設計階段的HAZOP總體分析

1、設計階段的HAZOP總體分析1目錄一、關于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、為何要在設計階段進行HAZOP分析？五、設計階段的工藝安全分析六、設計階段HAZOP分析的策劃七、設計階段HAZOP分析程序的主要內(nèi)容2一、關于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、公用工程及輔助設施都要進行HAZOP分析。HAZOP分析在基礎設計的后期和詳細設計階段進行?；A設計階段的HAZOP分析主要針對主流程，詳

2、細設計階段的HAZOP分析主要針對包設備和重大的變更。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 預見意料事件Foresee the unexpected 預報意外事故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、為何要在設計階段進行HAZOP分析？-洋蔥模型SEI四、為何要在設計階段進行HAZOP分析？-洋蔥模型7SEIP&ID圖四、為何要在設計階段進行HAZOP分析？-洋蔥模型8從里到外：1.工藝設計2.基本工藝控制3.報警，操作人員干預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. 泄放設施6. 物理

4、防護7. 應急響應（水噴淋、應急預案）四、為何要在設計階段進行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。顯示了所有的設備、管道、工藝控制系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、物料互供關系、設備尺寸、設計溫度、設計壓力、管線尺寸、材料類型和等級、安全泄放系統(tǒng)、公用工程管線等關于工藝裝置的關鍵信息。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準規(guī)范在設計中的執(zhí)行和落實情況。四、為何要在設計階段進行HAZOP分析？-全面檢查設計的

5、安全設施10四、為何要在設計階段進行HAZOP分析？-費用方面工藝裝置的建設階段：（預可研）可研工藝包設計（總體設計）基礎工程設計詳細工程設計施工試車（單機、聯(lián)動）投料開車運行11四、為何要在設計階段進行HAZOP分析？-費用方面1213五、設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特征，即化學品的數(shù)量、性質(zhì)和操作條件等來預防人員傷害、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)。對反應器的攪拌系統(tǒng)進行改進，使反應物料混和更充分，反應更易于進行，從而大大減小反應器的尺寸。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。氣相反應代替液相反應。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計SEI211、本質(zhì)工藝安全分析-舉例3盡量降低工藝設備的物

8、料量SEI22液相反應器改氣相反應器(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：分析報告設計工況報警設計控制系統(tǒng)設計運行維護技術設計標準設計慣例經(jīng)驗風險矩陣洋蔥模型.SEI大型裝置要檢查

9、上萬個安全措施！282.項目HAZOP分析-例1：關閉完全按要求執(zhí)行答復是否滿意？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器跳車（ZCV關閉）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施設計工況運行維護SEI3. SIL（Safety Integrity Level)分析PRCAPZAIALRCHHH熱膨脹或火災工況 設定壓力 60 barg120 Bar設計壓力60 Barg烴01001

10、010020100101PRCA-00101PZA-00201PZA-002V10001LRC-00101UZ-10032SEI333. SIL（Safety Integrity Level)分析PRCAPZAIALRCHHH熱膨脹或火災工況 設定壓力 60 barg120 Bar設計壓力60 Barg烴01001010020100101PRCA-00101PZA-00201PZA-002V10001LRC-00101UZ-10033（1）控制回路故障，導致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）火災或爆炸設計安全儀表系（SIS)統(tǒng)切斷SEI3636PRCAPZAIALRCHHH熱膨脹或火災工況 設定壓力 60 barg120 Bar設計壓力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風險聯(lián)鎖系統(tǒng)復雜性設計不足過度設計SIL對設計進行優(yōu)化，使之處于該區(qū)域SEI3. SIL（Safety Integrity Level)分析 為了達到HAZOP的預期的效果，在項目初期進行必須對HAZOP分析工作進行認真策劃，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、標準/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、費用和關鍵的設計人員參加，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。對于設計院負責EP或EPC工作時，要注意與采購服務商事先就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、設計階段HAZOP分析的策劃38確定HAZOP分析依據(jù)的標準風險承受標準或可接受的風險標準。這是非常關鍵的。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險標準。可接受的風險標準影響裝置的安全水平。分為個體風險和群體風險。設計標準。包括工藝設計標準、設備設計標準、控制系統(tǒng)設計標準、聯(lián)鎖系統(tǒng)設計標準等等。這些是設計的基礎，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，主要以這些標準為依據(jù)。各種設計標準在項目一開始就要確定，業(yè)主、設計方要達成一致意見。當然也要考慮一般設計慣例。六、設計階段的HAZOP分析的策劃39風險標準舉例-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(只有當風險降低不合實際或投入與產(chǎn)出不成比例時）可以忽略的風險風險標準舉例（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可承受風險水平舉例（群體）QRASEI風險承受標準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，應詳細規(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。一般認為HAZOP分析專指引導詞方法，但有的項目采用基于經(jīng)驗的HAZOP方法。引導詞法：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)模技術相同的裝置，那樣重復工作量太大，效果也不好。44六、設計階段的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)主高層關注。無論何種情況，設計方都要有一個有經(jīng)驗的人專門負責此事，一般由工藝安全工程師負責。六、設計階段的HAZOP分析的策劃45HAZOP分析是各種服務的一部分，由業(yè)主委托另外一方進行，并支付相應的費用。

17、現(xiàn)行的設計管理模式需要把HAZOP分析這項工作考慮進來， HAZOP分析與現(xiàn)行設計管理模式如何結合也是需要認真考慮的問題。46六、設計階段的HAZOP分析的策劃確定什么時候進行HAZOP分析HAZOP分析一般在基礎設計階段和詳細設計階段進行。工藝裝置的設計需要很多專業(yè)共同完成，各專業(yè)通過設計條件傳遞設計要求。HAZOP分析需要具備一定的條件，如P&ID、設備設計、控制系統(tǒng)設計的深度。項目組應該把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、設備供貨商進行協(xié)商或在合同中明確。47六、設計階段的HAZOP分析的策劃48包設備HAZOP主流程六、設計階段的

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備制造商（包設備HAZOP時）49六、設計階段的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、設計階段的HAZOP分析的策劃51SEI六、設計階段的HAZOP分析的策劃HAZOP分析耗時一直是國內(nèi)外關注的問題。傳統(tǒng)的HAZ

19、OP分析采用引導詞法，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計要求，并且具有專家水平，沒有必要采取大面積的引導詞法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、設計階段的HAZOP分析的策劃由于HAZOP分析研究的對象是工藝設備、工藝管線和儀表，HAZOP分析結果對于下游專業(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、設計階段的HAZOP分析的策劃確定需要準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、設計階段的HAZOP分析的策劃七、設計階段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、目的是檢查和確認設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，不以修改設計方案為目的，提出的建議措施是對原安全設計的補充與完善。HAZOP不能替代設計！不是設計手段！分析工藝要求的控制方案、材質(zhì)選擇、設備設計、聯(lián)鎖系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、安全排放、消防設計等措施是否充分，提出設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 在基礎工程設計完成之后，主管部門審查之前進行；根據(jù)HAZOP分析結果，對設計所作的變動

22、應體現(xiàn)在基礎工程設計審查文件中。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分析放在詳細設計階段的初期，如果準備工作做得充分，問題也不大。56七、設計階段HAZOP分析程序的主要內(nèi)容HAZOP分析的組織項目經(jīng)理是安全的第一責任人。實際過程中，項目經(jīng)理關注此事，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、項目工程師等人負責。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、權威。是一般由工藝安全方面的專家擔任。雖然他大部分時間不需要做決定，但主持人應有一定

23、的權威性和影響力。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任。工藝工程師：主要是工藝專業(yè)負責人、技術老總等。儀表工程師57七、設計階段HAZOP分析程序的主要內(nèi)容專利商代表：如果工藝技術由專利商提供，則需用專利商參加。否則可能導致HAZOP無法進行或以后關閉困難。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防的策略和有效性。58七、設計階段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備數(shù)據(jù)表管線表工藝說