風險管控行動模型在煤氣化裝置上的應用

葉蓮祥

（中國石化巴陵分公司煤化工部，湖南岳陽 414003）

自20世紀70年代，在歐美工業發達國家及地區，發生了多起重大工藝安全事故，引起政府、公眾、工業界的關注和反思。80年代開始，工藝安全逐漸發展為一門獨立的學科。1992年美國職業安全健康局（OSHA）頒布了對危險化學品工藝安全管理系統的相關要求[1]。大型煤化工裝置具有工藝流程長、過程控制復雜和危險有害因素集中的特點，使用風險管控行動模型——危害及其管理過程（HEMP）的方法，有助于實施煤氣化裝置工藝安全管理，分析裝置存在的危害因素，對風險進行評估和控制，以加強生產過程安全，防患于未然，防止工藝安全事故的發生。

1 風險分析方法

1.1 危害及其影響管理過程（HEMP）

危害和影響管理程序（Hazards and Effects Management Process，HEMP）是一種識別、評估和提供消減危害和威脅，保證安全生產的結構化技術[3]，是殼牌石油公司用于過程安全風險管理的一種方法，在其全球資產管理和HSE管理中發揮著重要作用，是幫助該公司就其生產經營活動對人員、環境、資產和聲譽的危害和風險進行管理的關鍵過程，是整個HSE管理體系的核心。HEMP包括危害識別、風險評估、風險控制和風險恢復四個階段。作為一種風險管控行動模型，HEMP具有圖形化、程序化的特點，每階段需要輸出相應的文件或報告，可以清楚看到重大風險源的控制措施和危害后果，識別出安全關鍵設備[2]，制定出安全關鍵任務，見表1。

1.2 風險分析及評估

針對在第一階段識別出的危害和風險，采用5×6的風險評估矩陣（RAM）工具進行風險分析和評估，該方法針對場景進行判別，按照一定場景對應的后果發生的可能性和嚴重性分為高、中和低風險三類，風險矩陣見表2。

其中，一定危害對應的事故后果發生的嚴重性按照人員、資產、環境和企業聲譽四方面考慮，事故發生的可能性按照A、B、C、D、E進行分類，事故的嚴重性分類按照0、1、2、3、4、5依次遞增，一般定性確定。

對于環境影響和企業聲譽影響的分類與人員和資產損失分類原則類似，這里不再贅述。對于已經劃分為高HSSE風險的危害種類和場景，需要經HSSE案例進行評估或論證。

表1 HEMP危害與影響管理過程

表2 風險評估矩陣

除高HSSE風險外，那些已確認對人身具有潛在嚴重影響的中度HSSE風險，應給予進一步評估；通過Bow-tie分析證明這些風險已降低至最低合理可行（ALARP）的風險等級，在相關危害控制表和危害及風險記錄表中記錄管理這些危害的過程。

對于藍色區內的危害（即低風險），應按照HSSE管理體系和公司政策進行管理，以逐漸降低這些危害的風險等級。通過應用標準工作法和HSSE程序，使這些危害帶來的風險得到有效控制。

1.3 Bow-tie分析

對于高風險采用“Bow-tie”領結圖的分析方法，Bow-tie分析方法與故障樹分析方法（FTA）類似，如圖1所示。其中，處于蝴蝶結中間的“危害事件”稱為“頂上事件”[3]，一般為工藝物料的意外泄漏或能量的意外釋放。頂上事件左邊部分為預防性屏障，用來減少事故發生的可能性，右邊部分為后果減緩性屏障，用于減輕事故后果。應用Bow-tie分析可以清晰顯示防止事故發生的屏障或者措施有哪些，從而維護好這些屏障，防止事故發生。

2 HEMP的應用

應用風險管控行動模型HEMP可以進行危害識別和風險分析，識別出控制措施和關鍵行動，形成風險登記表、安全關鍵設備和安全關鍵任務清單，下面以煤氣化裝置為例闡述HEMP的應用。

2.1 危害因素識別

第一階段為危害識別階段，在該階段應全面識別生產運行階段的危害，并識別導致危害釋放的威脅因素和頂上事件，評估事故后果的風險等級。

根據HEMP體系提供的危害因素篩查表逐一對照，篩查表中危害因素總共包括18大類385小類。識別在煤氣化裝置上存在的危害因素共有9種，包括原煤、合成氣、粉煤、柴油、液化氣、氧氣、氮氣、蒸汽和鍋爐水。

圖1 領結（Bow-tie）風險分析示意

2.2 識別危害場景和風險評估

根據HEMP體系提供的危害因素列表，對煤化工裝置各單元逐一對照分析查找危害因素，對危害因素可能造成的事故或后果進行評估，識別危害場景、評估風險，煤化工裝置分析了30個危害場景，識別出9個高風險、18個中風險和3個低風險，對于高風險需要采用Bow-tie分析法進一步分析，煤氣化裝置常見的高風險危害因素見表3。

表3 煤氣化裝置高風險危害因素

2.3 對高風險進行Bow-tie分析

針對煤氣化裝置粉煤磨制和干燥單元，典型事故案例是粉煤泄漏導致粉煤爆炸，以及合成氣泄漏導致火災或蒸汽云爆炸，圖2為粉煤泄漏事故Bowtie分析。其中粉煤管線泄漏為“危害”，“頂上事件”是高壓高溫的粉煤泄漏，后果是粉煤爆炸。在頂上事件的左側列出防止粉煤泄漏的“屏障”，如管壁厚度控制、粉煤流速控制等。右側列出發生頂上事件后防止發生嚴重后果的屏障，如點火源控制、泄漏檢測和啟動消防系統等。

圖2 粉煤泄漏Bow-tie分析

2.4 形成安全關鍵任務和安全關鍵設備列表

根據Bow-tie分析所形成的風險控制措施，稱之為屏障。屏障分為預防性和減緩性兩種，風險控制最關鍵的是要對降低或消除風險的措施進行維護，使之始終處于完好狀態，使屏障有效可用，防止重大事故發生。屏障的維護活動綜合起來就是安全關鍵任務，起屏障作用的設備或元件就形成了安全關鍵設備，每一個Bow-tie對應一個安全關鍵任務清單和安全關鍵設備清單，其中包括關鍵活動、關鍵崗位和負責人。

安全關鍵設備（SCE）則包括關鍵的安全閥、壓力控制回路、壓力變送器、關鍵管道、聯鎖回路、火災氣體檢測系統、關鍵的切斷閥以及不間斷電源UPS和柴油發電機等。安全關鍵設備需要形成檢測、測試和預防性維修計劃并實施，保證安全關鍵設備的安全功能，避免設備故障引發安全事故。

安全關鍵任務清單則根據屏障的類型來列出，包括保證安全關鍵設備可靠性需要實施的測試、檢測和預防性維修活動，也包括操作員報警響應和干預行動。對于合成氣管道內部腐蝕造成合成氣泄漏及爆炸的場景，使用Bow-tie分析方法所形成的安全關鍵任務清單見表4。

表4 合成氣管線腐蝕泄漏導致氣體爆炸Bow-tie安全關鍵任務

3 結論

使用HEMP進行工藝安全管理，通過使用標準危害因素篩選表識別出煤氣化裝置危險有害因素，建立風險控制登記表，通過風險矩陣（RAM）判別風險等級，將裝置上的風險識別完全并分為高、中、低風險，對風險較高的使用Bow-tie分析方法進行識別和圖形化。對識別出的屏障或措施形成安全關鍵設備和安全關鍵任務清單，并組織實施，以便保持屏障的有效性和完整性。采用HEMP風險控制模型以及Bow-tie分析方法，可以很好的保證煤氣化裝置的工藝安全，減少發生物料泄漏可能性，避免發生火災、爆炸和中毒等事故。