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浅谈HAZOP分析

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摘要: 本文介绍了hazop分析的起源及发展、分析方法、过程等。建议新建项目在初步设计报批前进行HAZOP分析,确保装置本质安全。对正在设计、施工和在役的工程项目或生产装置进行HAZOP分析,已成为安全生产的一项首要任务。

关键词:HAZOP分析;本质安全;新建项目;时间段;生产装置

中图分类号: F253.3文献标识码: A

1 什么是HAZOP 分析

HAZOP——危险与可操作性分析/研究(Hazard and Operability Analysis/Study,简称HAZOP)。HAZOP分析是按照科学的程序和方法,从系统的角度出发对工程项目或生产装置中潜在的危险进行预先的识别、分析和评价,识别出生产装置设计及操作和维修程序,并提出改进意见和建议,以提高装置工艺过程的安全性和可操作性,为制定基本防灾措施和应急预案提供依据。

2 HAZOP分析的起源及发展

20世纪60年代随着流程工业逐步大型化,越来越多的有毒和易燃易爆化学品的使用,使得事故的规模变得越来越难以承受。先前人们那种从事故中汲取经验教训的方法开始变得难以接受。随着历史上一些重大事件的发生,一切基本的问题摆在了人们眼前:如何预知将要发生什么,对流程是否有恰当的技术理解,如何使流程设计易于管理。这些事故案例使得人们急需一种系统化的分析方法,在设计阶段对将来潜在的危险有一个预先的认知。因此,英国帝国化学工业公司(ICI)于1964年开发了危险与可操作性分析/研究(HAZOP)方法。

其后历经ICI和英国化学工业协会(CIA)之大力推广此分析方法,逐步由欧洲传播至北美、日本及沙特阿拉伯等国家。目前,很多国际型大公司和机构都根据自身企业特点制定了相应程序。英国等国还将HAZOP分析列为强制性国标,强制相关企业遵守。

HAZOP分析历经几十年的磨练,目前主要应用在化工装置新建和改造设计过程中,国内很多设计院开始在设计过程中引入此方法。

3 HAZOP分析的方法

HAZOP分析是通过对设计的或使用的工艺或操作进行结构化和系统化的审查,来识别和评估所存在的问题,这些问题可能导致对人员、设备或妨碍有效操作的风险;并评估所采用的安全措施是否足够和适当,确定应采取的安全措施。HAZOP分析分为传统HAZOP和基于模型的HAZOP(Model-based HAZOP)。

传统HAZOP分析常用的形式有三种,即引导词方式(Guide Word Approach)、经验式(Knowledge-Based HAZOP)和检查表式(Checklist)。而基于模型的HAZOP则是随着计算机工具的发展而兴起的一种基于各种不同数学模型的辅助手段。

3.1基于引导词的HAZOP分析

基于引导词的HAZOP分析方法是由有经验的专家小组对装置的设计和操作提出有关安全上的问题,并共同讨论解决问题的方法。研究中,对连续的工艺流程划分成许多个节点,根据相关的设计参数引导词,工艺或操作上可能出现的与设计参数偏离的情况提出问题,组长引导小组成员寻找产生偏离的原因,如果该偏离导致危险发生,小组成员将对该危险做出简单的描述,评估安全措施是否充分,并可为设计和操作推荐更为有效的安全保障措施。使用该方法对每个节点进行分析,直到整个流程完成。

3.2 经验式HAZOP分析

此种方式的HAZOP分析则主要依托原有经验对重复项目及改变部分做HAZOP分析。此方法一定程度上脱离引导词,依靠HAZOP分析主持人的引导经验。此方法可以克服引导词方式HAZOP分析费时的缺点。同一装置的HAZOP分析如采用经验式则可以缩短到原来的三分之一时间。

3.3 检查表式HAZOP分析

由有经验的专业人员列出需要检查的项目,再派出检查人员针对被检查的内容逐一回答,并根据检查结果提出整改意见。此种HAZOP分析方法是最简单最易行的方法,这种方法多数应用于项目的前期工作阶段(如工艺包设计阶段),根据所用物料的危害程度,确定在设计中要重视的程度。但此方法仅局限于已设计好的检查项目,容易产生遗漏。

3.4基于模型的HAZOP分析(Model-based HAZOP)

基于模型的HAZOP分析主要基于不同的数学模型,通过计算机辅助的手段进行分析,达到较少人为错误,节约时间提高效率的目的。

4 HAZOP分析的过程

HAZOP分析方法可按分析的准备工作、完成分析、编制分析结果报告3个步骤进行。下图所示为HAZOP分析的整个过程。需要特别提到的是,分析步骤可交替进行。

5 HAZOP分析的成败关键

HAZOP分析能否成功检查出危险,取决于小组成员的知识和经验。如果他们缺乏知识和经验,这项工作等于浪费时间和金钱。因此,小组成员必须具备如下能力:

分析研究所依据的工艺图表及有关数据;

小组成员的专业技术和洞察能力;

小组成员运用此方法帮助其想象偏差、原因和后果的透视能力;

小组成员具备事故严重性分析能力,尤其是对已指出的危险、危害,在评估其严重性之时能对危险、危害可能引起的严重性大小,具有衡量其轻重之能力。

6 新建项目HAZOP分析的时间段

根据目前已进行HAZOP分析的项目时间段来看,有的项目在初步设计报批之后、有的项目在施工图设计过程中、有的项目在现场施工阶段进行、有的项目在装置运行期进行,绝大多数项目没有在初步设计报批前进行。

笔者认为新建项目的HAZOP分析应在初步设计报批前进行。此阶段进行HAZOP分析的优点如下:

增加的工程内容可以落实到施工图设计中,确保工程设计达到本质安全;

增加的工程投资可体现在初步设计概算中,有利于项目资金的落实。

充分利用建设单位初步设计上报前需审查图纸,设计单位等待的间隙,有利于缩短项目的设计周期。

消除装置存在的风险因素,确保装置本质安全。

其它几个时间段进行HAZOP分析可能存在资金无法落实、设计或施工周期延长、施工完成需现场变更、现场条件限制无法更改等风险,以至于影响装置的正常开车、运行,耽误生产,造成不必要的经济损失。

综上原因,建议新建项目的HAZOP分析应在初步设计报批前进行。

7 HAZOP分析的前景

自从ICI制定出HAZOP分析以来,HAZOP分析已经得到越来越广泛的应用。在世界范围内,HAZOP分析已经被炼油化工和工程建设公司视为确保设计和运行完整性的标准设计惯例。很多国家要求将HAZOP分析作为防止重大化学事故计划的一个重要部分,要求每3年或5年或10年对在役的生产装置进行一次HAZOP分析。

据了解,中石油、中石化及中海油所属部分企业已经开展了新、改、扩建项目及在役的生产装置的HAZOP分析。

国家安监总局已对企业推广使用HAZOP分析提出了要求,下一步要求加大推广力度,并要求中石油、中石化、中海油、中化工、中化五家企业要先行一步。安监总局表示将在适当的时机将HAZOP分析要求作为石化、化工企业的强制要求,并考虑将这一方法形成标准,在全国企业范围内逐步推广。

8结束语

目前,国内建设单位和设计单位受固有观念的束缚,出于项目投资和进度的考虑,对HAZOP分析不够重视。但HAZOP分析作为一套科学、全面的安全分析评价方法,在杜绝、减少事故的发生,降低灾害带来的损失及事故原因分析等方面确实发挥了重要作用,值得引起我们的重视。

对于企业来说,采用先进的、科学的、严谨的方法对正在设计、施工和在役的工程项目或生产装置进行HAZOP分析,已成为安全生产的一项首要任务。我们的宗旨是“安全第一,预防为主,综合治理”。

作者简介:

张晓凌*(1964—),女,工程师,从事化工设计工作。

工作单位:中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院