点的合理组合等都是常见的节点类型。一般来说,节点划分的基本原则是:从进入的管道及仪表流程图(P&ID)管线开始,继续直至设计意图的改变,或继续直至工艺条件的改变,或继续直至下一个设备。上述状况的改变即为一个节点的结束,另一个节点的开始。


    “偏差”是引导词与工艺参数的组合,即偏差=引导词+工艺参数。常见的引导词有NONE(没有)、MORE(过多、过高、过量)、LESS(过少、过低)、ASWELLAS(伴随)、OTHERTHAN(异常)等。工艺参数分为两类,一类是概念性的参数(如反应、转化、混合);另一类是具体的参数(如温度、压力)。上述引导词与工艺参数的相互组合,就构成HAZOP分析中的偏差。偏差的构成举例如下图1所示。


引导词工艺参数偏差


NONE(没有)+FLOW(流量)=NONEFLOW(无流量)

MORE(过量)+PRESSURE(压力)=HIGHPRESSURE(压力高)

ASWELLAS(伴随)+ONEPHASE(一相)=TWOPHASE(两相)

OTHERTHAN(异常)+OPERATION(操作)=MAINTENANCE(维修)


图1偏差的构成


    HAZOP分析就是从管道及仪表流程图(P&ID)中选取一个节点,对节点中组合而成的每一种偏差的根本原因、最终后果等进行分析,从而提出解决方案。比如“液位”这个工艺参数,可以和“过多、过少、没有”这三个引导词结合,形成三种偏差。对“过多+液位”这种偏差的原因、后果分析完成后,再对“过低+液位”这种偏差的原因、后果进行分析,同样分析完成后,对“没有+液位”这种偏差的原因、后果进行分析,完成后继续进行下一组偏差或下一个节点分析。所以,HAZOP分析是一个循环往复的过程,有时完成一个化工流程的HAZOP分析需要几个星期到几个月的时间。


    由于HAZOP分析中涉及因素较多,包括工艺、设备、仪表、控制、环境等,所以,对降低或排除风险的整改建议措施应主要考虑易于实现的方法,而不是花费大量时间去“设计解决方案”。提出整改建议措施后,企业的领导层就要负责积极跟踪落实这些整改措施。若不能立即提出整改建议措施,可就某些具体问题听取专家的意见,或待获得更多的资料后,延期进行某些部分的分析。


HAZOP与检查表的区别


    HAZOP分析可以在工厂运行周期内的任何时间段进行,既适用于设计阶段,也适用于在役的工艺装置。在化工项目的设计阶段采用HAZOP方法进行分析,能识别设计、设备及操作程序中的潜在危险,比如装置设备是否装有安全联锁,在操作规程中是否明确规定保持正压操作等,将风险尽可能地消灭在设计阶段,节省投资;对石油化工企业的在役生产装置应用HAZOP分析,可深入分析化工装置的设计、开车、运行、停车和检维修等各个阶段的安全隐患及可操作性问题,使安全管理人员和操作人员对工艺过程及生产设备有系统、深入地了解,清楚存在的风险及应采取的措施,为装置的日常生产与维护以及风险管理提供指导。日常生产中,很多人习惯凭经验、检查表进行隐患排查,不理解HAZOP的好处。利用安全检查表法对装置进行过程安全检查是一项依赖专家对风险和有关问题的了解进行核查的方法,检查表中所检查的项目是已知的问题,不能检

查出未知的隐患。另外,检查表法不是一项结构化的系统检查,其使用的时间远比HAZOP小组分析所用的时间要短得多。通常,安全检查表用来普查隐患的“原因”和“后果”,而HAZOP用来揭示系统性的风险,即找到检查表中的“原因”与“后果”的内在联系以及防止这些风险发生的措施。


HAZOP的应用效果


    HAZOP分析方法在世界范围内已经得到广泛的应用,许多国际大型石化企业要求所有新装置都要在设计阶段进行HAZOP研究;所有改、扩建装置都要进行HAZOP研究;流程规模越大、越复杂,越需要HAZOP研究;在役装置如果没有任何变更,每隔5年也要进行HAZOP研究。许多国际化工程公司将HAZOP视为确保设计和运行完整性的标准设计惯例,甚至很多国家要求将化学工业的HAZOP分析作为防止重大化学事故计划的一个重要部分。


    目前,HAZOP分析在我国还属于起步阶段,但一些有实力的企业已经开始尝试使用HAZOP分析。笔者曾经参与对中石油锦州石化公司的气分车间的HAZOP分析,该车间装置包括一套气分、二套气分、西山罐区和液化气站,共计分析管道及仪表(P&ID)流程图23张,划分工艺节点49个,提出建议措施36项共计80余条,其中风险等级为高度的有2项,风险等级为中度的有26项。企业全部采纳并列入整改计划,通过对在役多年的装置实施HAZOP分析,企业重新认识自身的装置,对发现的重大隐患及时制定并采取了措施,从而保证装置的安全平稳运行。


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HAZOP分析的特点及步骤

HAZOP分析是一种定性的风险分析方法,其益处很多,如:对分析对象(流程、设备)的隐患和可操作性进行系统、全面的评审;能对误操作的后果进行分析评价并提出相应的预防措施;能对从未发生过但可能出现的事故和险情进行预测性的评价;能改进流程设备的安全性和效率;通过分析的过程能让参与者分析对象有彻底深入的了解。

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