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        淺析化工過(guò)程安全管理

        2020-09-10 07:22:44杜正懋
        關(guān)鍵詞:程序

        杜正懋

        關(guān)鍵詞:量化;程序;化工過(guò)程安全管理

        1 危害識(shí)別與量化

        本文范圍包括安全工藝設(shè)計(jì)和操作的幾個(gè)方面,如反應(yīng)堆類型的選擇、安全操作條件和保護(hù)系統(tǒng)的選擇,主要與化學(xué)反應(yīng)性有關(guān)。然而,即使在已經(jīng)仔細(xì)考慮并徹底應(yīng)用了這些方面的工藝裝置中,仍有許多事件可能發(fā)生并導(dǎo)致危險(xiǎn)事件[1]。此類事件的例子有:腐蝕引起的有害物質(zhì)泄漏;過(guò)程控制儀表故障;失去動(dòng)力、冷卻、電力或壓力,以及人為錯(cuò)誤(誤操作、打開(kāi)錯(cuò)誤的閥門(mén)等)。

        如果不采用系統(tǒng)的程序和適當(dāng)?shù)墓芾砑夹g(shù),很難確定復(fù)雜化工廠中所有可能發(fā)生的事件及其后果。已經(jīng)制定了若干危險(xiǎn)評(píng)估程序。這些程序中的大多數(shù)在其他AIChE/CCPS出版物中有描述,如危險(xiǎn)評(píng)估程序指南和定量風(fēng)險(xiǎn)分析指南[2]。其他關(guān)于危險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)的出版物包括。

        已識(shí)別的危險(xiǎn)可以從根本上減少(例如,減少庫(kù)存),也可以通過(guò)引入保護(hù)系統(tǒng)(例如,自動(dòng)緊急關(guān)閉)來(lái)減少。從危險(xiǎn)評(píng)估程序中獲得的對(duì)化學(xué)和過(guò)程的更多理解也為過(guò)程安全管理的許多其他要素提供了指導(dǎo)(例如程序說(shuō)明、應(yīng)急策略、人員培訓(xùn)和預(yù)防性維護(hù))。

        過(guò)程中的危害評(píng)估從過(guò)程參數(shù)的初始篩選開(kāi)始。這一篩選程序?qū)a(chǎn)生一些需要更多關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題。然而,危險(xiǎn)評(píng)估程序并不能替代工程實(shí)施規(guī)程和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),而是作為補(bǔ)充思想和概念使用。任何過(guò)程危險(xiǎn)評(píng)估的先決條件是充分了解過(guò)程的化學(xué)性質(zhì)(包括潛在的有害副反應(yīng)),并提供支持?jǐn)?shù)據(jù)。

        流程的設(shè)計(jì)在發(fā)展這一階段的危險(xiǎn)篩選結(jié)果雖然具有更一般的性質(zhì),但確實(shí)具有可以以相對(duì)較低的成本實(shí)施變化的優(yōu)勢(shì)??稍诠に囬_(kāi)發(fā)的后期階段進(jìn)行額外的安全危害研究,以確保詳細(xì)的工程設(shè)計(jì)符合已確立的總體安全概念。對(duì)在工藝設(shè)計(jì)的不同階段使用危害評(píng)估提供了更詳細(xì)的信息。

        2 危害評(píng)價(jià)程序

        下面的簡(jiǎn)短總結(jié)陳述中重點(diǎn)介紹了九種常用的危害評(píng)估程序。這些程序不僅適用于新工廠的設(shè)計(jì),還可用于審查現(xiàn)有工廠的安全條件,特別是有關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和操作的更新[3]。

        2.1 過(guò)程系統(tǒng)檢查

        本程序基于使用適用于工藝設(shè)計(jì)和操作每個(gè)階段的檢查表,以確保符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、良好工程實(shí)踐和定義明確的操作程序。這樣,就可以實(shí)施和利用以前的經(jīng)驗(yàn),防止可能發(fā)生在過(guò)去的事件再次發(fā)生。

        2.2 道和蒙德危險(xiǎn)指數(shù)

        道指和蒙德指數(shù)提供了化工廠危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)的相對(duì)排名。這是通過(guò)根據(jù)工廠特征(如存在危險(xiǎn)材料和可減輕任何危險(xiǎn)影響的安全裝置)分配懲罰和信用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然后,處罰和信用被合并為所討論的工藝裝置的單一危險(xiǎn)指數(shù)。

        這些指標(biāo)可用于從安全審查的角度來(lái)確定那些需要最高優(yōu)先關(guān)注的單元。它們還可用于設(shè)計(jì)工藝設(shè)備的布局和間距,以避免發(fā)生事故后的多米諾效應(yīng)。

        2.3 初步危害分析(PHA)

        PHA側(cè)重于工藝設(shè)備中的危險(xiǎn)材料和主要設(shè)備元素,以提供成本效益高的危險(xiǎn)識(shí)別。它將用于早期設(shè)計(jì)階段,在選址時(shí)非常有用。它還為工廠設(shè)計(jì)人員提供早期指導(dǎo),以考慮減少或消除潛在危險(xiǎn)。

        2.4 假設(shè)分析

        假設(shè)分析用于評(píng)估偏離正常運(yùn)行條件的后果,方法是詢問(wèn)“假設(shè)…?”問(wèn)題。這種方法通常用于審查工廠或工藝修改。由于該程序的結(jié)構(gòu)不如其他一些方法,例如HAZOP,因此還應(yīng)注意識(shí)別不太明顯的危害。

        2.5 故障模式、影響和關(guān)鍵性分析(FMECA)

        在FMECA程序中,首先列出設(shè)備的詳盡清單。然后對(duì)清單上的每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行審查,找出可能的故障方式(故障模式包括打開(kāi)、關(guān)閉、泄漏、堵塞、打開(kāi)、關(guān)閉等)。然后記錄每個(gè)故障模式的影響,并計(jì)算每個(gè)設(shè)備項(xiàng)目的臨界等級(jí)。本程序的一個(gè)限制是,可能導(dǎo)致事故的故障組合并未真正確定。故障模式和影響分析(FMEA)是相同的過(guò)程,沒(méi)有關(guān)鍵性分析。

        2.6 危險(xiǎn)可操作性研究(HAZOP)

        HAZOP是識(shí)別可能導(dǎo)致事故的過(guò)程偏差的系統(tǒng)方法。多學(xué)科團(tuán)隊(duì)通過(guò)管道和儀表圖或流程圖,對(duì)流程圖中每個(gè)項(xiàng)目的流程參數(shù)(如流量、壓力和溫度)應(yīng)用某些指導(dǎo)詞,如“更多”、“更少”或“否”。檢查所有指示的偏差是否存在危險(xiǎn)后果和發(fā)生的可能性(原因)。該程序不僅可用于識(shí)別危險(xiǎn),還可用于操作和緊急控制系統(tǒng),尤其適用于涉及工廠操作的新型技術(shù)。

        2.7 故障邏輯圖

        研究可導(dǎo)致事故的事件序列的一種廣泛使用的方法涉及邏輯圖。通過(guò)圖中所示的方法,確定只有當(dāng)冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障且反應(yīng)器內(nèi)的物質(zhì)不能傾倒到集水槽中時(shí),才會(huì)發(fā)生失控反應(yīng)。而且,只有四個(gè)組合可能導(dǎo)致失控。使用邏輯圖的三個(gè)危險(xiǎn)評(píng)估程序是:①故障樹(shù)分析(FTA);②事件樹(shù)分析(ETA);③因果分析(CCA)。

        2.8 人為錯(cuò)誤分析

        人因失誤分析用于確定人員失誤最有可能發(fā)生的情況。通??梢酝ㄟ^(guò)在設(shè)計(jì)中考慮人為因素來(lái)降低此類錯(cuò)誤的可能性。下面給出幾個(gè)示例來(lái)說(shuō)明這一技術(shù):正確識(shí)別設(shè)備和合理的控制面板布置減少了混淆和錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)。如果一個(gè)簡(jiǎn)單的行動(dòng)可能導(dǎo)致比顯而易見(jiàn)的更嚴(yán)重的后果,則必須建立額外的保障措施/障礙。安全系統(tǒng)(包括軟件)應(yīng)受到保護(hù),以防未經(jīng)授權(quán)和/或意外更改。

        隨著自動(dòng)化水平的提高,必須認(rèn)真考慮和選擇指派的操作人員;操作人員既不應(yīng)被遺留在無(wú)法自動(dòng)化的簡(jiǎn)單任務(wù)中,也不應(yīng)將其任務(wù)變成煩人的任務(wù);因此,控制系統(tǒng)必須向操作人員提供有關(guān)過(guò)程狀況的充分信息,并且他們應(yīng)該有足夠的設(shè)施來(lái)應(yīng)對(duì)異常情況。

        2.9 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

        到目前為止所描述的過(guò)程通常是定性的,盡管可以使用故障邏輯圖技術(shù)預(yù)測(cè)事件的可能性。對(duì)于具有高危險(xiǎn)性的設(shè)施或單元,可能需要更為量化的方法,例如量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(QRA),也稱為概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(PRA)[4]。在一些情況下,進(jìn)行了大規(guī)模研究,以評(píng)估現(xiàn)有或計(jì)劃中的工業(yè)活動(dòng)對(duì)公眾造成的風(fēng)險(xiǎn)。在較小的范圍內(nèi),量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以作為一個(gè)實(shí)用的工具來(lái)揭示過(guò)程中最關(guān)鍵的部分,并從安全的角度確定幾個(gè)設(shè)計(jì)方案中哪一個(gè)最有效。全面定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包括五個(gè)步驟:①危險(xiǎn)識(shí)別;②概率或頻率分析;③后果分析;④風(fēng)險(xiǎn)水平計(jì)算;⑤評(píng)估。

        3 化工過(guò)程安全管理

        為了防止事故的發(fā)生,工藝裝置不僅必須設(shè)計(jì)良好,但也要正確操作和維護(hù)。確保所有安全方面得到足夠的重視,各級(jí)管理層對(duì)安全的承諾至關(guān)重要。在實(shí)踐中,安全與生產(chǎn)需求和預(yù)算等其他目標(biāo)之間可能會(huì)產(chǎn)生利益沖突。在這些情況下,管理層的態(tài)度將是決定性的。在現(xiàn)實(shí)中,這種利益沖突只是一種明顯的利益沖突,因?yàn)榘踩?、效率和產(chǎn)品質(zhì)量都依賴于可靠的生產(chǎn)設(shè)施,技術(shù)故障和安全問(wèn)題的發(fā)生頻率較低。

        美國(guó)化學(xué)工程師學(xué)會(huì)(AIChE)的化學(xué)過(guò)程安全中心(CCPS)已經(jīng)確定了12種元素,它們必須是任何化學(xué)過(guò)程安全管理計(jì)劃的一部分。還定義了這些要素在電廠運(yùn)行中的具體應(yīng)用。

        關(guān)于化學(xué)過(guò)程的未來(lái)趨勢(shì)和問(wèn)題的一些說(shuō)明安全性如下:不斷變化的社會(huì)、政府和行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)視角要求在化工廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中更加詳細(xì)地關(guān)注工藝安全因素。各級(jí)府機(jī)構(gòu)將成為過(guò)程安全的合作伙伴例如,加工廠附近的社區(qū)團(tuán)體將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用確保不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性事件的角色。事故造成的環(huán)境排放將大大減少政府和社區(qū)團(tuán)體的認(rèn)可。合同人員使用安全程序的必要性在程序?qū)彶橹行枰~外的培訓(xùn)和更高的優(yōu)先級(jí)。人工智能概念將應(yīng)用于評(píng)估過(guò)程測(cè)量和控制。

        參考文獻(xiàn):

        [1]葛安卡.化工過(guò)程安全管理中的應(yīng)急響應(yīng)[J].現(xiàn)代職業(yè)安全,2019(02):26-28.

        [2]蘇國(guó)勝.國(guó)內(nèi)外化工過(guò)程安全管理發(fā)展歷程及實(shí)施對(duì)比[J].安全、健康和環(huán)境,2018(05):1-6.

        [3]招嘉虹.化工過(guò)程安全管理[J].現(xiàn)代職業(yè)安全,2015(10):8-9.

        [4]葛安卡.化工過(guò)程安全管理與信息化[J].現(xiàn)代職業(yè)安全,2018(07):28-29.

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