工艺安全管理及 HAZOP分析浅谈

【摘要】工艺安全管理，即PSM（Process Safety Management），是美国化工过程安全中心（CCPS）最早开发的对流程行业进行安全管理的体系。危险与可操作性分析，Hazard and Operability Analysis，是一种工艺危害分析的系统方法，全面识别系统潜在的危险有害因素，提出建议措施，减小隐患带来的风险。其主要特点是确立了系统安全的观点，而不是单个设备安全的观点，系统性、完善性好，有利于发现各种可能的潜在危险。如今，HAZOP已成为HSE管理体系的重要方法，PSM的重要手段。对于企业来说，遵照国际标准采用科学的严谨的方法对正在设计、施工和在役的生产装置进行安全评价，已经成为安全生产的一项首要任务。本文以中亚天然气管道为例，分析了HAZOP分析原理在项目建设期间的应用情况。

【关键词】工艺安全管理 HAZOP分析 风险 引导词 节点

1 工艺安全管理简述

1984年12月3日，美国联合碳化物公司（Union Carbide Corporation）在印度博帕尔的合资企业发生了严重的甲基异氰酸酯（MIC）泄漏事故。根据印度政府1991年的报告，该事故造成死亡人数超过3800多人，残疾11000多人。目前受到事故影响的博帕尔人民还在中毒带来的后遗症的煎熬。不同的机构对死亡人数统计不一，但毫无疑问博帕尔灾难是工业史上最严重的事故之一。通过这次事故，让美国和世界都看到了工艺安全的重要性和危害性，于是“工艺安全管理”这个词汇就开始逐渐出现在了世界工业史中。工艺安全管理，即PSM（Process Safety Management），是美国化工过程安全中心（CCPS）最早开发的对流程行业进行安全管理的体系。这种体系的目的是确保工艺设施如化工厂、炼油厂、天然气加工厂和海上钻井平台等高危行业得到安全的设计和运行，工艺安全管理（PSM）体系专注于预防重大工艺事故，如火灾、爆炸和有毒化学品的泄漏等。2010年9月6日，我国首次颁布工艺安全管理的国家安全推荐标准AQ/T3034-2010《化工企业工艺安全管理实施导则》，并在2011年5月1日实施。该标准是与AQ/ T3012-2008《石油化工企业安全管理体系实施导则》相衔接的标准，用来帮助企业强化工艺安全管理，提高安全业绩。总体来说，工艺安全管理分为3大块，工艺与技术，设备本质，人员操作，总共14个要素。其中重要的一项就是工艺危害分析，Process Hazard Analysis，简称PHA，用于识别、评估和制定出控制与高危险工艺相关的重大危险的方法。 而PHA又包含WHAT ….IF，CHECK LIST，SIL，HAZOP等常用方法：

2 HAZOP分析及其局限性

危险与可操作性分析，Hazard and Operability Analysis，是一种工艺危害分析的系统方法，全面识别系统潜在的危险有害因素，提出建议措施，减小隐患带来的风险。 HAZOP分析方法诞生在英国，由化学工程师T.克莱兹在41岁时发明；1963年，首次在帝国蒙德化学公司（ICI）新建苯酚工厂应用，在公司内部摸索和应用了10年之后才在英国普及推广；开始不叫HAZOP，其在ICI公司应用经历了三个阶段：

早期：“关键审查”（C r i t i c a l Examination）；

中期：“可操作性分析”（Operability Analysis）；

后期：“危险性分析”（H a z a r d Analysis）。

H A Z O P方法是通过使用一组引导词（比如流量偏高/偏低、压力偏高/偏低等），对生产工艺或操作进行结构化和系统化的审查，来全面和系统地辨识工艺装置设计和运行中可能存在导致安全或操作问题的缺陷，并评估所采取的安全措施是否足够和适当，如果不足或欠缺，则进一步提出应采取的安全措施或建议。 换句话说，就是多个专业、具有不同知识背景的人员所组成的分析小组一起工作会比他们独自一人单独工作更具有创造性与系统性，能够识别出更多的问题，即所谓的头脑风暴。分析过程中，关注如下参数：流量、压力、温度、液位、数量、时间、容器特性、特定情况下的工艺流程中的管道或者其他设备；使用了如下基本引导词：没有、更多、更少、且、也、一部分、反向、除……之外。HAZOP分析的主要特点和优势：首先，是确立了系统安全的观点，而不是单个设备安全的观点；其次是系统性、完善性好，有利于发现各种可能的潜在危险；再次是结构性好，易于掌握。HAZOP已成为HSE管理体系的重要方法，PSM的重要手段。对于企业来说，遵照国际标准采用科学的严谨的方法对正在设计、施工和在役的生产装置进行安全评价，已经成为安全生产的一项首要任务。

通常的流程如下图2所示：

HAZOP分析，很大程度上依赖于小组主席的领导力、小组成员的知识、经验和合作程度，可能存在一定的局限性。HAZOP分析只基于现有的设计图纸，不能考虑设计图纸未说明的行动或操作。 任何一种风险分析技术都不能保证能辨识出所有的危险源和风险，HAZOP分析也是如此。 对复杂的工艺流程，HAZOP分析应与其他风险分析方法联合使用，才能实现全面、有效的过程危险源分析，进而推进工艺过程安全管理。而由于工期等因素，现有的分析报告很难全面的分析所有因素。 HAZOP分析受到输入资料质量的影响。 HAZOP分析的效果很大程度上取决于分析后建议措施的跟踪落实，分析后结果，建议措施不能得到切实响应，不能全部在设计或操作过程中进行实质性修改或调整，部分风险将依然存在。HAZOP分析是一种半空量的风险评估方法，对于采取的措施是否能够规避工艺操作风险，还要依赖于LOPA和SIL评估，结合安全仪表系统的可靠性，找到切实可行的风险规避方法。

3 国外某天然气管道HAZOP分析实例

此国外天燃气管道工程一直按照国际惯例进行工艺安全管理和HAZOP分析工作。项目的建设过程中，从前期的初步设计阶段到详细设计施工图阶段，乃至运行阶段的预期分析，都秉承这“安全第一，预防为主，综合治理”的观念。通过对线路主要设施，典型站场和重点设备的分析等一系列的工作来尽可能的减少风险，完善运行需要，并且收到了一定的效果。

在分析过程中的主要流程步骤：

（1）组织收集P&ID图及相关资料，明确HAZOP分析目标；

（2）会议议程，各位小组成员了解熟悉工艺流程图；

（3）统计明确各个主要参数，拆分节点和工艺单元；四，讨论各个工艺单元设计流程，目标；五，各个专业工程师逐步开始假设各种情况，开展有意义的偏差分析；六，研究讨论各个单元极限情况可能出现的不良后果；七，提出并评价相应工艺操作程序是否安全、可靠，提出进一步的保障措施；八，记录并整理HAZOP分析；九，针对分析节点或工艺单元，引导小组各成员逐步开展有意义的偏差分析；十，顺序进入下一个工艺单元，进行重复下一轮的讨论，直到完成全部P&ID 图分析。

下面列举几个此工程项目分析的实例成果：

关于压差变送器的安装位置。设计承包商应该调整压差变送器的安装位置，使其安装在管道截断阀门的下游。同时在PID上明确表明体现。

关于分离器部分安装安全泄放阀。考虑到现场实际温度和极限情况的可能性，应该在站场分离器高点部分安装安全泄放阀，保证压力容器在现场的安全有效运行。

关于运行维护手册中的操作部分。对于上下游截断阀应该在整个维修工作开始前务必锁死，确保下一步操作中不存在安全风险。

空冷器部分的隐患消除。建设承包商应该在每一路空冷器后面加装温度变送器，同时在相关维修手册中考虑到只有一台压缩机组全转速运行，其他怠速运行等情况下，现场环境温度对于空压机工作效率的影响。

排污罐部分的隐患消除。安全泄放阀们前面的球阀要保持常开状态，同时在运行维护手册中考虑到关于阀门清洗的条款，同时考虑到在施工过程中不能破坏到压力容器的防腐层等问题。各级承包商在详细设计和施工过程中进行完善。

进站管线部分的隐患消除。进出站汇管考虑极速压降情况的指示，同时在排污管线增加盲法兰，在维修过程中前后截断阀门保持关闭状态。

压缩机部分的隐患消除。站场承包商应该和压缩机承包商对于压缩机进口高温保护措施和压缩机旁通循环过程的最大时间进行协商，明确各个界面，避免数据不统一而造成的隐患。同时相关的标签和说明应该在相关的PFD，PID上有所体现。

放空系统的隐患消除。完善放空系统的可操作性，增加部分阀门和压力仪表，使得在高压情况下的信号传输和放空操作安全有效。

起机风险：在施工过程中可能残留在管道和压气站内的固体，液体等杂志，可能对压缩机的开车，过滤网的效果产生影响，甚至存在损坏设备的严重风险。因此在压气站起机之前，严格按照相关程序文件进行针对于杂质的清理，确保运行安全。

ESD紧急动作后残留气体的释放。高危可燃的天然气和空气的混合气体在开始泄放的时候可能在管道内部和出口处存在爆炸危险。详细设计时要严格根据相关文件对于放空，排污等操作设备进行全方位的考虑，在相关程序文件进行明确和规范处理。

结束语：hazop分析方法是一种国际通用的工艺安全评估方法，依赖于专家团队的智慧，因此在实际工程中应组织较广泛的团队成员，例如业主，运行单位人员，有丰富经验的工艺工程师及其他和安全相关的专业人员，而且随着社会的发展进步，人们对于自然生态环境保护意识越来越强烈，在今后的HAZOP技术发展中会有更多环保的理念引入评估之中（图3）。

4 结论和建议

随着工艺安全管理知识的普及和HAZOP分析在国内外大型项目建设上的不断应用，HAZOP已成为HSE管理体系的重要方法，PSM的重要手段。但是不得不承认，在对HAZOP分析方法的应用上还存在一定的局限性。为了完善和促进HAZOP分析方法，建议如下：对于HAZOP分析小组进行有效培训，提高整个团队经验水平和合作效率。在不同时间点对工艺流程进行分析，确保分析结果的适用性。提供材料，参数等基础数据进一步准确化，详细化。通过以上几点的完善，可以使得HAZOP分析能够更准确，更加全面识别系统潜在的危险有害因素，保障企业生产建设的平稳性和安全性。