工艺技术-工艺危害分析的方法(ppt 141页)

工艺危害分析的方法 HAZOP技术 张启波 一、工艺安全异常 二、什么是 HAZOP方法 三、 HAZOP分析步骤介绍 四、岗位异常处置标准编制程序 HAZOP方法进展 提 纲： 一、工艺安全异常 是指运行工艺发生因操作参数越限（如：压力底 限、高限）或设备、附件故障导致工艺过程运行出现 偏差或存在重大隐患，若不及时处置将会导致事故发 生。 工艺安全管理异常基本分类包括：工艺参数异常 、运行不稳定、基础缺陷、冷却保护缺陷、润滑系统 缺陷、内部问题、强度不够、附件问题、仪器仪表系 统问题、联锁保护问题、其它工艺与设备问题。 工艺安全异常 工艺参数 正常状态 安全仪表 功能 基本工艺 控制系统 操作干预 安全阀爆 破片 堤防 主动保护层 被动保护层 紧急响应层装置和应急 响应 工艺控制层 联锁停车 手动停车 人员对工艺报警进行处理 联锁对装置自动停车 安全阀泄压 事故发生 由于工艺安全管理异常涉及偏差因素多，同一 偏差导致的原因多，若处理不及时或处理方法不对 ，将会导致严重的工艺安全灾难。 工 艺参数溢出到事故发生过程 2005年 11月 13日 13时 40分左右，地处吉林省吉林市 的中石油吉林石化公司 101厂 (双苯厂 )一化工车间 (硝基 苯精馏塔 )连续 (5次）发生爆炸（ 5人死亡、 1人失踪） 工艺参数异常，异常处置不当导致的事故 【 事故经过与原因 】 错误关了进料，没关蒸汽阀，导致 T101温度升高 。 11月 13日，因苯胺二车间硝基苯精馏塔 塔釜蒸发量不足 、 循环不畅 ，班长组织停硝基苯初馏塔和硝基苯精馏塔进料 ，排放硝基苯精馏塔塔釜残液，降低塔釜液位。 10时 10分， 徐某组织人员进行排残液操作。在进行该项操作前，错误地 停止了硝基苯初馏塔 T101进料， 没有按照规程要求关闭硝 基苯进料预热器 E102加热蒸汽阀，导致进料温度升高，在 15分钟时间内温度超过 150 量程上限 。 11时 35分左右，徐 某回到控制室发现超温，关闭了硝基苯进料预热器蒸汽阀， 硝基苯初馏塔进料温度开始下降至正常值。 再次组织进料时，没有按照 “先冷后热 ”的原则进 行操作，导致冷料进入超温容器，物料急剧气化。 13时 21分，在组织 T101进料时，再一次错误操作，没有 按照 “先冷后热 ”的原则进行操作，而是先开启进料预热器的 加热蒸汽阀， 7分钟后，进料预热器温度再次超过 150 量程 上限。 13时 34分启动了硝基苯初馏塔进料泵向进料预热器输 送粗硝基苯，当温度 26 粗硝基苯进入超温的进料预热器后 由于温差较大，加之物料急剧气化， 造成预热器 及进料管线法兰松动，导致系统密封不严，空气被 吸入到系统内 （ T101塔为负压操作）， 与 T101塔 内可燃气体形成爆炸性气体混合物，引发硝基苯初 馏塔和硝基苯精馏塔相继发生爆炸。 引起 T101塔、 T102塔发生爆炸，随后致使与 T101 、 T102塔相连的两台硝基苯储罐及附属设备相继爆 炸，随着爆炸现场火势增强，引发装置区内的两台 硝酸储罐爆炸，并导致与该车间相邻的 55#灌区内 的一台硝基苯储罐、两台苯储罐发生燃烧。 2002年，某企业 乙烯裂解气压缩机四段 出口放火炬线消音器发 生爆裂着火事故。 压力等级划分不合理 工艺安全设计出现的问题导致的事故 压力等级划分不合理 工艺安全设计出现的问题导致的事故 英国一化工厂管道变更失误导致的爆炸事故英国一化工厂管道变更失误导致的爆炸事故 工艺变更导致的事故 英国一化工厂管道变更失误导致的爆炸事故英国一化工厂管道变更失误导致的爆炸事故 工艺变更导致的事故 偏差偏差 处置处置 措施措施 产生产生 原因原因 系统可能的异常状态（系统可能的异常状态（ 偏差偏差 ） ,识别是否清晰；识别是否清晰； 偏差产生的原因；偏差产生的原因； 现场控制措施，是否充分，工艺设计是否存在问现场控制措施，是否充分，工艺设计是否存在问 题？题？ 操作规程、异常与应急处置标准是否合理。操作规程、异常与应急处置标准是否合理。 总结： 二、什么是 HAZOP方法 ？ HAZard and OPerability Study 危险（害）与可操作性研究 HAZard and OPerability Analysis 危险（害）与可操作性分析 热身：有关 HAZOP的几个关键词 1. 我是一种基于 风险 的安全分析方法！ 2. 我能提供 过 程系 统 安全性的 证 明文件 ！ 3. 我是一种 团队 活 动 ，需要集体智慧 ！ 4. 我的方法 简单 、比 较 耗 时 、但很省 钱 ！ 5. 我能解决一些重要 的安全 问题 ，但不 能包打天下！ 1. 哪里会出 错 ？ 2. 如何出的 错 ？ 3. 有何保 护 措施？ 我是谁？ HAZOP的魅力所在 n 魅力之一：集体智慧 n 魅力之二：引导词激发创新 n 魅力之三：系统化审查 n 魅力之一：集体智慧 实施关键： 通过审查会议 的方法实现集体智 慧； 依据和基础： 相关的多种专 业具有不同知识背 景的人员所组成的 分析组一起工作比 他们独自一人单独 工作更具有创造性 与系统性，能识别 更多的问题。 头脑风暴 （ Brain Storming） 常用引导词： 无、增加、减少、早、晚、先、 后、伴随、部分、逆向、异常 常见参数： 流量、液位、压力、温度、组成、 时间、速度、转速、频率 化工 HAZOP偏离 句法（组合法得到合理偏离） : 例如： 无 （ NO） 流量 （ FLOW） 无流量 增加 （ MORE） 压力 （ PRESSURE） 压力高 伴随 （ AS WELL AS） 相 （ PHASE） 两相 早 （ EARLY） 操作 （ OPERATION ） 操作超 前 魅力之二：引导词激发创新 引导词 参数 偏离 引导词是打开创新思维的： 引导词 偏离 双向分析 魅力之二：引导词激发创新 找到危险原因； 找到危险不利后果； 揭示安全措施作用； 找到事故变化路径； 找到妨碍有效操作的原因； 找到妨碍有效操作的后果； 找到影响产品产量和质量原因； 适合于连续过程； 适合于间歇过程； 适合于设计阶段和在役过程； 适合于机械系统； 适合于电子信息系统； 偏离是故障 传播的推动力 查找事故的 完整传播路径 魅力之三：系统化审查 系统化审查实施要点： 遍历 过程所有部分（部件）， 用尽 所有可行 的引导词。 “HAZOP是一种技术，它提供给人们机会 ，使他们的想象力能自由地发挥，以便考虑所有 的危险或可操作问题。由于已经通过系统化的方 法对每一个管线以及每一个危险源都依次考虑过 了，从而减少了某事物出错的机会。 ” T. 克莱兹 （ 1999） 通过双重循环 审查，实现 “遍 历 ”和 “用尽 ” 选择一条管线 选择偏离（例如流量小） 流量小可能吗？ 有危险吗？或妨碍了有效操作吗？ 操作工是否知道这种流量小的情况？ 有何防止偏离和减缓后果的措施 措施成本合理吗？ 确定安全措施 跟踪措施的落实 考虑其 它措施 过程的什么变 化应告诉他们？ 还有新的 偏离吗？ 考虑其它流 量小的原因 是 是 是 是 是 否 否 否 否 否 系统化审查 步骤示意图 T. 克莱兹 （ 1999） HAZOP方法和传统的检查表法的 主要区别和联系是什么？ 检查表 用来普查危险 “ 原因 ” 和 “ 后果 ” 在装置的哪些部位发生； HAZOP用于揭示系统性危险，即找到检查 表得到的 “ 原因 ” 与 “ 后果 ” 的 内在关系 以及防止该危险发生的措施。 两者联系是，检查表的结果为 HAZOP提供 基本信息。 HAZOP的优势与局限 - HAZOP的益处的益处 根据以往的统计数据， HAZOP可以减少 29%设 计原因的事故和 6%操作原因的事故。 在设计阶段采用 HAZOP能够识别设计中存在的问题，并在详细设计阶段得到 纠正，从而降低开工后的变更成本，更快实现工艺流程的正常运转。 对在役装置的 HAZOP分析 , 可以查找 遗留的设计缺陷 和现场生产运行管理的 漏洞，提高在役装置的安全水平。 HAZOP分析结果如果用于操作规程、异常处置标准的编制，可以 提高可操作 性和异常处置的准确性 ，从而确保生产装置平稳运行，保证产品质量，降低 生产成本。 落实直线组织职责，提高工艺、设备、运行等管理水平。 在进行 HAZOP的过程中，可以培养和筛选一批工艺安全分析专业人才。 HAZOP分析结果还可作为员工的辅助培训教材。 HAZOP的优势与局限 - HAZOP的益处的益处 可以在工厂运行周期内的任何时间段进行 p 项目建议书编制阶段的方向性分析。 p 可行性研究阶段的确认性分析。 u在 设计阶段 （设计审查前）进行的全面分析。 p 对建设阶段出现的 设计变更 进行的小型分析。 p 在工厂完工后进行的试生产前的分析。 u在工厂生存期限内进行的 定期分析 。 HAZOP的优势与局限 - HAZOP的益处的益处 HAZOP的优势与局限 -局限性局限性 假定设计对于正常工况是正确的。 要求有准确的资料或图纸。 分析易跑题 。 定性而不定量 。 有时一个严重的危险将涉及到系统几个部分之间的相互作 用，在这种情况下可能需要用故障树分析等技术进行更详 细的研究 任何一种分析工具都不可能保证所有的危险或可操作性问 题都能识别， HAZOP分析也是如此。 HAZOP分析的成功很大程度上依赖于分析小组领导的能力 和经验以及小组成员之间的知识、经验和合作。 HAZOP只考虑出现在设计描述中的部分。不考虑那些在描 述中没有出现的行动和操作。 三、 HAZOP分析步骤介绍 分析 题 目 ： 表 页 ： 图纸编 号： 修 订 号： 日期： 小 组 成 员 ： 会 议 日期： 分析部分： 设计 目的： 序号 引 导词 参数 偏离 原因 后果 现 有措施 建 议 1 2 HAZOP分析报告形式 认识几个 HAZOP分析常用名词 节点 节点是在流程图中所对应实际过程的一个位置，在该位置 上 可以通过施加偏离进行安全分析。 或者解释为，节点是一个点，在该点上的过程参数能够识别 HAZOP评价意图。节点一般由组长在 HAZOP团队会议之前选定。 节点的例子有： 从一个过程向另一个过程输送物料的管道； 一个储罐。 参数 参数是有关过程的，用来描述它的物理、化学状态或按 照什么规律正在发生的事件。 参数分为具体参数和概念参数两类： 具体参数：例如，压力、温度、液位、流量、组成、转速、时间等 ； 概念参数：例如，反应、混合、汽化、结晶、精馏、吸收、萃取等 。 意图 意图解释为系统在该节点上期望如何操作。它提供了一 个参考点以便施加偏离。 引导词 引导词是一个简单的词或词组，用来限定或量化意图， 并且联合参数以便得到偏离。 常见的引导词有：无、增加、减少、部分、异常、伴随、逆向 、 早、晚、超前、迟后等。 偏离 偏离是对评价意图或设计意图的偏离，它们是通过系统 地使用引导词对每一个节点的每一个参数加以组合得到有实 际意义的偏离。 例如：增加温度温度过高； 减少流量流量过小； 异常反应反应异常。 认识几个 HAZOP分析常用名词 原因 原因是偏离发生的缘由。 原因可以是：设备失效、人为失误或外部事件。 不是所有可 能的偏离都有实际意义。 后果 后果是偏离所导致的结果。 例如：储罐压力超高导致有毒物料的释放。 安全措施 在所评价位置的防止措施或减缓措施以及管理系统，该 措施减少了偏离发生的概率或减缓了后果的严重度。 常见的安全措施有：安全阀；报警系统；阻火器；爆破片。 建议 安全措施的行动用来防止或减缓一个偏离的后果，或特 殊的偏离评估所需要的进一步的信息。 认识几个 HAZOP分析常用名词 HAZOP分析的三大步骤 搜集资料 开讨论会 编写报告 定义 准备 分析 文档和跟踪 HAZOP分析步骤 确定分析范围和目标； 确定职责； 选择分析小组 （ 5-7人 ）； 组长 记录员 组员 HAZOP会议组长 近期 5次以上组长经历；有综合专业特长和实 际工作经历；善于启发集体智慧；善于把握分析 深度和进度；善于启发和把握评价的客观性和真 实性 。 从他人的立场看问题； 奉献真诚的感激和赞扬； 给予巨大的热情和动力； 尊重他人； 批评决不能过分； 给人们以好的声誉； 保持乐观和公平的意识。 HAZOP会议组长职责与任务 1. 预先提出会议计划时间表，并且得到项目经理的批准，按照项目经理的要求 提出评价预算。 2. 组织（安排）会议的地点、日期、时间和餐饮（茶点服务、午餐等）； 3. 为评价提供识别、获取和复制必要的图纸和文档，分发给每一个成员（图纸 和文档从项目经理处获得）； 4. 组织必要的硬件设备和软件（投影仪、实时计算机投影仪、阅读设备等）； 5. 选择分析节点，与项目经理一起选定； 6. 主持 HAZOP会议的所有议程； 7. 在把握时间进度的前提下，确保充分的技术审查； 8. 在会议期间，提出子会议或研讨建议，以便从技术和会议安排的观点讨论特 定的更有成效的问题。 9. 给项目经理准备和提交初步的草稿（送批稿）和最终 HAZOP审查报告，包 括从准备和草稿（送批稿）报告到最终报告的注解内容； 10. 专心主持所有评价会议； 11. 每天的 HAZOP会议结束后检查工作报告的技术上的正确性； 12. 在会议上和会议外指导 HAZOP纪录员的工作； 13. 在传达和复审 HAZOP会议时提供专家意见； 14. 帮助项目经理准备和完成 HAZOP复审的补遗报告，该报告是有关建议和解 释 或关闭（消除）的补遗； 15. 使得 HAZOP评价与公司的研究、风险基本原理和保护方法具有一致性。 记录员职责与任务 1. 在每一次会议之前，提供 HAZOP审查会议的节点列表 和工作单； 2. 以分列单的方式记录 HAZOP审查讨论的要点； 3. 专心参加所有审查会议； 4. 帮助组长准备初稿、草稿（送批稿）和最终 HAZOP报 告的打印件； 5. 检查拼写、词语、将每一个报告的设备目标数、流体组 分、测量单元等列表，特别是建议措施； 6. 订购并且安排会议餐饮。 记录员必须具备专业知识和经验。 项目经理、工艺、设备、自控工程师职责与任务 1. 组织 HAZOP评审（获得所需的支持、经费、选择和通知团队成员等 ）。过程危险分析项目的审查通常应当包括在项目设计成本的一部 分（例如，项目联合预算申请）或在役装置的操作成本的一部分； 2. 选择团队人员并且保证他们出席所有审查会议； 3. 向组长提供所需要的准确 /最新的图纸和说明文本； 5. 专心参加所有审查会议； 6. 在审查会议之前提供项目的知识、过程系统或装置设计专家意见和 公司的策略。在具体审查中，提供节点的设计意图和过程条件与限 制。审查报告中应当提供过程的说明； 7. 在审查会议中，对于已经找到的任何将会成为直接严重威胁生命的 恶兆事项 ，立即使用公司的变更管理规程给出校正措施（行动）； 8. 让管理层知道审查活动和结果，作为日常公司的（安全）策略和实 践的需要； 9. 审查、评议和批准 HAZOP报告的初稿、草稿（送批稿）和最终文件 ； 10. 与管理层一起定义审查报告的分配； 11. 发布和分配 HAZOP报告的初稿、草稿（送批稿）和最终文件； 12. 坚持到底执行所识别的行动项目作为分析审查的（必不可分的）部 分。获得建议措施的解答或关闭（完成）。准备和发布任何 HAZOP 补遗报告文本、建议解决方案或关闭（完成）。 操作方代表职责与任务 1. 专心参加所有审查会议； 2. 为审查会议提供操作知识、策略、规程和装置的实践； 3. 在审查会议期间负责装置的操作讨论； 4. 识别装置现场的任何在设计图中尚未标识的改变； 5. 识别维修关心的问题和要求； 6. 当有需要时，验证设备目标数量； 7. 当有需要时，审查和评议报告的初稿和草稿（送批稿） 。 “ 操作方代表的职务必须是班组长以上，有 控制室和现场操作经验的代表。 ” 风险工程或安全代表职责与任务 1. 专心参加所有审查会议； 2. 为会议提供失去预防的知识和公司失去预防和环境（保 护）策略及实践； 3. 确认公司可接受风险和保护方法的基本原理； 4. 在审查会议中负责失去预防问题的讨论； 5. 当讨论需要时，提供可用于本装置近期事故的知识； 6. 对过程安全管理目标提出建议，对会议提供帮助； 7. 当有需要时，审查和评议报告的初稿和草稿（送批稿） 。 （当有需要时特邀参加评审） 补充的团队成员职责与任务 1. 当需要时，由项目经理安排参加审查会议； 2. 为了回答个别代表的问题提供策略和装置实践知 识； 3. 在审查会议中负责讨论； 4. 当有需要时，审查和评议报告的初稿和草稿（送 批稿）。 定义 准备 分析 文档和跟踪 HAZOP分析步骤 制定分析计划； 收集数据； 商定记录形式； 估算时间； 安排时间进度表； 进度表 技术资料 进度 时间 内容 确定 HAZOP进度时间表（举例） HAZOP审查所需基本技术资料 1.带控制点的工艺流程图 PID（管道及仪表图 ）。 2.系统设计原理和过程说明书。 3.防火和防爆系统图或分布图（火焰和漏气检测 /报警， 被动和主动的保护设施）。 4.货物的化学与物理性质，特别是危险物料（原油的油 气比，物料安全数据表等）。 5.操作规程（包括开车或停车）以及维修规程。 6.工艺流程图（ PDF）和物料与能量平衡。 7.管线和材料说明书（如果在其它处没有指出）； 8.火炬、排放和排液集总图； 9.仪表基本原理（就地 /遥控、硬件的 /数据总线、失效 模式、模拟 /数字、紧急报警等）； 10.公用工程说明书和可靠性（供电、供水等）； 11.在役或相似装置的历史事故。 H A Z O P 审 查 所 需 详 细 资 料 1. 带控制点的工艺流程图（管道及仪表图），用施工建设时的图纸检验在役装置。 2. 设备和主管线分布平面图和适当的断面图，包括表面排水分布图。 3. 带报警顺序和跳闸设置的原因和影响图（ SAFE安全图）。 4. 最终版本的带控制点的工艺流程图（管道及仪表图）。 5. 系统设计原理和过程说明书。 6. 防火和防爆系统图或分布图（火焰和漏气检测 /报警，被动和主动的保护设施）。 7. 货物的化学与物理性质，特别是危险物料（原油的油气比，物料安全数据表等）。 8. 操作规程（包括开车或停车）以及维修规程。 9. 工艺流程图（ PDF）和物料与能量平衡。 10. 电的危险区域图。 11. 有关紧急停车（ ESD）隔离和排放能力包括集总管、排放口和火炬的全部说明和系 统设计计算。 12. 设计资质和所有安全阀、爆破片等基本计算。 13. 腐蚀的监测和防护系统； 14. 所有工厂项目包括厂方项目的工程设计数据表； 15. 仪表和控制阀数据表； 16. 管线和材料说明书（如果在其它处没有指出）； 17. 火炬、排放和排液集总图； 18. 电信号线图； 19. 仪表基本原理（就地 /遥控、硬件的 /数据总线、失效模式、模拟 /数字、紧急报警等 ）； 20. 在役系统界面显示图； 21. 特殊的分析研究或计算（蒸汽分散作用、爆破压力等）； 22. 周围环境数据（预期的温度、天气、地震等）； 23. 公用工程说明书和可靠性（供电、供水等）； 24. 设计遵循的法规和标准（国家标准、国际标准、他国标准、行业标准等，例如： API, NFPA, ANSI, ASME, NACE）。 25. 人员配备、人员分布、监管配备和疏散路线或计划； 26. 人类功效或人的因素特征（颜色编码、可达性、实际的使用、语言和指导等） 27. 在役或相似装置的历史事故。 HAZOP分析最主要的分析对象是 ： 管道和仪表流程图即 P2#生产分离器 (R91-005)； 监控指标（参数）： 压力 ； 监控标准： 4.5Mpa 4.9Mpa； 岗位工艺异常处置标准（示例） 原因分析 处 置措施 类 型 引用 标 准 责 任 岗 配合 岗 原因一： 压 力表 出 现 故障 发现 超 压 ， 联 系中控，比 较现场 压 力表数据和中控 远传 数据； 判断 集 输岗 中控 岗 确 认现场压 力表 损 坏，中控 联 系 分 队 设备 管理 岗 、 维 修 岗 更 换 更 换 压 力表； 通知 中控 岗 更 换压 力表并做好 记录 ，更新数 据 库 。 执 行作 业 程序 更 换压 力表 标 准操作程 序 分 队维 修 岗 原因二：井口出 现 异常 经 巡 检 站内系 统压 力上升，外 输 流量明 显 增加 500m3以上，可以判断是 井口出 现 异常状况； 判断 集 输岗 中控 岗 立刻通知巡井班。 通知 中控 岗 确 认 井口超 压 原因并 处 理。 执 行其它异常 处 置卡 执 行 井口 超 压 异常 处 置程序 。 巡井 岗 中控 岗 站内集 输岗继续坚 守 现场对设备 流 程运行加密巡 检观测 流程参数 变 化情 况，等到巡井班 处 理完井口 问题 ，站 内运行正常方可离开。 当 压 力 5.2Mpa时 ， 应 点燃火炬，打 开相 应 放空 阀 ，泄 压 放空。 判断并 执 行 集 输岗 中控 岗 岗位工艺异常处置标准（示例） 原因三： PV1301出 现冻 堵且不 严 重 冻 堵不太 严 重的 话 ，加大甲 醇的加注量， 对 管 线进 行解 冻 判断 集 输岗 中控 岗 可采取在低温分离器 处对 气 体 进 行手 动 放空，减少 B物流 进 入 换热 器的量，以此减少 对 物流 1的 换热 ，保持 A物流的温度不致 于太低 执 行 集 输岗 中控 岗 适当的开打 PV1301的开度， 减小 节 流效 应 ，提高气体温度 执 行 集 输岗 中控 岗 打开 PV1301的旁通 阀 Q1303。 执 行 集 输岗 中控 岗 关 闭 Q1304、 Q1305 执 行 集 输岗 中控 岗 原因四： PV1301出 现冻 堵且非常 严 重