危险和可操作性分析内容

2危险和可操作性（HAZOP）2.1HAZOP分析方法的现状和影响2.1.1HAZOP的内涵HAZOP一词是于20世纪70年代早期由ICI公司建立提出的，其含义是危险与可操作分析（HazardandOperabilityAnalysis,简称HAZOP）。可操作性分析也称为安全操作研究，是以系统工程为基础的危险分析方法。该方法采用表格式分析形式，具有专家分析法的特性，主要适用于连续性生产系统的安全分析与评价，是一种启发性的、实用性的定性分析方法。2.1.2HAZOP的地位HAZOP是一种系统化地分析流程潜在危害的分析方法，并已被证实可应用于石化行业或核工业中的项目概念设计、工程设计、技术改造、现有生产装置、装置维修和研究试验装置中的应用。HAZOP与JHA、专家、设计评审、安全检查的比较见表2-1表2-1HAZOP与各种运用方法的比较HAZOPJHA专家评审设计评审安全检查适用对象流程对象维修、操作步骤所有对象所有对象现场设备、环境、行为等严谨程度严谨不太严谨不严谨严谨，受检查表质量影响严谨是否结构化是是否，随意性很强是，受检查表质量影响是能否保证全面性能不能不能可能，受检查表质量影响不能寻找危害的思路逻辑、因果关系分解识别类比、相似性类比、相似性观察、类比2.1.3HAZOP方法应用现状HAZOP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。这也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。在我国，危化品建设项目的验收前评价，建议以安全检查表的方法为主，尽可能以危险和可操作性研究法（HAZOP）为辅。2.1.4HAZOP方法介绍该方法是由有经验的跨专业的专家小组对装置的设计和操作提出有关安全上的问题，共同讨论解决问题的方法。主流HAZOP分为传统HAZOP和基于模型的HAZOP（Model-basedHAZOP）。传统技术常用的形式有三种，即引导词方式（GuideWordApproach）、经验式（Knowledge-BasedHAZOP）和检查表式（Checklist）。而基于模型的HAZOP则是今年来随着计算机工具的发展而兴起的一种基于各种不同数学模型的辅助手段。1.基于引导词的HAZOP将连续的工艺流程分成许多片段，根据相关的设计参数指导词，对工艺或操作上可能出现的与设计标准参数偏离的情况来提出问题，组长引导小组成员寻找产生偏离的原因，如果该偏离导致危险发生，小组成员将对该危险做出简单的描述、评估安全措施是否充分，并可为设计和操作推荐更为有效的安全保障措施。如此对设计的每段工艺反复使用该方法分析，直到每段工艺或每台设备都被讨论过后，HAZOP分析工作才算完成。根据标准引导词，结合适当的参数，根据引导词和参数结合得到的合理的意义，针对装置的某段提出问题。2.经验式HAZOP此种方式的HAZOP则主要依托原有经验对复用项目的相关及改变部分做HAZOP研究。此方法在一定程度上脱离引导词，依靠HAZOP主持人的经验引导。此种方法可克服一些引导词方式HAZOP的缺点，如：费时。同一装置的HAZOP研究如采用经验式HAZOP则用时可以缩短到原来的三分之一。3.检查表式HAZOP由有经验的专业人员列出需要检查的项目，再派出检查人员针对被检查的区域逐项回答检查表上的问题，并根据分析结果提出改进意见。此种HAZOP方法是最简单的最易执行的方法，可广泛用于设计的各个阶段，但较多的用于项目的前期工作阶段（如工艺包设计阶段），根据所用物料的危害性质，确定在设计中要重视的潜在危害。但此方法仅局限于已设计好的检查项目，容易产生遗漏。4.基于模型的HAZOP基于模型的HAZOP主要基于不同的数学模型，通过计算机辅助的手段进行自动分析，达到减少人为错误，节约时间提高效率的目的。其中符号有向图SDG（signeddirectedgraph）模型较为常用。SDG是描述大规模复杂系统的一种有效方式，通过节点和有向支路表示了系统变量或局部之间的因果影响关系，近年来，关于SDG的研究已经成为热点并已取得许多成果，特别是在安全分析领域得到了重要的应用，其中的核心问题是推理方法及其效率。本次设计主要采用的就是基于引导词的HAZOP分析方法2.1.5HAZOP的使用范围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。在连续过程中，分析的对象确定为管道。在间歇过程中，分析的对象是主体设备，如反应器等。通过HAZOP分析，能够发现装置中存在的危险，根据危险带来的后果明确系统中的主要危害；对于在装置的工艺过程及设备中存在的危险及应采取的措施会有透彻的认识。2.1.6HAZOP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。它只是识别技术，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，可提供满足法规要求的安全保障，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，因此应将分析结果全部告知操作人员和安全管理人员。2.2HAZOP分析方法的主要内容2.2.1HAZOP术语（1）分析节点指具有确定边界的设备单元，对单元内工艺参数的偏差进行分析。（2）操作步骤间隙过程的不连续动作；可能是手动、自动或计算机自动控制的操作。（3）引导词用于定性或定量设计工艺指标的简单词语。（4）工艺参数与过程有关的物理和化学特性。（5）工艺指标确定装置如何按照希望的操作而不发生偏差。（6）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”。（7）原因发生偏差的原因。（8）后果偏差所造成的结果。（9）安全措施工程系统或调节控制系统。（10）补充措施修改设计、操作规程，或者进一步进行分析研究的建议2.2.2分析节点划分对于连续的工艺操作过程，HAZOP分析节点为工艺单元；而对于间歇操作过程来说，工艺单元是指具有确定边界的设备单元；操作步骤是指间歇过程的不连续动作，或者是由HAZOP分析组分析的操作步骤对于连续工艺过程，分析节点划分的基本原则如下：一般按照工艺流程进行，从进入的PID管线开始，继续直至设计意图的改变，或继续直至工艺条件的改变，或继续直至下一个设备。上述状况的改变作为一个节点的结束，另一个节点的开始。2.2.3偏差确定方法偏差＝引导词+工艺参数。常用的引导词，见表2-2表2－2HAZOP常用引导词表引导词含意NONE空白设计或操作要求的指标和事件完全不发生；如无流量。LESS低（少）同标准值相比，数值偏大，如：温度、压力。MORE高（多）同标准值相比，数值偏小；如温度、压力值偏低PARTOF部分在完成既定的功能的同时，伴随多余时间发生；ASWELLAS伴随只完成既定功能的一部分，如组分的比例发生变化。无某些组分REVERSE相逆出现和设计要求完全相反的事或物，如流体反向流动OTHERTHAN异常出现和设计要求不相同的事或物。常用的HAZOP分析工艺参数，见表2-3表2-3常用的HAZOP分析工艺参数流量时间次数混合压力组分粘度副产（副反应）温度PH值电压分离液位速率数据反应2.2.4分析的内容包括原因、后果、保护措施、建议措施。（1）原因：指引起偏差发生的原因。（2）后果：指偏差造成的后果。（3）保护措施：指设计的工程系统或调节控制系统。（4）建议措施：指修改设计、操作规程，或者进一步进行分析研究的建议等。HAZOP分析可以分为以下四种方法：（1）原因到原因分析法在原因到原因的方法中，原因、后果、安全保护、建议措施之间有准确的对应关系。特点：分析准确，减少歧义。（2）偏差到偏差分析法对某个偏差所列出的所有原因并不一定产生所列出的所有后果，即某偏差的原因／后果／保护设施之间没有对应关系（3）只有异常情况的HAZOP分析表表中包含那些分析组认为原因可靠、后果严重的偏差。优点是分析时间及表格长度大大缩短，缺点是分析不完整。（4）只有建议措施的HAZOP分析表只记录分析组作出的提高安全的建议措施。能最大地减少HAZOP分析文件的长度，节省大量时间，但无法显示分析的质量。2.2.5HAZOP分析需要将工艺图或操作程序划分为分析节点或操作步骤，然后用引导词找出过程的危险，识别出那些具有潜在危险的偏差，并对偏差原因、后果及控制措施等进行分析。一般的原则为：（1）每个偏差的分析及建议措施完成之后再进行下一偏差的分析；（2）在考虑采取某种措施以提高安全性之前应对与分析节点有关的所有危险进行分析。整个HAZOP的实施过程包括以下几方面：①分析的准备；②HAZOP分析；③编制分析结果报告；④行动方案落实偏差偏差原因后果安全保护建议措施准备态度会议组织知识/经验HAZOP分析经验分析资料(PID,PFD)分析组进行HAZOP分析分析结果文件分析结果处理/实施表格图2-4整个HAZOP的实施流程图分析的准备（1）定义目标与范围①评估节点最好在PID图上定义；②评估时的设计状态，用定义PID版次状态来表示；③影响程度和应考虑的邻近工厂；④评估程序包括采取的行动和最终的报告；⑤涉及对邻近或相关工厂的整体评估的准备。HAZOP分析进度表依赖于：①项目执行的日期；②可用的文件；③可用的人力资源。（2）获取必要的资料<1>准备用于控制HAZOP项目实施的项目管理资料：项目工作计划；HAZOP分析项目的目标和策略；项目管理实施细则；HAZOP分析项目实施程序；培训材料、会议记录管理、资料管理等。<2>二是需要企业提供的技术资料：工艺仪表流程图（PID）；工艺流程图（PFD）；装置设计工艺包；装置工艺技术规程；装置安全技术规程；装置岗位操作规程；平面布置图；工艺介质数据表；设备数据表；管道数据表；安全附件资料；装置操作与维护手册；历次事故记录；当地天气状况数据。表2-5一般工艺过程（间歇、连续化）的HAZOP分析所需资料常规间歇反应过程PLC等控制的间歇反应过程连续反应过程基础数据√√√工艺√××操作规程√√√计算机程序、逻辑图×√√流程图√√√配管图、设备图√√√过程控制模拟×√√注：“×”不需要，“√”需要(3)选择分析小组对于大型的、复杂的工艺过程，分析组一般由5～7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，3～4人的分析组就可以了。二．HAZOP分析HAZOP分析需要将工艺图或操作程序划分为若干分析节点或工艺单元，分析组对每个节点使用所有引导词依次进行分析，得到一系列结果：（1）偏差原因、后果、保护装置、建议措施。（2）需要更多的资料，才能对偏差进行进一步的分析。HAZOP分析过程中重要操作如下：<1>划分节点时应注意以下因素：①单元的目的与功能；②单元的物料；③合理的隔离／切断点；④划分方法的一致性选择节点或操作步骤选择节点或操作步骤解释工艺指标或操作步骤解释工艺指标或操作步骤选择某工艺参数或任务下一个工艺参数使用引导词于工艺参数或任务建立有意义的偏差下一个引导词分析偏差后果（假设所有保护失效）提出措施根据后果、原因及保护估计风险计风险列出偏差的可能原因识别已有避免偏差的保护装置图2-6HAZOP分析流程图<2>HAZOP分析流程图的意义：①一次选择一个节点进行分析；②选择该节点的一个工艺参数；③使用引导词建立有意义的偏差；④分析偏差后果、列出可能的原因、提出措施。为尽量减少那些悬而未决的问题，一般的原则为：①在一个偏差的分析及建议措施完成之后再进行下一偏差的分析；②在考虑采取某种措施以提高安全性之前应对与分析节点有关的所有危险进行分析。2.2.6见表2-5表2-5氨回收工艺过程管道的危险和可操作性分析序号偏差原因后果保护措施建议措施冷却水进入塔中E-01换热器的管道1高温度冷却水在温度选择上不符合工艺要求，温度过高；外界环境温度过高；温度显示器因故障显示温度低换热器无法冷却到较低的温度，满足不了工艺中将塔顶气相降到40℃的要求，换热效果差管道上安装有温度显示器在管道上安装高温报警装置；严格选择低温冷却水；加强设备的定期检查、检测低流量冷却水流量供给设置的太小；输送冷却水的泵出现故障；管道中的节流阀开度较小；冷却水中含有杂质，堵塞管道；管道泄漏或破裂定时对管线进行维护和检查在管道上设置流量显示器，并增加低流量报警装置10%的稀氨水进入D102塔顶的管道2低流量流量指示器因故障显示流量高；操作人员设置的稀氨水供给流量太低；输送稀氨水的泵出现故障；管道末端输送压头增加；稀氨水中杂质较多，堵塞管道液相流量太小，塔内填料未能充分湿润，气相与液相配比不当，接触时吸收效果不好管道上安装有流量显示器加强对操作人员的安全教育；加强设备的定期检查、检测；对比塔顶显示温度适当增减流量高温度稀氨水初始供给温度过高；外界环境温度过高；温度显示器因故障显示温度低；管道上安装有温度显示器在管道上安装高温报警装置；加强设备的定期检查、检测V101原料罐液位显示管道3高液位原料罐进料管道的流量大于出料管道上的流量，原料储罐无足够容积；原料储罐液位指示器因故障显示液位低；原料罐底部沉淀物较多，出口管堵死或堵塞原料罐满溢，原料从储罐流出，造成环境污染储罐上装有液位显示器在储罐上安装高液位报警装置；检查储罐中原料的量以保证原料储罐有足够容积；在储罐进料管上装流量控制计与储罐液面进行连锁；加强设备的定期检查、检测汽提塔D101进料管道4高流量进料罐节流阀开度本身较大，进料速度过快；泵的功率过大装置匹配不合适；泵使用时未适当调节节流阀开度；流量指示器因故障显示流量低；操作人员设置的进料流量太高在汽提塔D101内，液体和气体的配比不合适，原料液与水蒸气接触时，汽提效果差，大部分氨未被汽化，而随液相沿塔壁流下，使得塔釜产品为氨浓度大于40ppm管道上安装有流量显示器选择合适的泵，观察进料温度和塔釜液的温度，通过压强显示器调节节流阀开度，控制流量大小；加强对操作人员的安全教育；加强设备的定期检查、检测一个塔顶到另一个塔釜的管道5、10泄漏管道与设备的接触出现松动或腐蚀；外来物体的打击；密封不良；维护失误少量的氨气泄漏到环境中，对环境造成污染；对人的身体健康造成一定的危害定时对管线进行维护安装气体报警装置；确保定时维护和检查氨气输送管线；确区域保通风良好冷却水进入吸收塔塔身的管道6、26低流量冷却水流量供给设置的太小；输送冷却水的泵出现故障；管道中的节流阀开度较小；冷却水中含有杂质，堵塞管道；管道泄漏或破裂对塔身的冷却效果达不到要求，塔内的热量不能及时传递出去，影响气、液两相流接触时的吸收效果定时对管线进行维护、检查在管道上设置流量显示器，并增加低流量报警装置；加强对操作人员的安全教育去离子水进入吸收塔塔顶的管道7、29低流量操作人员设置的去离子水流量太低；管道泄漏或破裂输送冷却水的泵出现故障；管道中的节流阀开度较小；冷却水中含有杂质，堵塞管道管道；管道泄漏或破裂对氨气的吸收效果差，使得氨气未能大部分被液体吸收，而导致从塔顶溢出，造成塔釜的氨水浓度达不到要求管道上安装有流量显示器；定时对管线进行维护、检查在塔顶氨气溢出管道上加流量计，将该气体流量计与去离子水流量计连锁；安装低流量报警装置；加强对操作人员的安全教育；加强设备的定期检查、检测吸收塔中冷却水回收管道8、27低流量冷却回水管道节流阀开度较小；冷却水中还有杂质，堵塞管道高温冷却回水未能及时排除，在设备和管道中积存，对塔身冷却效果降低定时对管线进行维护、检查在冷却回水管道上安装流量显示器，加强检查冷却水进去塔身前后流量显示器的变化经过换热器后进入塔身的回收液管道9、28高流量泵的功率过大；通往塔身管道的节流阀开度过大；流量指示器因故障显示流量低；操作人员设置的进料流量太高管道的流速过快，使得大部分的回流液都重新进入了塔身，氨的回收效率低管道上安装有流量显示器选择合适功率的泵，根据工艺要求调节节流阀大小，增加高流量报警装置；加强对操作人员的安全教育；加强设备的定期检查、检测经过换热器后进入液氨储罐的管道11、30低流量通往储罐管道上的节流阀开度较小；流量指示器因故障显示流量高；回收液中含有杂质较多，堵塞管道；管道泄漏或破裂进入储罐的回收液较少，氨的回收效率较低，成本较高管道上安装有流量显示器根据工艺要求调节节流阀大小；加强对操作人员的安全教育；加强设备的定期检查、检测；增加低流量报警装置，便于工作人员注意调节流量大小换热器的冷却回水管道12、31低流量冷却回水管道节流阀开度较小；冷却水中还有杂质，堵塞管道冷却回水未能及时排除，在换热器中积存，造成换热器的冷却效果降低在冷却回水管道上安装流量显示器，加强检查冷却水进去塔身前后流量显示器的变化塔釜液位显示管道13、16、25高液位塔顶进料流速过快，进料流量加大；塔底排液管道上节流阀开度较小，排液速度较慢；储罐液位指示器因故障显示液位低；塔釜底部沉淀物较多，出口管堵死或堵塞造成气液剧烈混合，使得塔身颤动，影响塔的结构稳定性管道上安装了液位显示器在储罐上安装高液位报警装置，以及液位控制器来增加排液量高压力吸收塔内，填料较密，空隙率较低，气体不容易穿过填料层气速过大会形成液泛；导致塔釜压力增加影响塔身结构和塔的使用寿命管道上安装了压力显示器在储罐上安装高压报警和气体进入自动切断系统从吸收塔塔釜到缓冲罐的管道14、24、34泄漏管道与设备的接触出现松动或腐蚀；外来物体的打击；密封不良；维护失误少量的氨水泄漏到环境中，对环境造成污染定时对管线进行维护加强检查，确保定时维护和检查氨水输送管线高流量塔釜进入缓冲罐的节流阀全开，液体直流而下进入储罐造成储罐高液面，液体从储罐溢出，造成环境污染在管道上安装流量显示器，控制流量大小储罐液位显示及控制管道15、21、33高液位从塔流进储罐的流量较大，储罐无足够容积；液位控制器失效，从储罐排除液体的流量较小；储罐液位指示器因故障显示液位低；储罐底部含有杂质较多，堵塞排液管道储罐满溢，氨水进入环境中，对环境造成污染管道上安装了液位显示器和液位控制器检查储罐中原料的量以保证原料储罐有足够容积；加强设备的定期检查、检测；增加高液位报警装置以及自动切断进料的连锁装置冷却水进入换热器的管道17、32高温度冷却水在温度选择上不符合工艺要求，温度过高；外界环境温度过高；温度显示器因故障显示温度低换热器无法冷却到较低的温度，满足不了工艺中的要求，换热效果差管道上安装有温度显示器在管道上安装高温报警装置；严格选择低温冷却水；加强设备的定期检查、检测低流量冷却水流量供给设置的太小；输送冷却水的泵出现故障；管道中的节流阀开度较小；冷却水中含有杂质，堵塞管道；管道泄漏或破裂定时对管线进行维护和检查在管道上设置流量显示器，并增加低流量报警装置水蒸气进入D101塔釜的管道18低温度界外水蒸气输送压力小于0.4MPa，初始温度较低；节流阀和泄压阀处接触不好，造成局部轻微泄露；温度显示器因故障显示高温度；温度控制器失效，水蒸气输送流量减小塔釜内气相介质温度较低，与液相接触时不能从原料液中汽化出足够的氨气，降低了汽提塔的效率管道上安装有温度显示器和温度控制器；定时对管线进行维护在管道上设置低温报警设备；加强设备的定期检查、检测D101塔釜废液排放管道19低流量管道上的节流阀开度较小，操作人员设置的废液排放流量太低；流量显示器因故障显示高流量；管道内还有较多杂质，造成管道堵塞；管道泄漏或破裂塔釜内的废液不能顺利排出，造成塔釜出现高液位管道上安装有流量显示器；定时对管线进行维护加强设备的定期检查、检测；在管道上设置低流量报警装置；加强对操作人员的安全教育缓冲罐排液管道20、23高流量储罐排液管道上节流阀开度较大，出料速度过快；泵的功率过大装置匹配不合适；泵使用时未适当调节节流阀开度；流量指示器