危險(xiǎn)與可操作性-保護(hù)層分析方法與雙重預(yù)防機(jī)制在液氨風(fēng)險(xiǎn)分析中的應(yīng)用

劉克忠

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北 鐘祥 431910）

危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）是一種基于事故場景的工藝危險(xiǎn)與可操作性分析的評估方法，主要應(yīng)用于化工、煉油、石化及制藥等行業(yè)，是一種被工業(yè)界廣泛應(yīng)用的工藝危險(xiǎn)分析方法。通過借助引導(dǎo)詞和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，識別工藝系統(tǒng)中事故劇情，評估相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)需要建議更多危險(xiǎn)控制措施。這種方法有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性和系統(tǒng)性，既可以應(yīng)用于新建項(xiàng)目，也可以用于在運(yùn)行的生產(chǎn)裝置，并且不受工藝系統(tǒng)的類別與規(guī)模限制［1］。但HAZOP分析是一種定性的分析方法，具有一定的局限性，在工業(yè)實(shí)踐中一般在定性危害分析完成后，對得到的結(jié)果中過于復(fù)雜的、危險(xiǎn)的部分進(jìn)行保護(hù)層分析（LOPA）。LOPA 分析是在定性危害分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步評估保護(hù)層的有效性，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策的系統(tǒng)方法，是一種半定量分析方法，用于識別是否能夠滿足獨(dú)立保護(hù)層要求。雙重預(yù)防機(jī)制是要將安全風(fēng)險(xiǎn)逐一建檔入賬，采取風(fēng)險(xiǎn)分級管控、隱患排查治理雙重預(yù)防性工作機(jī)制。

液氨是一種較為常用的原料，被廣泛應(yīng)用于化工、石化及制冷等各行各業(yè)中。因?yàn)橐喊睂儆谟卸厩乙兹家妆奈ｋU(xiǎn)化學(xué)品，一定要在安全的前提下使用。筆者利用HAZOP-LOPA 分析方法及雙重預(yù)防機(jī)制分析液氨風(fēng)險(xiǎn)，介紹其分析流程。

1 HAZOP-LOPA 分析方法在液氨風(fēng)險(xiǎn)分析中的應(yīng)用

以合成氨回路一個(gè)單元，馳放氣急冷器設(shè)備為節(jié)點(diǎn)，對其殼側(cè)、管側(cè)及進(jìn)出口管線進(jìn)行分析。

1.1 馳放氣急冷工藝流程

馳放氣急冷工藝流程見圖1。

圖1 馳放氣急冷工藝流程

來自CH01-PO-EF-017 的馳放氣進(jìn)入馳放氣急冷器09-E004，通過來自CH01-PO-EF-019的液氨進(jìn)行冷卻。冷凝下來的液氨送往CH01-PO- EF-019，不凝氣體去CH01-PO-EF001和馳放氣回收裝置。

1.2 馳放氣急冷器運(yùn)作條件

殼程設(shè)計(jì)壓力1.8 MPa，管程設(shè)計(jì)壓力12.7 MPa，設(shè)計(jì)溫度-33 ℃。

1.3 危險(xiǎn)因素分析

運(yùn)用北京思創(chuàng)信息系統(tǒng)有限公司軟件對圖1中虛線部分流程進(jìn)行分析，以馳放氣急冷器殼程壓力過高和管程液位過低進(jìn)行偏離舉例分析，概念性參數(shù)選擇壓力分界進(jìn)行舉例分析。

（1）馳放氣急冷器殼程壓力過高。馳放氣急冷器殼程壓力過高的原因及導(dǎo)致的危險(xiǎn)有以下兩種情況。

情況一：馳放氣急冷器管程泄漏導(dǎo)致12.7 MPa的馳放氣進(jìn)入設(shè)計(jì)壓力1.8 MPa 的殼程，若遇火源，達(dá)到爆炸極限，馳放氣急冷器發(fā)生物理爆炸后，會發(fā)生氨氣爆炸。

情況二：馳放氣急冷器殼程出口閥門故障關(guān)閉，或者殼程液氨蒸發(fā)，造成氣體集聚，導(dǎo)致其殼程壓力急劇上升，大于4倍殼程設(shè)計(jì)壓力時(shí)，馳放氣急冷器發(fā)生物理爆炸，液氨被釋放到大氣中進(jìn)而導(dǎo)致人員灼傷、中毒。

（2）馳放氣急冷器管程液位過低。可能原因：上游進(jìn)入馳放氣急冷器馳放氣流量過低；馳放氣急冷器管程液位調(diào)節(jié)閥處于手操狀態(tài)，人員誤操作使閥門開度過大，導(dǎo)致液氨流量過大；馳放氣急冷器管程液位調(diào)節(jié)閥控制回路出現(xiàn)故障，使閥門開度過大，導(dǎo)致液氨流量過大。此時(shí)馳放氣急冷器中馳放氣進(jìn)入氨分離器，出現(xiàn)出界區(qū)物料偏離。

（3）馳放氣急冷器壓力分界不當(dāng)。可能原因：馳放氣急冷器殼程安全閥起跳；馳放氣急冷器殼程排空管壓力不當(dāng)；馳放氣急冷器殼程馳放氣區(qū)壓力不當(dāng)?？赡軐?dǎo)致馳放氣急冷器管程及殼程所有出口管線爆管。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)分析是基于中國海洋石油集團(tuán)有限公司（簡稱中海油）安全風(fēng)險(xiǎn)矩陣（見表1）中得出，風(fēng)險(xiǎn)分析中后果嚴(yán)重度分值是運(yùn)用LOPA分析得出。

表1 安全風(fēng)險(xiǎn)矩陣

1） 情況一

此種情況的原始設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)為非常重大的安全事故、類似事件在化工行業(yè)發(fā)生過的等級的交集（見表1 中的F 等級20）。針對此種風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)在采取的安全措施為：在馳放氣急冷器殼程處設(shè)壓力指示；在馳放氣急冷器殼程設(shè)安全閥。采取以上兩種安全措施后，此種風(fēng)險(xiǎn)降為嚴(yán)重的安全事故、類似的事件沒有在化工行業(yè)發(fā)生過等級的交集（表1中E等級10）。建議增加下列安全措施：（1）計(jì)劃停車對管程進(jìn)行打壓試漏；（2）馳放氣急冷器殼程壓力設(shè)置遠(yuǎn)傳顯示，并設(shè)置壓力高報(bào)警，以便于人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)、響應(yīng)；（3）馳放氣急冷器周圍設(shè)置警戒區(qū)，禁止外來人員進(jìn)入，防止事故時(shí)造成人員傷亡；（4）對馳放氣急冷器殼程液氨進(jìn)行定期采樣檢測，確認(rèn)是否含有馳放氣組分；（5）現(xiàn)場設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警儀。

2） 情況二

此種情況中，馳放氣急冷器物理爆炸風(fēng)險(xiǎn)為非常重大的安全事故、在設(shè)備設(shè)施的使用壽命內(nèi)可能發(fā)生多次等級的交集（見表1 中的F 等級94）；液氨被釋放到大氣中導(dǎo)致人員灼傷、中毒風(fēng)險(xiǎn)為非常重大的安全事故、在設(shè)備設(shè)施的使用壽命內(nèi)可能發(fā)生1或2次等級的交集（見表1中的F等級64）。針對此種風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)在采取的安全措施為：在馳放氣急冷器殼程處設(shè)壓力指示；在馳放氣急冷器殼程設(shè)安全閥。采取以上兩種安全措施后，此種急冷器物理爆炸風(fēng)險(xiǎn)降為非常重大的安全事故、類似的事件在中國海洋石油集團(tuán)有限公司曾經(jīng)發(fā)生過等級的交集（表1中F等級30）；液氨被釋放到大氣中導(dǎo)致人員灼傷、中毒風(fēng)險(xiǎn)降為非常重大的安全事故、類似事件在化工行業(yè)發(fā)生過等級的交集（見表1 中的F 等級20）。建議增加下列安全措施：（1）在馳放氣急冷器殼程出口氣氨管線到手閥增加旁路閥門；其余措施同情況一建議增加措施中（2）至（5）項(xiàng)。

2 HAZOP-LOPA 分析與雙重預(yù)防機(jī)制應(yīng)用方法及流程

通過上述應(yīng)用舉例可以看出，針對一個(gè)偏離，通過HAZOP分析，找出原始風(fēng)險(xiǎn)，并對原始風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級，找出現(xiàn)有的安全措施和建議措施。將原始風(fēng)險(xiǎn)按照分值（紅、橙、黃、藍(lán)）建立風(fēng)險(xiǎn)分級管控清單。對于重大風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行LOPA分析。利用建立的風(fēng)險(xiǎn)分級管控清單，到現(xiàn)場核查所有的安全措施是否有效實(shí)施，完成隱患排查。現(xiàn)有安全措施和建議措施見表2和表3。

表2 現(xiàn)有安全措施

表3 建議措施

馳放氣急冷器風(fēng)險(xiǎn)分析流程：①根據(jù)HAZOP分析方法中“偏離”2+1法則（列出節(jié)點(diǎn)內(nèi)可能產(chǎn)生的偏離，選擇有價(jià)值的偏離，描述清楚），對馳放氣急冷器節(jié)點(diǎn)定偏離（偏離=引導(dǎo)詞+參數(shù)）；②以馳放氣急冷器殼程壓力過高的偏離進(jìn)行分析，按照8+1原則（操作失誤、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、儀表故障、環(huán)境影響、公用工程不足、界外區(qū)來料偏離、原料錯(cuò)誤、可以使用偏離做原因的情況（假如原因過于復(fù)雜、又跨越節(jié)點(diǎn)時(shí)；偏離還需進(jìn)一步分析時(shí)）），向左找原因；③根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣（中國海洋石油集團(tuán)有限公司安全風(fēng)險(xiǎn)矩陣），對找到原因定頻率；④根據(jù)后果分析9+1 原則（人員、財(cái)產(chǎn)、物料泄漏、環(huán)境污染、生產(chǎn)中斷、質(zhì)量問題、社會影響、出界區(qū)物料偏離、偏離當(dāng)后果（后果在節(jié)點(diǎn)外，且離當(dāng)前正在分析的偏離過遠(yuǎn)時(shí)，偏離還需進(jìn)一步分析時(shí)）），向右找結(jié)果；⑤按照風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖，對后果的嚴(yán)重性進(jìn)行判定；⑥針對偏離制定安全措施、現(xiàn)有措施、建議措施；⑦針對原因制定建議措施，針對后果制定建議措施；⑧基于HAZOP 分析后，對原始風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行LOPA分析。

3 結(jié)論

通過馳放氣急冷器風(fēng)險(xiǎn)分析應(yīng)用舉例，運(yùn)用HAZOP-LOPA 分析方法，結(jié)合北京思創(chuàng)信息系統(tǒng)有限公司軟件，得到馳放氣急冷器存在的風(fēng)險(xiǎn)等級，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級對馳放氣急冷器形成風(fēng)險(xiǎn)分級管控清單。

綜上所述，HAZOP-LOPA 分析方法多應(yīng)用于設(shè)計(jì)階段對生產(chǎn)裝置提出安全保護(hù)及措施，而工廠進(jìn)入生產(chǎn)階段后，亦會對自有設(shè)備設(shè)施進(jìn)行安全隱患排查，可對工廠內(nèi)設(shè)備設(shè)施實(shí)行風(fēng)險(xiǎn)分級管控、隱患排查治理雙重預(yù)防性工作機(jī)制，形成一套標(biāo)準(zhǔn)化方法，進(jìn)行推廣和應(yīng)用，達(dá)到過程安全管理的目的。