危险与可操作性分析技术(HAZOP)

.,二、危险与可操作性分析技术(HAZOP),（一）什么是HAZOP技术（二）HAZOP分析方法（三）HAZOP技术的优缺点（四）HAZOP技术发展方向（五）标准化要求,.,（一）什么是HAZOP技术,HAZardandOPerabilityStudy危险与可操作性研究HAZardandOPerabilityAnalysis危险与可操作性分析由英国帝国化学（ICI）公司1974年开发，广泛用于化学工业、核工业，石油化工厂和近海石油钻井平台等领域的安全管理。,.,HAZOP是从分析化工装置的参数、状态可能出现的各种偏离入手，分析这些偏离可能导致的危险后果，从而全面发现安全隐患，采取补救措施（增加安全设施或加强管理）.HAZOP工作小组必须由非常熟悉化工装置的工程技术人员任组长，组员要由有经验的装置操作、工艺、设备、仪表、电气、安全、环境等专业的人员组成。,.,博帕尔（Bhopal）事件,.,博帕尔（Bhopal）事件,.,事故案例：吉林石化分公司双苯厂“11.13”爆炸事故,事故简要经过：2005年11月13日，硝基苯精制岗位外操人员违反操作规程，在停止粗硝基苯进料后，1小时10分未关闭预热器蒸气阀门，导致预热器内物料汽化；恢复硝基苯精制单元生产时，操作人员违反操作规程先开启预热器蒸气阀门加热，后开启粗硝基苯进料泵进料，引起突沸，使预热器法兰松动，空气吸入系统，导致T101塔发生爆炸，并引起连锁爆炸。,事故重要教训之一：安全联锁保护措施不够。,.,爆炸,吉林石化分公司双苯厂“11.13”爆炸事故,.,实施HAZOP分析的必要性,必须在事故发生之前识别出潜在危险！,引发危险事故的原因具有多样性，发生事故的可能性无处不在，无时不有；传统安全设计技术存在缺陷；运行装置存在多种事故隐患,重大事故时有发生,解决之道：对系统进行HAZOP分析,HAZOP分析可以帮助设计人员找到设计方案中的缺陷，提出建议措施，从设计方案上降低系统的风险；HAZOP分析可以帮助生产运行的企业系统、全面地查找潜在事故隐患，并采取措施予以消除；修正操作规程中的缺陷；是企业排查事故，预防重大事故的一种重要方法,.,（二）HAZOP分析方法,1.HAZOP分析方法应用现状能够预期分析、发现问题，将危险消灭在最初阶段是人们最想得到的结果。这就是安全评价所要解决的主要问题。危险与可操作性分析方法以其分析全面、系统、细致等突出优势成为目前危险性分析领域最盛行的分析方法之一。,.,英国石化有限公司制定的健康、安全和环境标准与程序（HSE8）中明确规定在项目设计阶段必须进行设计方案的HAZOP分析；德国拜尔公司1997年制定过程与工厂安全指导中规定，其所属工厂必须进行HAZOP分析并形成安全评估报告；美国政府颁布的高度危险化学品处理过程的安全管理（PSM）法规中也建议采用HAZOP方法对石油化工装置进行危险评估。,.,2.HAZOP分析使用范围,HAZOP分析既适用于设计阶段，又适用于现有的生产装置。同时，对于连续生产过程和间歇生产过程都可以采用HAZOP分析。,.,3.HAZOP分析的作用,（1）尽可能将危险消灭在项目实施早期识别设计、操作程序和设备中的潜在危险，将项目中的危险尽可能消灭在项目实施的早期阶段，节省投资。HAZOP分析组应包括设计者和操作人员等，采用系统分析的研究方法，以便能够识别出设计中存在的潜在危险。HAZOP既适用于新建装置，也适用于在役装置。,.,HAZOP生成的记录，为企业提供危险分析证明，并应用于项目实施过程。HAZOP提供早期的措施与实际采取措施偏差之间的因果关系，以消除或降低风险。HAZOP只是识别技术，不是解决问题的方法。HAZOP不能看做纯粹的设计功能检查。HAZOP的优点是系统检查整套装置，而不是像设计人员那样只检查他们自己感兴趣的区域。,.,（2）为操作指导提供有用的参考资料HAZOP分析为企业提供系统危险程度证明，并应用于项目实施过程。对许多操作，HAZOP分析可提供满足法规要求的安全保障。HAZOP分析确定需采取措施，以消除或降低风险。,.,HAZOP能够为包括操作指导在内的文件提供大量有用的参考资料，因此应将HAZOP的结果全部告知操作人员和安全管理人员。HAZOP可以减少较大比例设计原因和操作原因的事故。,.,4.HAZOP分析方法简介,HAZOP分析是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危害及操作性问题的结构化分析方法，方法的本质就是通过系列的会议对工艺图纸和操作规程进行分析。在这个过程中，由各专业人员组成的分析组按规定的方式系统的研究每一个单元（即分析节点），分析偏离设计工艺条件的偏差所导致的危险和可操作性问题。,.,头脑风暴（BrainStorming）相关的多种专业、具有不同知识背景（装置操作、工艺、设备、仪表、电气、安全、环境等）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。,HAZOP分析方法的基础,.,工艺参数：与过程有关的物理和化学特性，包括概念性的项目如反应、混合、浓度、PH值及具体项目如温度、压力、相数及流量等。偏差：分析组使用引导词系统地对每个分析节点的工艺参数（如流量、压力等）进行分析发现的系列偏离工艺指标的情况；偏差的形式通常是“引导词+工艺参数”。引导词+工艺参数=偏差,基本概念说明：,.,引导词工艺参数偏差NONE（空白）FLOW（流量）NONEFLOW（无流量）MORE（过量）PRESSURE（压力）HIGHPRESSURE（压力高）ASWELLAS（伴随）ONEPHASE（一相）TWOPHASE（两相）OTHERTHAN（异常）OPERATION（操作）MAINTENANCE（维修）,工艺参数,基本概念说明：,.,安全措施：指设计的工程系统或调节控制系统，用以避免或减轻偏差发生时所造成的后果，分为：硬件控制措施（如报警、联锁、安全阀、爆破片等）；软控制措施（取样分析、巡检、作业许可等）。建议措施：修改设计、操作规程、或者进一步进行分析研究（如增加压力报警、改变操作步骤的顺序）的建议。,基本概念说明：,.,HAZOP分析示例,氨与磷酸混合反应生成磷酸氢二铵（DAP）HAZOP分析,.,DAP工艺流程简图,.,分析节点：DAP反应器；设计工艺指标：在一定的温度和压力下搅拌反应；选择引导词：NO（空白）；工艺参数：搅拌；偏差：空白+搅拌=无搅拌；后果：未反应的氨带入DAP贮槽并释放到封闭的工作区域。,.,原因：,搅拌器电动机故障；搅拌器机械联接故障；操作人员未启动搅拌。安全保护：定期维护氨检测器和报警器。,.,建议措施：,考虑安装反应器无搅拌时的报警停车系统；确保工作区域通风良好，或者使用封闭的DAP贮槽。,.,DAP工艺过程HAZOP分析结果表（部分）,.,特点之一：“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（BrainStorming）,.,特点之二：“引导词激发创新思维”,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（ASWELLAS）相（PHASE）两相早（EARLY）操作（OPERATION）操作超前,引导词参数偏离,.,是,是,是,是,是,否,否,否,否,否,特点之三：“系统化与结构化审查”,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,系统化审查步骤示意图,T.克莱兹（1999）,.,特点之三：“系统化与结构化审查”,“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）,引导词偏离双向分析,偏离是故障传播的推动力,查找事故的完整传播路径,.,发起阶段,准备阶段,会议阶段,报告编制与分发,建议项跟踪落实,工作范围报告的编制要求各参与方的职责组建分析团队,所需时间估计工作日程安排准备图纸文件会议召集/行政准备（会议室等）,团队会议危害识别及建议记录会议内容,报告起草报告审阅报告分发,行动计划跟踪完成建议项说明完成情况的记录,人工HAZOP分析步骤,.,（1）选择分析小组,对于大型的、复杂的工艺过程，分析组一般由57人组成较为理想，包括设计、工艺或工程、操作、维修、仪表、电气、公用工程等。对相对较小的工艺过程，34人的分析组就可以了。HAZOP组长、工艺技术人员和设备技术人员的职责：,5.HAZOP分析过程,.,HAZOP组长,是所分析装置设备的管理者；小组领导的职责是：明确组员的职责；与工厂其他相关部门进行协调；保持小组的分析工作的方向；控制工作进度；实施质量检查和数据的审核；停止和提交已完成的项目。,.,工艺技术人员,装置HAZOP分析节点的划分；确定系统和设备的工艺操作条件；根据设备的工艺条件、环境、材质和使用年限等评价失效机理的类型、敏感性和对设备的破坏程度。,.,设备技术人员,职责是确定设备的条件数据和历史数据；提供所需的装置和设备的设计数据和规范；提供对必要的历史检测数据的比较；分析偏差的设备方面的原因、后果和措施等。,.,(1)工艺流程图（PFD）；(2)管道和仪表图（P在生产运行阶段实施HAZOP分析，可以减小操作失误或由于操作失误而导致的损失；可以全面识别和分析工厂潜在的事故；完善针对潜在重大事故的预防性安全措施，相当于把安全防线提前。,全面系统提升企业生产的安全性,.,HAZOP分析的效益（续）,英国ICI执行HAZOP分析的效果,.,设计阶段实施HAZOP分析的效益,HAZOP分析是识别危险并将预防措施结合到设计中去的极好工具，设计阶段也是开展HAZOP分析的最佳时机；设计阶段实施HAZOP分析，提高了工艺装置的本质安全性，最大程度地符合设计意图的要求；HAZOP分析也涉及可操作性问题，有助于新建装置顺利开车，缩短达到设计产能的时间；在设计阶段实施HAZOP分析，发现任何问题都可以在图纸上进行修改，可以显著节约资金；在设计阶段实施HAZOP分析可以为编写高质量的操作规程提供完整可靠的信息；HAZOP分析报告包含了工艺系统可能出现的各种事故剧情，以及相关的工艺系统危害及其控制方法。是操作人员的安全培训最佳材料。,.,生产运行阶段实施HAZOP分析的效益,（1）定期实施HAZOP分析，明确装置潜在危险的重点部分，使企业的安全监管能够更加结合装置的实际，明确监管目标，突出监管重点，提高安全监管效率；（2）HAZOP分析提出了有效的、可行的安全措施和可操作性改进建议，减少了装置运行的故障，减少了非计划停车的次数，提高了装置运行的可靠性、提高了产品质量，从而降低生产成本，获得竞争优势。（3）高质量的HAZOP分析结果相当于提出了装置系统较为全面的事故预案。当预测的事故剧情真正发生时，企业的管理人员和员工心中有数，迅速分辨事故原因，有效应对事故（4）HAZOP分析是企业变更管理的基础。变更管理的一项重要任务是对变更实施危险审查，提出审查建议措施，这正是HAZOP分析的强项。,.,生产运行阶段实施HAZOP分析的效益,（5）在HAZOP分析活动中，企业管理人员、技术人员和操作/维修人员可以充分了解工艺系统的原理及其设计意图，提高员工技术水平。（6）国外经验表明，认真实施HAZOP分析，还可以提升员工参与过程安全管理的积极性，可以改善企业管理层与社会公众和本企业员工的关系；（7）HAZOP分析可以帮助企业识别影响产品产量或质量的原因并得到改进方案；（8）HAZOP分析的结果，既包括装置危险信息，又包括与员工相关的可操作性信息，是进行员工安全培训和技术培训的最佳教材之一。,.,7.HAZOP风险评估,作为隐患辨识的主要方法，HAZOP分析可以找出装置在设计中存在的隐患。而随着风险技术发展，将风险矩阵应用于HAZOP分析成为了可能，并形成了一种新的分析方法HAZOP风险评估。利用事故的后果严重等级和事故发生频率等级在57风险矩阵中计算事故的风险等级。,.,（1）确定事故后果等级,后果等级分类表,.,.,（2）确定事故频率等级,）不考虑保护措施的事故频率（Fu）事故频率（Fu）由初始原因事件频率和促使原因事件发展为后果事件的条件事件发生的概率决定。事故频率（Fu）计算如下：Fu=FP1P2式中Fu事故发生的频率；F初始原因事件频率；P1、P2条件事故发生的概率;(条件1,条件2,),.,）考虑保护措施的事故频率（Fm）,保护措施是指可以独立的行使安全保护功能而不受其他保护措施失效影响的安全保护措施：自动行动的安全联锁系统基本控制、报警系统安全仪表系统固有的安全设计特征操作人员的干预压力释放系统公众紧急响应工厂紧急响应常用的保护措施及失效概率统计数据下表：,.,常用的保护措施及失效概率统计数据,.,保护措施总失效概率（TPFDTotalPFD）：TPFD=PFD1PFD2事故频率（Fm）计算如下：Fm=FuTPFD式中Fm考虑保护措施的事故频率；Fu不考虑保护措施的事故频率；TPFD保护措施总失效概率。,.,）事故频率等级分类,事故频率等级（L）分类表,.,（3）确定事故风险等级,风险是事故后果严重程度与发生频率的结合。只考虑被动安全防护的潜在风险（RRu）；同时考虑保护措施和被动安全防护的剩余风险（RRm）。结合确定的事故后果等级和事故频率（Fu或Fm）等级，在如下图所示57风险矩阵中就可以查出事故的潜在风险和剩余风险。,.,风险等级矩阵图,微后果,很高后果,低后果,中后果,高后果,.,（4）风险分析,风险等级说明,.,（5）HAZOP风险分析表格形式,事故风险分析表,.,.,.,1.HAZOP技术的优点,通过对工艺危险进行系统而有序的审查，树立更完整的危险意识；协助管理人员的风险决策；提高安全业绩，减少对公众、员工、资产和环境的风险；确保符合法律法规；最大程度上减少生产经营的中断；为寻求提高运行可靠性、减少故障、提高产品质量的机会提供论据；改善与公众和员工的关系。,（三）HAZOP技术的优缺点,.,对新装置：,预测危害并将预防方法结合到设计中去的极好工具；提高工艺装置按照设计意图进行运行的可能性；顺利开车，缩短达到设计产能的时间；减少设计和开车后费用高昂的设计修改；为编写操作程序提供完整可靠的信息；使所有人员对工艺做到更好的了解。,.,2.HAZOP成功的依赖因素,对资料和数据把握的正确性；HAZOP组长的经验和洞察能力；分析小组运用HAZOP方法识别偏离、原因及