葉蓮祥

（中國(guó)石化巴陵分公司煤化工部，湖南岳陽 414003）

自20世紀(jì)70年代，在歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)，發(fā)生了多起重大工藝安全事故，引起政府、公眾、工業(yè)界的關(guān)注和反思。80年代開始，工藝安全逐漸發(fā)展為一門獨(dú)立的學(xué)科。1992年美國(guó)職業(yè)安全健康局（OSHA）頒布了對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品工藝安全管理系統(tǒng)的相關(guān)要求[1]。大型煤化工裝置具有工藝流程長(zhǎng)、過程控制復(fù)雜和危險(xiǎn)有害因素集中的特點(diǎn)，使用風(fēng)險(xiǎn)管控行動(dòng)模型——危害及其管理過程（HEMP）的方法，有助于實(shí)施煤氣化裝置工藝安全管理，分析裝置存在的危害因素，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估和控制，以加強(qiáng)生產(chǎn)過程安全，防患于未然，防止工藝安全事故的發(fā)生。

1 風(fēng)險(xiǎn)分析方法

1.1 危害及其影響管理過程（HEMP）

危害和影響管理程序（Hazards and Effects Management Process，HEMP）是一種識(shí)別、評(píng)估和提供消減危害和威脅，保證安全生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)化技術(shù)[3]，是殼牌石油公司用于過程安全風(fēng)險(xiǎn)管理的一種方法，在其全球資產(chǎn)管理和HSE管理中發(fā)揮著重要作用，是幫助該公司就其生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)對(duì)人員、環(huán)境、資產(chǎn)和聲譽(yù)的危害和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理的關(guān)鍵過程，是整個(gè)HSE管理體系的核心。HEMP包括危害識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)控制和風(fēng)險(xiǎn)恢復(fù)四個(gè)階段。作為一種風(fēng)險(xiǎn)管控行動(dòng)模型，HEMP具有圖形化、程序化的特點(diǎn)，每階段需要輸出相應(yīng)的文件或報(bào)告，可以清楚看到重大風(fēng)險(xiǎn)源的控制措施和危害后果，識(shí)別出安全關(guān)鍵設(shè)備[2]，制定出安全關(guān)鍵任務(wù)，見表1。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)分析及評(píng)估

針對(duì)在第一階段識(shí)別出的危害和風(fēng)險(xiǎn)，采用5×6的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣（RAM）工具進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估，該方法針對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行判別，按照一定場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的后果發(fā)生的可能性和嚴(yán)重性分為高、中和低風(fēng)險(xiǎn)三類，風(fēng)險(xiǎn)矩陣見表2。

其中，一定危害對(duì)應(yīng)的事故后果發(fā)生的嚴(yán)重性按照人員、資產(chǎn)、環(huán)境和企業(yè)聲譽(yù)四方面考慮，事故發(fā)生的可能性按照A、B、C、D、E進(jìn)行分類，事故的嚴(yán)重性分類按照0、1、2、3、4、5依次遞增，一般定性確定。

對(duì)于環(huán)境影響和企業(yè)聲譽(yù)影響的分類與人員和資產(chǎn)損失分類原則類似，這里不再贅述。對(duì)于已經(jīng)劃分為高HSSE風(fēng)險(xiǎn)的危害種類和場(chǎng)景，需要經(jīng)HSSE案例進(jìn)行評(píng)估或論證。

表1 HEMP危害與影響管理過程

表2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣

除高HSSE風(fēng)險(xiǎn)外，那些已確認(rèn)對(duì)人身具有潛在嚴(yán)重影響的中度HSSE風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)給予進(jìn)一步評(píng)估；通過Bow-tie分析證明這些風(fēng)險(xiǎn)已降低至最低合理可行（ALARP）的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，在相關(guān)危害控制表和危害及風(fēng)險(xiǎn)記錄表中記錄管理這些危害的過程。

對(duì)于藍(lán)色區(qū)內(nèi)的危害（即低風(fēng)險(xiǎn)），應(yīng)按照HSSE管理體系和公司政策進(jìn)行管理，以逐漸降低這些危害的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。通過應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)工作法和HSSE程序，使這些危害帶來的風(fēng)險(xiǎn)得到有效控制。

1.3 Bow-tie分析

對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)采用“Bow-tie”領(lǐng)結(jié)圖的分析方法，Bow-tie分析方法與故障樹分析方法（FTA）類似，如圖1所示。其中，處于蝴蝶結(jié)中間的“危害事件”稱為“頂上事件”[3]，一般為工藝物料的意外泄漏或能量的意外釋放。頂上事件左邊部分為預(yù)防性屏障，用來減少事故發(fā)生的可能性，右邊部分為后果減緩性屏障，用于減輕事故后果。應(yīng)用Bow-tie分析可以清晰顯示防止事故發(fā)生的屏障或者措施有哪些，從而維護(hù)好這些屏障，防止事故發(fā)生。

2 HEMP的應(yīng)用

應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)管控行動(dòng)模型HEMP可以進(jìn)行危害識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)分析，識(shí)別出控制措施和關(guān)鍵行動(dòng)，形成風(fēng)險(xiǎn)登記表、安全關(guān)鍵設(shè)備和安全關(guān)鍵任務(wù)清單，下面以煤氣化裝置為例闡述HEMP的應(yīng)用。

2.1 危害因素識(shí)別

第一階段為危害識(shí)別階段，在該階段應(yīng)全面識(shí)別生產(chǎn)運(yùn)行階段的危害，并識(shí)別導(dǎo)致危害釋放的威脅因素和頂上事件，評(píng)估事故后果的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

根據(jù)HEMP體系提供的危害因素篩查表逐一對(duì)照，篩查表中危害因素總共包括18大類385小類。識(shí)別在煤氣化裝置上存在的危害因素共有9種，包括原煤、合成氣、粉煤、柴油、液化氣、氧氣、氮?dú)狻⒄羝湾仩t水。

圖1 領(lǐng)結(jié)（Bow-tie）風(fēng)險(xiǎn)分析示意

2.2 識(shí)別危害場(chǎng)景和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)HEMP體系提供的危害因素列表，對(duì)煤化工裝置各單元逐一對(duì)照分析查找危害因素，對(duì)危害因素可能造成的事故或后果進(jìn)行評(píng)估，識(shí)別危害場(chǎng)景、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，煤化工裝置分析了30個(gè)危害場(chǎng)景，識(shí)別出9個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)、18個(gè)中風(fēng)險(xiǎn)和3個(gè)低風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)需要采用Bow-tie分析法進(jìn)一步分析，煤氣化裝置常見的高風(fēng)險(xiǎn)危害因素見表3。

表3 煤氣化裝置高風(fēng)險(xiǎn)危害因素

2.3 對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行Bow-tie分析

針對(duì)煤氣化裝置粉煤磨制和干燥單元，典型事故案例是粉煤泄漏導(dǎo)致粉煤爆炸，以及合成氣泄漏導(dǎo)致火災(zāi)或蒸汽云爆炸，圖2為粉煤泄漏事故Bowtie分析。其中粉煤管線泄漏為“危害”，“頂上事件”是高壓高溫的粉煤泄漏，后果是粉煤爆炸。在頂上事件的左側(cè)列出防止粉煤泄漏的“屏障”，如管壁厚度控制、粉煤流速控制等。右側(cè)列出發(fā)生頂上事件后防止發(fā)生嚴(yán)重后果的屏障，如點(diǎn)火源控制、泄漏檢測(cè)和啟動(dòng)消防系統(tǒng)等。

圖2 粉煤泄漏Bow-tie分析

2.4 形成安全關(guān)鍵任務(wù)和安全關(guān)鍵設(shè)備列表

根據(jù)Bow-tie分析所形成的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，稱之為屏障。屏障分為預(yù)防性和減緩性兩種，風(fēng)險(xiǎn)控制最關(guān)鍵的是要對(duì)降低或消除風(fēng)險(xiǎn)的措施進(jìn)行維護(hù)，使之始終處于完好狀態(tài)，使屏障有效可用，防止重大事故發(fā)生。屏障的維護(hù)活動(dòng)綜合起來就是安全關(guān)鍵任務(wù)，起屏障作用的設(shè)備或元件就形成了安全關(guān)鍵設(shè)備，每一個(gè)Bow-tie對(duì)應(yīng)一個(gè)安全關(guān)鍵任務(wù)清單和安全關(guān)鍵設(shè)備清單，其中包括關(guān)鍵活動(dòng)、關(guān)鍵崗位和負(fù)責(zé)人。

安全關(guān)鍵設(shè)備（SCE）則包括關(guān)鍵的安全閥、壓力控制回路、壓力變送器、關(guān)鍵管道、聯(lián)鎖回路、火災(zāi)氣體檢測(cè)系統(tǒng)、關(guān)鍵的切斷閥以及不間斷電源UPS和柴油發(fā)電機(jī)等。安全關(guān)鍵設(shè)備需要形成檢測(cè)、測(cè)試和預(yù)防性維修計(jì)劃并實(shí)施，保證安全關(guān)鍵設(shè)備的安全功能，避免設(shè)備故障引發(fā)安全事故。

安全關(guān)鍵任務(wù)清單則根據(jù)屏障的類型來列出，包括保證安全關(guān)鍵設(shè)備可靠性需要實(shí)施的測(cè)試、檢測(cè)和預(yù)防性維修活動(dòng)，也包括操作員報(bào)警響應(yīng)和干預(yù)行動(dòng)。對(duì)于合成氣管道內(nèi)部腐蝕造成合成氣泄漏及爆炸的場(chǎng)景，使用Bow-tie分析方法所形成的安全關(guān)鍵任務(wù)清單見表4。

表4 合成氣管線腐蝕泄漏導(dǎo)致氣體爆炸Bow-tie安全關(guān)鍵任務(wù)

3 結(jié)論

使用HEMP進(jìn)行工藝安全管理，通過使用標(biāo)準(zhǔn)危害因素篩選表識(shí)別出煤氣化裝置危險(xiǎn)有害因素，建立風(fēng)險(xiǎn)控制登記表，通過風(fēng)險(xiǎn)矩陣（RAM）判別風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，將裝置上的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別完全并分為高、中、低風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較高的使用Bow-tie分析方法進(jìn)行識(shí)別和圖形化。對(duì)識(shí)別出的屏障或措施形成安全關(guān)鍵設(shè)備和安全關(guān)鍵任務(wù)清單，并組織實(shí)施，以便保持屏障的有效性和完整性。采用HEMP風(fēng)險(xiǎn)控制模型以及Bow-tie分析方法，可以很好的保證煤氣化裝置的工藝安全，減少發(fā)生物料泄漏可能性，避免發(fā)生火災(zāi)、爆炸和中毒等事故。