設(shè)計階段的HAZOP總體分析

1、設(shè)計階段的HAZOP總體分析1目錄一、關(guān)于HAZOP的一些信息二、SEI開展HAZOP分析的情況三、為何進行HAZOP分析？四、為何要在設(shè)計階段進行HAZOP分析？五、設(shè)計階段的工藝安全分析六、設(shè)計階段HAZOP分析的策劃七、設(shè)計階段HAZOP分析程序的主要內(nèi)容2一、關(guān)于HAZOP的一些信息十多年來我們經(jīng)歷過的多個大型合資項目，每個項目都進行HAZOP分析。有些合資項目把完成安全分析作為項目一個重要的里程碑，與進度款的支付掛鉤。一般情況下，業(yè)主規(guī)定所有裝置、公用工程及輔助設(shè)施都要進行HAZOP分析。HAZOP分析在基礎(chǔ)設(shè)計的后期和詳細(xì)設(shè)計階段進行?；A(chǔ)設(shè)計階段的HAZOP分析主要針對主流程，詳

2、細(xì)設(shè)計階段的HAZOP分析主要針對包設(shè)備和重大的變更。3二、SEI開展HAZOP分析的情況2001年中海殼牌CSPC項目，SEI作為PMC的一方，與業(yè)主和合作方進行了深入的合作。參與起草HAZOP程序、進行HAZOP活動策劃及開展活動。SEI對HAZOP有了深入的了解。SEI在SECCO、揚巴、福建乙烯工程等大項目上深入介入HAZOP分析工作。從2002年至今，僅在中石化系統(tǒng)內(nèi)，SEI組織或主持了近50個項目的HAZOP分析。SEI目前有十多人可以主持HAZOP分析。4Independent 獨立的Formal 正式的Systematic 系統(tǒng)的Critical 臨界的、批判的Comprehe

3、nsive 全面的Capture experience 抓住經(jīng)驗Foresee the expected 預(yù)見意料事件Foresee the unexpected 預(yù)報意外事故5三、為何進行HAZOP分析？大量的工藝安全事故，需要一個健壯的分析方法（HAZOP），具有以下特點：6四、為何要在設(shè)計階段進行HAZOP分析？-洋蔥模型SEI四、為何要在設(shè)計階段進行HAZOP分析？-洋蔥模型7SEIP&ID圖四、為何要在設(shè)計階段進行HAZOP分析？-洋蔥模型8從里到外：1.工藝設(shè)計2.基本工藝控制3.報警，操作人員干預(yù)4.自動執(zhí)行的安全儀表系統(tǒng)（SIS）或緊急停車系統(tǒng)（ESD）5. 泄放設(shè)施6. 物理

4、防護7. 應(yīng)急響應(yīng)（水噴淋、應(yīng)急預(yù)案）四、為何要在設(shè)計階段進行HAZOP分析？-洋蔥模型9根據(jù)我們的經(jīng)驗：目前先進的、具有國際水平的工藝裝置基本上采用了洋蔥模型的防護策略。P&ID圖幾乎包含了洋蔥模型的所有安全措施。顯示了所有的設(shè)備、管道、工藝控制系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、物料互供關(guān)系、設(shè)備尺寸、設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、管線尺寸、材料類型和等級、安全泄放系統(tǒng)、公用工程管線等關(guān)于工藝裝置的關(guān)鍵信息。HAZOP分析最主要的分析對象是管道和儀表流程圖即P&ID。通過分析P&ID,幾乎可以分析所有安全措施的充分性檢查強制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在設(shè)計中的執(zhí)行和落實情況。四、為何要在設(shè)計階段進行HAZOP分析？-全面檢查設(shè)計的

5、安全設(shè)施10四、為何要在設(shè)計階段進行HAZOP分析？-費用方面工藝裝置的建設(shè)階段：（預(yù)可研）可研工藝包設(shè)計（總體設(shè)計）基礎(chǔ)工程設(shè)計詳細(xì)工程設(shè)計施工試車（單機、聯(lián)動）投料開車運行11四、為何要在設(shè)計階段進行HAZOP分析？-費用方面1213五、設(shè)計階段的工藝安全分析SEI3次141、本質(zhì)工藝安全分析本質(zhì)安全概念或理念： 本質(zhì)安全的裝置主要靠基本的物理和化學(xué)特征，即化學(xué)品的數(shù)量、性質(zhì)和操作條件等來預(yù)防人員傷害、環(huán)境破壞和財產(chǎn)損失，而不是單純依靠控制系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)、報警和操作程序來阻止事故的發(fā)生。即：強化（Intensification）：替代（Substitution）:循環(huán)水系統(tǒng)用次氯酸鈉而不是

6、氯氣減弱（Attenuation）限制影響（Limitation of Effects）簡化或容錯（Simplification/Error Tolerance） 15本質(zhì)安全一些例子：工藝過程使用更少的危險物質(zhì)。對反應(yīng)器的攪拌系統(tǒng)進行改進，使反應(yīng)物料混和更充分，反應(yīng)更易于進行，從而大大減小反應(yīng)器的尺寸。盡量減小精餾系統(tǒng)回流罐和再沸器的尺寸。使用不影響操作但可以大大降低持液量的塔內(nèi)件。盡量減少塔底直徑從而減少塔底物料量。減少中間物料的儲量。1、本質(zhì)工藝安全分析使用更溫和的工藝條件：低溫低壓代替高溫高壓；低溫儲存系統(tǒng)；催化劑作用。保持足夠的安全距離：工廠與社區(qū)的安全距離；辦公區(qū)域與危險工藝之間的

7、距離。氣相反應(yīng)代替液相反應(yīng)。161、本質(zhì)工藝安全分析171、本質(zhì)工藝安全分析-舉例1某大型工藝裝置79個發(fā)現(xiàn)的分布情況181、本質(zhì)工藝安全分析-舉例1SEI某大型工藝裝置79個發(fā)現(xiàn)的分布情況19191、本質(zhì)工藝安全分析-舉例2問題：1.冷卻水喪失，2.熱介質(zhì)繼續(xù)供再沸器，塔頂餾出物無法冷凝，3.塔超壓，安全閥起跳，大量物料排往火炬?；鹁婺芰τ邢藁蚴苤萍s。如何解決？123SEI201、本質(zhì)工藝安全分析-舉例2（1）更加安全可靠的循環(huán)水系統(tǒng)（3）設(shè)計能力足夠大的火炬系統(tǒng)（4）安全儀表系統(tǒng)（SIS）進行切斷（2）根據(jù)物性和操作條件改進工藝設(shè)計SEI211、本質(zhì)工藝安全分析-舉例3盡量降低工藝設(shè)備的物

8、料量SEI22液相反應(yīng)器改氣相反應(yīng)器(操作條件基本未變）1、本質(zhì)工藝安全分析-舉例4SEI231、本質(zhì)工藝安全分析-優(yōu)先策略 本質(zhì)安全措施 被動安全措施主動安全措施 程序/規(guī)程 優(yōu)先級從高到低242.項目HAZOP分析-例1：流程簡圖SEI2.項目HAZOP分析-例1：流程簡圖25SEI262.項目HAZOP分析-例1：分析示意26原因：過濾器堵塞偏差：壓力低后果：吸入管線承受真空壓縮機喘振吸入管線破裂壓縮機損壞，設(shè)備損失和生產(chǎn)損失有可能產(chǎn)生進一步的后果SEI2.項目HAZOP分析-例1：分析報告設(shè)計工況報警設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計運行維護技術(shù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計慣例經(jīng)驗風(fēng)險矩陣洋蔥模型.SEI大型裝置要檢查

9、上萬個安全措施！282.項目HAZOP分析-例1：關(guān)閉完全按要求執(zhí)行答復(fù)是否滿意？為什么？SEI292.項目HAZOP分析-例2：分析示意123消聲器堵塞放氣閥無法打開壓縮機超速壓縮機出口管線壓力高SEI 反應(yīng)器2.項目HAZOP分析-例2：分析示意3045止逆閥損壞或安裝錯誤反應(yīng)器跳車（ZCV關(guān)閉）壓縮機出口管線壓力高SEI2.項目HAZOP分析-例2：報告31安全聯(lián)鎖工藝控制安全泄放設(shè)施設(shè)計工況運行維護SEI3. SIL（Safety Integrity Level)分析PRCAPZAIALRCHHH熱膨脹或火災(zāi)工況 設(shè)定壓力 60 barg120 Bar設(shè)計壓力60 Barg烴01001

10、010020100101PRCA-00101PZA-00201PZA-002V10001LRC-00101UZ-10032SEI333. SIL（Safety Integrity Level)分析PRCAPZAIALRCHHH熱膨脹或火災(zāi)工況 設(shè)定壓力 60 barg120 Bar設(shè)計壓力60 Barg烴01001010020100101PRCA-00101PZA-00201PZA-002V10001LRC-00101UZ-10033（1）控制回路故障，導(dǎo)致01PRCA-001全開（2）大量高壓物料進入V100（3）系統(tǒng)超壓（4）泄漏或破裂（5）火災(zāi)或爆炸SEI3. SIL（Safety In

11、tegrity Level)分析34工藝裝置人員密集處爆炸后果3. SIL（Safety Integrity Level)分析35（1）控制回路故障，導(dǎo)致01PRCA-001全開（2）大量高壓物料進入V100（3）系統(tǒng)超壓（4）泄漏或破裂（5）火災(zāi)或爆炸設(shè)計安全儀表系（SIS)統(tǒng)切斷SEI3636PRCAPZAIALRCHHH熱膨脹或火災(zāi)工況 設(shè)定壓力 60 barg120 Bar設(shè)計壓力60 Barg烴01001010020100101PRCA-00101PZA-00201PZA-002V10001LRC-00101UZ-100363. SIL（Safety Integrity Level)

12、分析SIS回路確定SIL硬件實現(xiàn)運行和維護SEI37風(fēng)險聯(lián)鎖系統(tǒng)復(fù)雜性設(shè)計不足過度設(shè)計SIL對設(shè)計進行優(yōu)化，使之處于該區(qū)域SEI3. SIL（Safety Integrity Level)分析 為了達到HAZOP的預(yù)期的效果，在項目初期進行必須對HAZOP分析工作進行認(rèn)真策劃，多方溝通和協(xié)調(diào)。確定是否進行HAZOP分析業(yè)主的要求、專利商的要求、合同、標(biāo)準(zhǔn)/強制性法規(guī)要求。 合資項目如中海-殼牌南海項目、SECCO乙烯、揚巴項目、福建項目等業(yè)主要求。在合同談判時要明確是否要進行HAZOP分析，因為HAZOP分析需要人工時、費用和關(guān)鍵的設(shè)計人員參加，還要有業(yè)主操作專家、專利商、廠商人員參加。一般專

13、利商和操作專家由業(yè)主派出。對于設(shè)計院負(fù)責(zé)EP或EPC工作時，要注意與采購服務(wù)商事先就HAZOP工作在合同里明確，特別是人員派出和落實分析意見方面。HAZOP分析對項目的生產(chǎn)安排會產(chǎn)生影響.六、設(shè)計階段HAZOP分析的策劃38確定HAZOP分析依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險承受標(biāo)準(zhǔn)或可接受的風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)。這是非常關(guān)鍵的。不同的行業(yè)、不同的國家、不同的公司可能有不同的可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)。可接受的風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)影響裝置的安全水平。分為個體風(fēng)險和群體風(fēng)險。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。包括工藝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、控制系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等等。這些是設(shè)計的基礎(chǔ)，也是HAZOP分析的依據(jù)。安全措施是否充分、如何落實HAZOP分析提出的意見和

14、建議，主要以這些標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。各種設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)在項目一開始就要確定，業(yè)主、設(shè)計方要達成一致意見。當(dāng)然也要考慮一般設(shè)計慣例。六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃39風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)舉例-Health and Safety at Work etc. Act 英國1974 1974年勞動安全衛(wèi)生法40不可承受水平（不容妥協(xié)）ALARP 區(qū)域(需要證明已經(jīng)降到ALARP)可接受水平（不需要證明ALARP)可承受水平(只有當(dāng)風(fēng)險降低不合實際或投入與產(chǎn)出不成比例時）可以忽略的風(fēng)險風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)舉例（個體）英國HSE：（1）對于工人（可承受）：核裝置10-4 /年 2.510-4 /年煤礦、制造業(yè)： 10-4 /年流程（2）對于

15、公眾的個人風(fēng)險一般至少降低一個數(shù)量級，對于工藝裝置：41單裝置聯(lián)合裝置新裝置在役裝置新裝置在役裝置10-6 /年3 10-6 /年 10-5 /年3 10-5 /年42可承受風(fēng)險水平舉例（群體）QRASEI風(fēng)險承受標(biāo)準(zhǔn)43ALARP: As Low As Reasonably Practicable 盡可能合理的低SEI確定HAZOP分析程序一般用業(yè)主的程序，應(yīng)詳細(xì)規(guī)定如何進行HAZOP分析。在該程序里要規(guī)定用何種方法進行HAZOP分析。一般認(rèn)為HAZOP分析專指引導(dǎo)詞方法，但有的項目采用基于經(jīng)驗的HAZOP方法。引導(dǎo)詞法：對主持人的要求較低一些?；诮?jīng)驗的方法：對主持人要求高，一般是工藝安全

16、專家（最好有實際操作經(jīng)驗）。建議不是所有項目都進行相同的HAZOP分析，對規(guī)模技術(shù)相同的裝置，那樣重復(fù)工作量太大，效果也不好。44六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃確定誰來組織HAZOP分析一般由業(yè)主組織，設(shè)計單位配合。南海CSPC、SECCO、福建、揚巴等項目都是業(yè)主組織。如果業(yè)主缺乏這方面的經(jīng)驗，也可以由設(shè)計單位/項目組組織，業(yè)主不僅要密切配合，更要高度重視這項工作，這種情況下一般需要業(yè)主高層關(guān)注。無論何種情況，設(shè)計方都要有一個有經(jīng)驗的人專門負(fù)責(zé)此事，一般由工藝安全工程師負(fù)責(zé)。六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃45HAZOP分析是各種服務(wù)的一部分，由業(yè)主委托另外一方進行，并支付相應(yīng)的費用。

17、現(xiàn)行的設(shè)計管理模式需要把HAZOP分析這項工作考慮進來， HAZOP分析與現(xiàn)行設(shè)計管理模式如何結(jié)合也是需要認(rèn)真考慮的問題。46六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃確定什么時候進行HAZOP分析HAZOP分析一般在基礎(chǔ)設(shè)計階段和詳細(xì)設(shè)計階段進行。工藝裝置的設(shè)計需要很多專業(yè)共同完成，各專業(yè)通過設(shè)計條件傳遞設(shè)計要求。HAZOP分析需要具備一定的條件，如P&ID、設(shè)備設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計的深度。項目組應(yīng)該把HAZOP分析的時間段放在項目計劃中，讓所有專業(yè)知道。項目組還要把HAZOP要求與專利商、設(shè)備供貨商進行協(xié)商或在合同中明確。47六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃48包設(shè)備HAZOP主流程六、設(shè)計階段的

18、HAZOP分析的策劃確定哪些人參加HAZOP分析主持人：相對對立性（第二方、第三方）記錄員：最好是工藝人員業(yè)主（工藝、操作人員）工藝安全專利商成套設(shè)備制造商（包設(shè)備HAZOP時）49六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃確定需要多長時間要根據(jù)裝置的規(guī)模、P&ID的數(shù)量和難易程度估算HAZOP分析的時間。HAZOP分析的時間長短直接決定了HAZOP分析本身需要的費用。HAZOP時間的估算需要有經(jīng)驗的人員完成。這項工作一般由業(yè)主、HAZOP主持人、工藝安全工程師完成。50六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃51SEI六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃HAZOP分析耗時一直是國內(nèi)外關(guān)注的問題。傳統(tǒng)的HAZ

19、OP分析采用引導(dǎo)詞法，對每一個節(jié)點的每一個工藝參數(shù)的偏差進行檢查和討論，這是非常消耗時間的過程。以某大型工藝裝置為例，如果采用傳統(tǒng)的HAZOP分析，歷史至少要1個月以上，這還要考慮采取并行分析的方式。因此，對于比較成熟的工藝，HAZOP分析小組成員如果非常熟悉被分析的工藝及設(shè)計要求，并且具有專家水平，沒有必要采取大面積的引導(dǎo)詞法HAZOP，可以考慮采取更加靈活的HAZOP分析方式如基于經(jīng)驗的HAZOP分析方法。一般情況下，基于經(jīng)驗的方法至少可以節(jié)省一半的時間。52六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃由于HAZOP分析研究的對象是工藝設(shè)備、工藝管線和儀表，HAZOP分析結(jié)果對于下游專業(yè)有很大的影響

20、。這意味著只要HAZOP分析沒有完成，工藝上都有可能產(chǎn)生變化。所以在安排工程進度的時候，必須考慮HAZOP分析對工程進度的影響，提前做好HAZOP分析策劃和關(guān)閉的策略。僅僅完成HAZOP分析，從HAZOP的工作量看，還不到一半。更重要的是HAZOP分析建議的落實問題，只有落實了HAZOP分析意見，HAZOP分析工作才有意義。53六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃確定需要準(zhǔn)備哪些文件最主要的文件就是P&ID,一般需要單獨出一版供HAZOP分析的文件。54六、設(shè)計階段的HAZOP分析的策劃七、設(shè)計階段HAZOP分析程序的主要內(nèi)容HAZOP分析程序一般規(guī)定以下內(nèi)容：HAZOP分析目的HAZOP分析的

21、目的是檢查和確認(rèn)設(shè)計是否存在安全和可操作性問題以及已有安全措施是否充分，不以修改設(shè)計方案為目的，提出的建議措施是對原安全設(shè)計的補充與完善。HAZOP不能替代設(shè)計！不是設(shè)計手段！分析工藝要求的控制方案、材質(zhì)選擇、設(shè)備設(shè)計、聯(lián)鎖系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、安全排放、消防設(shè)計等措施是否充分，提出設(shè)計的改進意見或操作方面的安全要求。分析范圍 對工藝管道及儀表流程圖（P&ID）和相關(guān)資料進行的分析。55HAZOP軟件 現(xiàn)在的HAZOP分析一般用專門的HAZOP軟件進行記錄和管理。要在程序里進行明確用哪一種HAZOP軟件。分析時間 在基礎(chǔ)工程設(shè)計完成之后，主管部門審查之前進行；根據(jù)HAZOP分析結(jié)果，對設(shè)計所作的變動

22、應(yīng)體現(xiàn)在基礎(chǔ)工程設(shè)計審查文件中。主管部門審查主要是確定投資，因此在主管部門審查前進行可以考慮HAZOP分析帶來的投資影響。 現(xiàn)在項目進度往往很緊張，有些項目的HAZOP分析放在詳細(xì)設(shè)計階段的初期，如果準(zhǔn)備工作做得充分，問題也不大。56七、設(shè)計階段HAZOP分析程序的主要內(nèi)容HAZOP分析的組織項目經(jīng)理是安全的第一責(zé)任人。實際過程中，項目經(jīng)理關(guān)注此事，具體協(xié)調(diào)和安排工作由工藝安全工程師、HSE經(jīng)理、HSE工程師、項目工程師等人負(fù)責(zé)。HAZOP分析組成員HAZOP分析主持人：要求比較高：經(jīng)驗、管理、溝通能力、技術(shù)、權(quán)威。是一般由工藝安全方面的專家擔(dān)任。雖然他大部分時間不需要做決定，但主持人應(yīng)有一定

23、的權(quán)威性和影響力。HAZOP記錄員：最主要是打字熟練，由秘書經(jīng)驗優(yōu)先。最好由工藝工程師擔(dān)任。工藝工程師：主要是工藝專業(yè)負(fù)責(zé)人、技術(shù)老總等。儀表工程師57七、設(shè)計階段HAZOP分析程序的主要內(nèi)容專利商代表：如果工藝技術(shù)由專利商提供，則需用專利商參加。否則可能導(dǎo)致HAZOP無法進行或以后關(guān)閉困難。安全工程師生產(chǎn)及操作人員代表（業(yè)主代表）：必須要有操作人員參加。這是HAZOP分析的精髓之一。其他專業(yè)人員 HAZOP分析所提出的建議的適合性決定了HAZOP分析的質(zhì)量。HAZOP分析是否成功很大程度上取決于HAZOP分析小組的工程設(shè)計和操作經(jīng)驗。從合資項目經(jīng)驗看，HAZOP主持人的工藝、安全方面的經(jīng)驗和知識對于HAZOP分析是至關(guān)重要的，國外對這一點特別重視。一般來說，HAZOP分析的主持人由工藝安全專家來擔(dān)任，因為他了解工藝過程，也知道很多工藝安全事故和故障原因，另外從理論方面他知道各種安全設(shè)防的策略和有效性。58七、設(shè)計階段HAZOP分析程序的主要內(nèi)容HAZOP分析所需資料管道和儀表流程圖（P&ID）工藝流程圖(PFD)物料平衡能量平衡設(shè)備數(shù)據(jù)表管線表工藝說