屈定榮，蔣 秀，劉小輝

(中國石化安全工程研究院，山東青島 266071)

防范災難性安全事故的新思路

屈定榮，蔣 秀，劉小輝

(中國石化安全工程研究院，山東青島266071)

回顧了石油化工安全管理的發(fā)展歷程，分析了基于風險的安全生產(chǎn)管理的優(yōu)點和局限性，結合災難性安全事故的特點，提出了以事故預期后果排序預防災難性安全事故的新思路。評估事故的預期后果，并排序；研究基于事故后果的災難性安全事故防范技術；建立科學的績效指標并完善設備完整性管理體系，降低一般事故發(fā)生概率，控制災難性安全事故的發(fā)生。

災難性事故 風險 安全管理 設備完整性管理

近年來，石油化工行業(yè)相繼發(fā)生了多起災難性安全事故。2003年12月23日重慶開縣高含硫化氫天然氣井井噴，導致243名人員遇難。2010年4月20日，BP公司位于墨西哥灣的“深水地平線(Deepwater Horizon)”鉆井平臺發(fā)生井噴爆炸著火事故，造成11人死亡，大面積海域受到嚴重污染。2013年11月22日，東黃復線原油管道發(fā)生泄漏，進入市政管網(wǎng)引發(fā)了嚴重的安全事故，造成了62人死亡。這些安全事故破壞力巨大，社會影響惡劣，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失，嚴重破壞環(huán)境，直接影響到企業(yè)的正常發(fā)展，甚至關系到公司生死存亡。這些事故超越了重大安全事故，可以稱之謂災難性事故。接連發(fā)生的災難性事故引起了石油化工安全管理者的廣泛思考。

1 石油化工安全管理的發(fā)展歷程

20世紀80年代，美國和世界其它國家石化行業(yè)相繼發(fā)生多起災難性安全事故，造成巨大的人員傷亡、環(huán)境污染和財產(chǎn)損失。為了防止同類災難性安全事故繼續(xù)發(fā)生，西方發(fā)達國家陸續(xù)建立了相關法律法規(guī)、行政法規(guī)、部門規(guī)章和行業(yè)標準。1970年，美國制定了世界上第一部全面的勞動衛(wèi)生安全法規(guī)《勞動安全衛(wèi)生法》[1]。此后，美國勞工部頒布實施了《過程安全管理》(PSM)從過程安全信息、工藝危害分析等14個要素全面規(guī)范了廠區(qū)內(nèi)的安全生產(chǎn)管理[2]。美國環(huán)境署制定的《風險管理規(guī)程》，從危險性評價、管理規(guī)程文檔化、建立預防規(guī)程、編制和實施應急計劃等方面控制與管理超標的限制物質，以確保工廠周邊環(huán)境安全[1]。這些規(guī)范性文件共同構成了安全生產(chǎn)管理的法規(guī)體系，涵蓋了生產(chǎn)安全的方方面面。

在具體實施安全生產(chǎn)管理體系的過程中，許多行業(yè)組織如API、IEC、ISO、ASTM、NACE等在各自領域頒布了一系列標準。比如API編制了“基于風險的檢驗”標準API 580和581、“壓力容器檢驗規(guī)范：在用檢驗，定級，修理和改造”標準API 510。國際電工委員會(IEC)頒布了安全儀表系統(tǒng)標準IEC 61511及防爆電氣設備標準IEC 60079等。在廣泛引入風險管理理念的基礎上，形成了過程危險性分析(PHA)、基于風險的檢驗(RBI)、危險與可操作性分析(HAZOP)、保護層分析(LOPA)等風險防范技術標準。這些標準共同形成了安全生產(chǎn)管理的技術體系，使安全生產(chǎn)管理的法規(guī)體系得以完善。

經(jīng)過政府監(jiān)督部門和石化行業(yè)的共同努力，大幅度提高了安全生產(chǎn)管理水平。體現(xiàn)在石化裝置運行周期顯著延長、非計劃停工次數(shù)減少、安全生產(chǎn)績效(KPI)有了顯著改善。然而，石油化工行業(yè)的災難性事故依然沒有得到有效遏制，這些石油化工過程中的安全生產(chǎn)“黑天鵝事件”有著深層次的本質原因[3]，基于風險的安全生產(chǎn)技術體系在貫徹安全生產(chǎn)管理的法規(guī)體系方面存在缺陷，在預防災難性事故方面未能達到預期目的。

2 基于風險的分析方法

基于風險的思想是各種安全生產(chǎn)技術的精髓。在各種不同安全生產(chǎn)技術中，事故的風險值定義為事故失效后果與事故發(fā)生概率的乘積，見式(1)所示[4]。

R(t)=P(t)*C(t)

(1)

式中：R(t)——t時間段的風險；

C(t)——失效后果；

P(t)——t時間段的概率。P(t)由多個因素影響共同決定，可以按式(2)計算：

P(t)=gff*D(t)*FMS

(2)

式中： gff——常規(guī)失效的頻率；

D(t)——損傷因子，由不同的損失機理共同決定；

FMS——管理系統(tǒng)的調節(jié)因子，是一個企業(yè)管理水平的直觀反映。

由此可見，風險R(t)是未來一段時間內(nèi)發(fā)生事故導致?lián)p失的期望值。基于風險的分析技術將風險分級，引導管理人員按風險優(yōu)先等級配置資源，降低事故損失期望值。

某公司加氫裝置于2005年投用，自建成以來，加氫裂化高壓空冷器發(fā)生了10余次泄漏，更換了20多根空冷器管束，存在一定的安全隱患。鑒于此,公司進行了基于風險的檢驗(RBI)，評估裝置的設備和管道風險矩陣[5]，見圖1。通過評估，統(tǒng)計了853處風險部位，發(fā)現(xiàn)了6個高風險設備、3條高風險管道。分析了上風險設備和管道失效機理和腐蝕速率，并制定了不同風險等級設備的檢驗周期和檢驗策略，達到了延長裝置運行周期的預設目的。

圖1 加氫裝置設備(a)和管道(b)風險矩陣

2013年，該套裝置需要加工高含有機氯原油。為了安全，開展了有機氯腐蝕專項HAZOP分析。將分析內(nèi)容劃分為8個節(jié)點，共計分析了28個偏差，提出對策措施24條。針對HAZOP分析出的危害后果，應用風險矩陣進行了風險評估，HAZOP分析風險矩陣見圖2。針對不可容忍風險和高風險節(jié)點，提出了加強對總氯及有機氯的檢測、防止銨鹽結晶堵塞引壓管、更換為耐氯腐蝕材質等對策措施。通過實施HAZOP分析，有效地保障了裝置在加工高含有機氯原油期間的安全運行。

圖2 加氫裝置加工高含氯原油風險矩陣

由此可見，這種按照風險排序的安全生產(chǎn)管理理念是一種追求風險防控投入回報的方法，是一種效率優(yōu)先的策略，優(yōu)先地將企業(yè)資源用于價值回報最高的地方。從本質上講，基于風險的安全生產(chǎn)技術是追求經(jīng)濟效益最大化的方法，在具體執(zhí)行上以效率優(yōu)先，而不是安全優(yōu)先。

3 基于風險方法的局限性

a)基于風險的方法解決了將有限資源投入到價值回報最高的地方的決策問題，但沒有解決如何預防災難性事故的決策問題。按照風險的定義，災難性事故后果影響很大，但是發(fā)生的概率極小，它們的乘積，亦即黑天鵝事件的風險值則不會很高[3]。按照風險排序的原則，不會對災難性事故隱患給予特別的關注。事實上，預防災難性事故并非基于風險方法的初衷。

b)基于風險的方法中對事故后果的評估不夠準確。一方面，在現(xiàn)行的風險評估系統(tǒng)中，大多采用后果分級評估的半定量方法，主要依賴技術人員的經(jīng)驗和預估，缺乏嚴格的定量計算依據(jù)。另一方面，對于未曾發(fā)生過的工藝裝置事故，沒有任何經(jīng)驗可以借鑒，很難準確評估潛在的事故后果[3]。

c)基于風險的方法中對事故發(fā)生概率評價不夠準確，對于事故發(fā)生概率大多采用經(jīng)驗性半定量的計算方法，對事故發(fā)生概率評級?？赡艿凸罏碾y性事故的發(fā)生概率。

4 災難性安全事故特點

a)災難性安全事故發(fā)生頻次少，在較短時間和空間內(nèi)，無統(tǒng)計學意義。對于一家公司在1年或幾年內(nèi)，這種黑天鵝事件是小概率事件，其發(fā)生完全是隨機的，缺乏規(guī)律可循。無法采用百萬工時損工事故率、百萬工時傷害率等關鍵績效指標(KPI)來衡量一個企業(yè)在1年或幾年內(nèi)預防災難性安全事故的管理水平。從全世界范圍和較長時間來看，災難性安全事故有其分布規(guī)律。上世紀80年代，美國在石油化工領域的災難性安全事故比較多，進入90年代以后，由于加強了政府監(jiān)管和重化工業(yè)規(guī)模的穩(wěn)定，事故開始減少，但并未完全杜絕。我國在上世紀很少發(fā)生此類黑天鵝事故。自進入21世紀以后，由于重化工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，陸續(xù)發(fā)生了多起災難性安全事故。

b)災難性安全事故后果影響大，是企業(yè)、社會、家庭的不可承受之痛，對企業(yè)的正常發(fā)展形成重大威脅，一旦發(fā)生，甚至影響到企業(yè)的生死存亡。據(jù)估計，“深水地平線”鉆井平臺爆炸漏油事故后，BP公司用于賠償和交付罰金的總額已超過340億美元，為籌集賠償基金，被迫變賣優(yōu)質資產(chǎn)。事故發(fā)生后，大量原油泄漏入海，形成數(shù)千英里的浮油，大量海洋生物死亡，海洋漁業(yè)資源被污染，沿岸居民生活受到嚴重影響。災難性安全事故的嚴重后果表明，效率優(yōu)先的基于風險技術不適合用于預防災難性安全事故。

c)災難性安全事故并非不可避免，但事故隱患通常被“制度化”地忽略?；仡檱鴥?nèi)外發(fā)生的災難性安全事故，絕大部分事故屬于安全責任事故。在現(xiàn)行的安全生產(chǎn)管理制度下，通過事后分析，通常可以找到事故的責任方。事故發(fā)生后通過追究責任，警醒后人，也能在一定程度上提高安全生產(chǎn)水平，但代價高昂。更應該看到目前對災難性安全事故發(fā)生規(guī)律、防范方法的科學內(nèi)涵認識尚不充分，安全生產(chǎn)管理制度存在缺陷，也是導致災難性安全事故的重要原因。

5 導致災難性安全事故原因分析

5.1 安全事故預防策略的邏輯悖論

導致災難性安全事故的原因首先是預防策略存在邏輯悖論。一方面，災難性安全事故后果重大，必須杜絕，理應給予重點關注，投入更多人力物力資源，采取多種措施，層層設防。另一方面災難性安全事故是小概率事件，正常運行情況下不會發(fā)生。投入的各種資源，采取的多種措施在正常運行期間看似沒有發(fā)揮作用，隨著時間延長，關注程度下降，預防措施的有效性衰減，安全制度執(zhí)行力下降。長此以往，導致對災難性安全事故隱患的重視程度反而比不上一般經(jīng)常發(fā)生的事故隱患。

5.2 事故后果認識不充分

事故發(fā)生前，沒有科學預測可能發(fā)生的事故后果，缺乏預防措施。有些認識到了事故后果的嚴重性，但通過風險計算認為發(fā)生的可能性小。對于災難性安全事故而言，重要的是事故后果，而不是風險(包含發(fā)生概率的貢獻)。

5.3 基于風險技術的負面作用

基于風險的安全生產(chǎn)技術是一種有效的控制風險技術手段，但并不適用于防范災難性安全事故?；陲L險的安全生產(chǎn)技術通常低估了災難性安全事故的發(fā)生概率，防范措施關注度不夠，日常運行過程中往往沒有有效的防范措施，導致災難性安全事故的發(fā)生概率超過風險評估預測的發(fā)生概率。

正是由于基于風險技術的局限性和負面作用，進入21世紀以后，歐美發(fā)達國家盡管全面采用了基于風險技術，也未能杜絕災難性安全事故的發(fā)生。

6 防范災難性安全事故的方法

6.1 采用正確的災難性安全事故預防策略

預防災難性安全事故的決策依據(jù)應該是事故后果的嚴重程度，而不是風險的高低?；陲L險的安全生產(chǎn)理念突出安全投入的預期效益，強調資源的使用效率。預防災難性安全事故應該采用基于事故后果的策略，通過科學評估，發(fā)現(xiàn)對企業(yè)生存和發(fā)展生死攸關的安全隱患，根據(jù)事故的后果排序，優(yōu)先采取防范措施。

6.2 加強事故預期后果研究

只有充分認識到事故后果，才能找出災難性安全事故隱患。要加強對事故后果重要性的認識，提升事故后果預測的科學性。研究事故后果時，要摒棄風險思想，不考慮發(fā)生概率，只考慮事故影響范圍和強度。一般來說，數(shù)量多，體積大，持續(xù)流入，能量集中，毒性大的流程節(jié)點事故預期后果嚴重，比如大型儲罐區(qū)、長輸管道、高產(chǎn)油氣井、封閉或半封閉大體積氣相空間等。此外，要考慮事故鏈式反應的后果放大效應，通過模擬事故，確定事故可能的強度和廣度。在此基礎上，研究開發(fā)基于事故后果的災難性安全事故防范技術。

6.3 建立科學的預防災難性安全事故績效指標

現(xiàn)行的安全生產(chǎn)責任制度下，事故責任追究對一般事故而言是合理的。對災難性安全事故而言，這種隱含了“事故發(fā)生率”安全生產(chǎn)績效指標的制度是不科學的，建議改事故責任追究為事故預防措施落實責任追究。通過事故研究，對識別出來的災難性安全事故隱患，落實各項預防措施。對于可測試的預防措施，應測試防范措施的有效性；對于不可測試的預防措施，應核實措施的就緒情況。通過考核預防措施的可靠性，評估災難性安全事故預防工作。

7 結語

a)基于風險的安全技術通過風險排序和追求經(jīng)濟效益最大化的原則，解決了安全投入的效率問題，但不適合用于防范災難性事故。

b)提出了一種預防災難性安全事故的新方法。采用突出事故后果的預防策略；評估事故的預期后果，并排序；研究基于事故后果的災難性安全事故防范技術；建立科學的績效指標，通過考核預防措施的可靠性，提升災難性安全事故預防工作水平；建立并完善設備完整性管理體系，通過降低一般事故發(fā)生概率控制災難性安全事故的發(fā)生。

[1] 張志檁.國外石油化工安全管理系統(tǒng)的進展[J].數(shù)字石油和化工，2006(5):2-15.

[2] Process Safety Management, OSHA 3132 2000(Reprinted), U.S. Department of Labor Occupational Safety and Health Administration[S].

[3] 牟善軍.當心黑天鵝事件—淺談風險評估的局限性[J].安全、健康和環(huán)境,2013,13(3):30.

[4] Risk-based Inspection Technology.API Recommended Practice 581[S].

ReflectionsonPreventingCatastrophicIncident

Qu Dingrong, Jiang Xiu, Liu Xiaohui

(SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Shandong, Qingdao,266071)

Development of safety management system in petrochemical industry has been reviewed, advantages and limitations of risk-based production safety management are analyzed in this paper. On the basis of study the characteristics of catastrophic incident, a new idea for the prevention of catastrophic incident is proposed, which focuses on the potential consequences of incident. By assessing and ranking the anticipating consequences of incidents, resources and technology for incident prevention could be prioritized and distributed accordingly. Key performance index system is suggested to verify the reliability of preventive methods for incidents. A valid equipment integrity management system is recommended for reducing probability of general accident disaster, and the occurrence of catastrophic incident is then controlled.

catastrophic incident; risk; safety management; equipment integrity management

2015-10-31

屈定榮，高級工程師，2006年畢業(yè)于中國科學院金屬研究所材料學專業(yè)，獲工學博士學位，現(xiàn)主要研究方向為材料腐蝕、設備安全、化工過程安全等。