基于HSE管理体系的设计过程风险管理
发表时间：2019-05-14
摘要：介绍了HSE管理体系在设计过程风险管理中的应用,阐述了风险管理的原则、危害识别与评价、风险控制,从而提高化工装置的安全。
HSE管理体系是一种以预防为主、突出最高管理者的承诺、全员参与和持续改进的管理体系。HSE的核心是通过风险管理来确保组织的活动、过程和产品符合国家的法律、法规,并实现组织的HSE目标。
随着经济的发展,化工装置的规模越来越大型化,操作条件越来越苛刻化,万一发生火灾、爆炸、泄漏,其危害的波及面大、消防灭火困难,给企业和社会带来严重的危害。因此,化工装置设计过程中贯彻HSE管理理念,尽最大努力做好设计过程的风险管理,对保证装置的安全尤为重要。
1、设计过程风险管理的原则
1.1科学性
开展HSE风险管理,必须客观反映现实,尊重科学。化工装置设计过程中所依据的法律、法规和标准规范,都是源于实践经验和科学实验的成果,具有严肃的科学性、先进性和适用性。设计过程中必须严格遵循和完全执行相应的法律、法规和标准规范,这本身就体现了设计过程的科学性。
1.2全面性
在进行化工装置设计过程的危险识别时,必须充分考虑以下3项:
1)工艺的安全性。设计应保证装置能够在设计条件下安全运行,即使有些微量偏差也能够将其安全处理并恢复到设计工况下,并能够安全地开、停车。
2)操作的事故。设计应尽力考虑到操作过程所发生的事故而引发的危险性,如废物的处理、动力源的停止、误操作、发生异常状态以及其他外部因素等。
3)防止危害扩展。设计应考虑到发生灾害时,能够防止灾害的进一步扩大,把灾害控制在某一范围内,减小对企业和社会的危害。
1.3系统性
由于一套化工装置的工艺是由许多工艺高度集中构成,在设计一开始就考虑到全部工艺过程的危险因素比较困难。因此,在项目设计开展的初期,应进行项目的HSE策划,编制项目的HSE实施计划,确定在项目设计的可行性研究、初步设计、施工图设计和试生产阶段风险管理的措施,对整个设计过程进行系统研究,确定危险因素对系统的影响,采取可靠的系统控制措施。
1.4超前性
设计规范、标准是通过以往的实践、事故教训不断完善的,存在一定的滞后性。一些现阶段暴露的设计缺陷,往往要经过几个月甚至几年的时间,才能在规范、标准中得以纠正。这就要求设计单位和设计人员对所设计的项目应经常进行回访,通过生产操作人员、技术人员了解项目设计缺陷,听取改进建议,同时不断收集国内外相关的事故教训,通过风险管理,完善设计。
加大设计标准与国际接轨力度,吸收、采纳国际最新标准和国外大公司最新的安全设计原则,逐步完善现有的石化标准,提高安全生产可靠度。
2、危害识别与评价
目前,国内外相继提出了几十种具体的危险识别和评价的方法,其中适用于设计过程危险识别与评价的方法有:安全检查表(SCL)、预危害性分析(PHA)、故障假设分析(WI)、失效模式与影响分析(FMEA)、危险与可操作性研究(HAZOP)、事件树分析(ETA)、故障树分析(FTA)、危险指数法,等等。
对上述各种方法进行分析可以发现,由于各评价方法是各行业部门在特定的安全分析评价需要的基础上根据各自的特殊情况研究提出的,不同的分析评价方法有不同的研究思路和侧重点,都有一定的适用范围和局限性。因此,应从设计过程中时间、环境等不同角度及层次上分析,选择不同的方法对设计过程进行危害识别与评价。
2.1时间角度分析
尽管危险识别与评价的方法很多,但从时间角度分析,其具体应用可以归为3个阶段。
1)可行性研究阶段。主要是对建设的地址、装置规模、主要工艺等方面进行危害识别与评价,以使装置投产后达到安全状况。由于该阶段对系统危险性还没有很深的认识,可以运用SCL、PHA、WI、FMEA、FTA等定性分析方法对系统存在的危险性类别、出现条件、可能导致事故的后果等,做出宏观概略性的分析。
2)初步设计阶段。主要是对工艺流程、区域规划、控制措施等方面进行分析与评价,以使装置投产后达到最佳安全状况。该阶段可以使用FTA、ETA等概率危险分析方法和道化学公司的火灾、爆炸指数法等对具体系统、设备故障、典型致命性故障等进行定性定量的识别、分析与评价。
3)施工图设计阶段。主要是对各子系统进行分析,确定目前采用的材料、工艺、控制措施等方面能否满足系统安全的要求,以使装置投产后达到最佳安全状况。该阶段可以应用FMEA定性分析方法和HAZOP综合分析方法,依据工艺管道仪表流程图,按装置操作程序对各子系统进行定性与定量的识别、分析与评价。
2.2环境角度分析
主要从操作对象、识别与评价对象、识别与评价条件3个方面进行考虑。
2.2.1操作对象
1)项目设计中危害的识别由项目组的HSE管理小组完成时,应考虑使用HAZOP、WI方法,能够系统地完成整个项目的危害辨识;当设计者个人对所负责的单元或专业进行识别时,采用FMEA和SCL更适用。
2)许多危害识别与评价方法对操作者有不同的要求,需要操作者具备一定的专业知识和方法的运用技巧。因此,建议当操作者不太熟练时,运用HAZOP、SCL方法更准确;而WI方法对操作者的经验要求更高。
2.2.2评价对象
1)系统复杂性。大部分的危害识别与评价的方法是发现由单一的失效而引起的严重事故,而化工单元、装置是一个复杂的整体系统,只有许多控制措施同时失效才能够导致严重事故的发生。因此,对于可能出现严重事故的危害识别和评价,采用FTA和ETA更适用。
2)系统的特性。不同的专业面对不同的系统,系统的特性决定了所采用的识别与评价方法,有些方法很难应用于某些系统,如:对于工艺流程的分析与评价,HAZOP更能够系统地识别,但它不适用于电气专业。
2.2.3识别与评价的条件
1)资料完整性。当对被识别与评价的对象的资料和信息掌握得很少,或者在设计过程的某个阶段还采集不到完整的资料和信息时,通常应采用WI和SCL方法,随着设计过程的不断深入和资料、信息的收集再采用更多的识别与评价方法进行分析、评价。
2)识别与评价的时间。当设计人员接到一个设计项目时,通常项目负责人要求设计人员在最短的时间完成系统的危害识别与评价,并完成项目的设计。因此,对系统的识别与评价应根据所允许的时间来考虑选用的方法。如:SCL和WI所需要的时间比HAZOP等短,只有这样才能够在规定的时间完成对设计系统的危害识别与评价。
因此,我们在不同的阶段对不同的项目进行危害识别与评价还应充分考虑费用、顾客的要求等,选择其中的一种或多种对项目进行系统、完整的识别与评价,才能够保证我们将来的产品符合HSE管理体系的要求。
3、风险控制
风险控制的措施主要是风险规避、风险削减,但是风险控制措施能否成功取决于设计的组织,通常好的组织才能够产出好的设计。因此,在项目设计开始前,编制项目的HSE策划书,按照企业的HSE管理体系要求建立项目的HSE保证体系,确保在整个项目的设计过程中每个人都能够认真贯彻HSE管理理念,系统地进行其责任范围内的危害识别与评价,尽最大可能识别设计系统的危害因素,采取相应的控制措施,并确保这些措施在设计文件中得到落实,使项目设计过程实现PDCA闭合循环,确保设计的产品符合职业安全卫生和环保的要求,保障劳动者在生产过程中的安全与健康,减少和防止劳动者伤亡和职业病的危害。
3.1风险规避
风险规避是确保安全的最好方法。设计时,应尽可能地用无危害或危害小的物质或工艺来替代高危害的物质或工艺,使生产过程控制在安全范围内,从而节省因控制危害进行的各项投入,这是我们追求的目标。如用小的连续硝化反应器代替大的批量反应器,用低温低压冷冻储存方式存储可燃性液态物质代替气相高压的储存方式,采取连续流程的工艺来减少危险物质的储存量和停留时间,等等。
3.2风险削减
由于许多石油化工项目很难用没有危害的物质或工艺来替代高危害的物质或工艺,因此,必须采取措施来进行风险削减。
1)装置、设备的结构本身应具有充分承受操作条件的材料、结构强度;
2)采用相应变化的安全设备,如:使异常状态恢复正常状态而保持最佳条件的压力控制装置;当变化明显偏离正常状态有可能导致危险时为避免发生危险的稳定装置;异常状态进一步发展时的紧急控制措施。
3)化工装置区或罐区有存留易燃性气体、蒸气和发生泄漏区域设置可靠的检测系统,采取严格的火源管理措施。
4)化工装置生产产生的废物应采取相应的措施进行无害化处理。
5)设计应采取措施防止意外停止供给电力、惰性气体、消防用水等动力源而导致的二次灾害。
6)防止误操作的措施。
7)从安全上考虑工厂的布置,保证厂区的安全和厂外人员、设施的安全。
8)给化工装置带来意外损害的除地震、洪水、雷击等天灾外,还有汽车、铁路货车、飞机等运转工具的冲撞,设计应采取防止这些外因造成装置破坏的措施。
9)化工装置的建构筑物除应考虑发生火灾不燃外,根据需要还必须具有耐火性能,以防止在消防灭火控制火势前构筑物强度降低、变形、破损直至最终倒塌。
10)防止事故蔓延及防止爆炸的措施,如采用防火门、防火墙、爆炸抑制装置、防爆放空及泄爆结构等。
11)防止扩大液体流出范围的装置。
12)消防灭火设备。
13)报警、通信设备。
4、结语
随着进一步的改革开放,许多国外的企业将进入我国的设计行业,我们必须在设计过程中深入贯彻HSE管理体系,将设计过程中的HSE管理系统化和程序化,才能够提高化工装置的安全水平。
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