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1、危险与可操作性分析(HAZOP),HAZOP历史,2,时间：20世纪60年代；提出： ICI公司Trevor Kletz；发表：杂志“Chemical Engineer”目的： 解决除草剂装置工艺隐患,采用引导词，分析化工系统潜在事故的原因，后果，控制措施，并探讨改进意见的一种设计审核,方法,HAZOP在中国,3,90年代末期进入中国；兴盛于2000年后；通过南海石化等外资项目,国家安全监管总局工业和信息化部关于危险化学品企业贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知的实施意见 - 安监总管三2010-186号；AQT3033-2011安全设计导则。,中石化已经普遍推广使用中石油正在推
2、广；外企普遍使用。,法规,现状,进入,为什么HAZOP？,4,2005年松花江污染事故,硝基苯车间爆炸,松花江水污染,事故的根本原因？,为什么HAZOP？,5,P 策划,D 行动,C 检查,A 纠正,1. 总体设计3. 基础设计 2. 工艺包设计4. 详细设计,1. 危险识别 (Hazid) 2. 量化风险评估 (QRA),1. Hazop审查3. 量化风险评估 2. SIL审查4. 火炬系统评估等,1. 执行各项建议,PDCA循环四个要素，缺一不可！,为什么HAZOP？,6,渤海漏油事故,是项目设计安全管理的要求；是改进现有安全设计的要求。,什么是HAZOP?,7,危险和可操作性分析,8,偏
3、差（事故状态）,指一个工艺系统里，工艺参数偏离正常值的波动范围。例如：过高或过低的流量/温度/压力/液位/组分等。,定 义,偏差 = 引导词 + 工艺参数,9,偏差（事故状态）,偏差 = 引导词 + 工艺参数,工艺参数,10,事故状态（偏差）,高流量低流量高液位低液位维护等,偏差,那些原因会引起下列偏差？每个原因会有那些后果？如何避免事故的发生？,问题,请对低流量、低液位进行分析,什么是HAZOP？,右图闪蒸罐闪蒸后，气体从顶部送火炬，液体从下部进入下游工艺系统。液位调节回路控制液位；罐内压力过高将报警和SIS切断进料。请对此系统进行HAZOP分析,HAZOP举例,是针对设计PID图纸和设计资
4、料，召集工艺/生产/安全等各专业的工程师，在组长引导下，识别每一个工艺系统可能出现潜在事故，分析产生这些事故的原因、后果、控制措施，并提出改进意见的审核会议。,什么是HAZOP?,HAZOP定义,13,什么是HAZOP?,HAZOP 组长；记录员；业主代表（工艺/ 生产/ 安全/ 仪表/ 设备等）；设计院代表（一般为工艺）专利商代表（一般为工艺）；其他兼职专业工程师（来自HAZOP进行地点所在单位）；取决于项目实际情况（现役装置，或设计阶段装置等）,HAZOP参加人员,HAZOP分析流程,14,假设控制措施不存在；识别潜在偏差和原因；识别潜在后果（假设没有措施）；风险分析（发生可能性，和后果严
5、重性）；识别出现有控制措施；进行残余风险分析；评估现有措施是否足够，是否需要改进意见。,Slide 15,HAZOP记录格式,备注,HAZOP记录可采用EXCEL，并有各公司定义格式；可采用国际通用软件，DYADEM公司的 PHA Pro8。,HAZOP 练习1,16,HAZOP 练习1,17,压力为3.0MPaG，温度为45oC的甲醇溶液，进入罐A闪蒸。闪蒸后的驰放气送往下游压缩机系统，进行回收。闪蒸后的甲醇溶液，通过液位控制回路调节，进入下游压力为0.2MPaG的甲醇收集罐B。罐A和罐B的距离约为500米。甲醇从罐A送往罐B的管路上，与另外一股并联系统过来的甲醇混合，同时进入罐B进行收集。
6、罐A和罐B容器的顶部，均安装有按照最坏泄放工况设计的安全阀。当罐A的液位“高高”时，独立的联锁信号LSHH将会报警，并联锁停下驰放气下游的压缩机。试对此系统进行HAZOP分析。,HAZOP分析的注意问题,纪 录 员,记录员必须具有工艺背景；纪录员必须理解分析内容和组长的意思，自行输入；纪录员一般不能参与讨论；打字速度快，最好专职。,HAZOP分析的注意问题,方 法 论 问 题,首先分析造成事故的原因；再考虑事故的后果；之后，在考虑现有措施；最后，提出改进意见。,进料上游为高压系统，洗涤塔为低压。试对进料调节阀故障进行HAZOP分析,HAZOP分析的注意问题,20,原因按数字顺序，列出各原因1,
7、 2,3等；后果按对应原因，列出分序号1.1，1.2等；,编号问题,现有措施按对应后果，列出分分序号1.1.1，1.1.2等；改进措施所有建议，按照统一的阿拉伯数字顺序：,HAZOP分析的注意问题,21,硬件上：设备，管道，仪表，设计，施工，材料；软件上：技术参数，DCS/SIS程序，工作指令；人为失误：领导，操作工，维护工；外部因素：公用工程，自然灾害，故意破坏等。,出现偏差的潜在原因,详见附表,HAZOP分析的注意问题,22,对上游系统的影响；对下游系统的影响；对自身设备/系统的影响；对装置、全厂的影响；一个原因可能有多个后果；每一个后果都必须识别。,后果,故障/失误发生时,注意问题：不能
8、混淆原因和后果 ，上图“塔”压力低不是“泵”高流量的原因,HAZOP分析的注意问题,23,控制措施和改进意见 - “分层保护”原则,HAZOP分析的注意问题,24,控制措施和改进意见按“分层保护”原则，识别和记录；工艺稳定性；DCS系统；SIS系统；,过压保护；设备本质安全措施；围堰、报警、逃生、应急等减缓措施,控制措施并不是到达“人”，就是安全的！,HAZOP分析的注意问题,25,控制措施和改进意见,从上游系统控制；从下游系统控制；,从全厂进行控制；从设计本身进行控制。,HAZOP分析的注意问题,26,控制措施和改进意见,不同后果，可能对应不同的控制措施。,27,改进系统设计，降低危险发生可
9、能性、后果严重性；培训、程序、行政措施消除人为错误；,HAZOP分析的注意问题,控制措施和改进意见,不能解决的严重问题，建议会后专门研究。HAZOP只提出问题，不解决问题；不能以进度为由，拒不执行改进意见。,HAZOP分析的注意问题,纪 录问 题,标明节点工艺意图，图纸和设备编号；标明所有动设备、静设备、仪表、阀门的位号；,按上、中、下游、全厂顺序记录后果；按分层保护原则记录。,29,HAZOP分析的“偏差”,偏差 火灾：火灾气体探测系统消防系统；安全阀泄压工况；火炬设计工况；系统隔离；紧急泄压；邻近设施的影响。,偏差 管线或设备破裂：上下游是否需要破管保护？；系统是否可以远程隔离？是否可以转
10、液？是否有围堰围坝？是否有移动泵和临时管线？是否有溢油清理设施？,30,HAZOP分析的“偏差”,偏差 维护：人孔；止回阀；水冷器；SIS仪表；安全阀；压力管道/容器；管线设备腐蚀。,带安全功能的设备，必须进行定期维护,偏差 维护,爆炸前的油库,爆炸后的油库,罐区设计：严格遵循IEC51611分层保护原则,事故原因：缺乏维护、调校，导致层层故障,33,偏差 开停车：置换；升压；升温；放空 / 紧急泄压；中间罐/产品罐/仓库；开停车顺序；紧急停车的逻辑；泄压/排放/降温等。,注意部分装置停车是否需要氮气等安全系统？氮气等安全系统是否可靠？,HAZOP分析的“偏差”,34,安全隔离；过压保护；火炬
11、系统；DCS系统；SIS系统；排水水系统；废液收集系统；生产污水系统；地下水污染；,焚烧系统；平面布置；压缩机空气系统；氮气系统（安全系统）蒸汽系统；水、电、汽、气中断；工艺装置界面；作业许可证；应急管理程序等。,HAZOP分析的“偏差”,全厂性问题,35,HAZOP的风险评估,风险很难降低到零；风险越低，投资将越大；人们的“可接受风险”，与事故后果的“严重性”相关。,ALARP最低合理可行原则,高于10-3 小于10-6 10-3 10-6,HAZOP分析的风险评估,风险,发生频率,不可接受可以忽略ALARP,HAZOP分析的风险评估,风险分析,HAZOP分析的风险评估,事故发生的可能性,事
12、故发生的严重性死亡人数 = 现场可能出现的平均人数 X 伤亡系数伤亡系数：0.01事故发生时，现场人员死亡的可能性为低；0.1事故发生时，现场人员死亡的可能性为中；1事故发生时，现场人员死亡的可能性为高。,HAZOP分析的风险评估,练习：请对下列丙烷装船设施进行HAZOP审查，并进行风险评估,40,每一个后果，进行两次风险评估；残余风险落在不可接受区域的，必须考虑改进意见；“措施”和“意见”，分析是降低“可能性”还是“严重性”。,采用控制措施后，风险落在可接受区域，可以不用改进意见,采用控制措施后，风险没有落在可接受区域，必须改进,HAZOP分析的风险评估,风险分析,HAZOP的意义,41,渤
13、海漏油事故,优点,系统、详细地检查设计里存在的遗漏和错误；优化工艺和提高系统可靠性；多专业汇聚；头脑风暴；定性分析强。,42,HAZOP 分析的局限性,仅“检查”图纸，不能事先“策划”全厂性的问题；- 必须与其他安全分析组合。,局限性,43,HAZOP 分析的局限性,局限性,仅考虑一种“失效”工况；耗时长，对项目进度有影响；侧重技术，易忽视人为失误；容易忽略“可能性低但后果严重”的隐患；定量分析不足。,波帕尔毒气事故,MIC储罐安全起跳的时候夜班换班后,交接混乱；储罐冷冻系统不动作；光气洗涤系统不动作；光气火炬焚烧系统熄火；,HAZOP节点划分,44,HAZOP分析的节点划分,问题,右图可分为
14、几个节点？,划分原因,HAZOP是非常耗时和具体的“检查” 工作；必须把装置分解成更小系统进行HAZOP。,划分流派,按照管线和设备划分；按照工艺系统划分。,46,HAZOP分析的节点划分,按照管线和设备划分,把每一根管线作为节点；把每一个设备作为一个节点。,优点：,HAZOP研究非常详细,缺点：,节点多，HAZOP报告可读性差原因/后果/措施/建议等问题讨论，经常在节点外。,47,HAZOP分析的节点划分,按照工艺系统划分,把一个工艺系统作为节点；如蒸馏，压缩机，吸收，合成等系统,优点：,HAZOP都在一个工艺系统内探讨问题。节点少，报告可读性强。,缺点：,HAZOP组员需要对该系统工艺很熟
15、悉。易遗漏一部分重要性低的管线。,蒸馏系统,HAZOP分析的节点划分,把其中一个工艺系统作为节点，进行HAZOP分析；完成一个工艺系统后，在考虑几个系统并联后，可能产生的问题。,并联工艺系统,HAZOP分析的节点划分,管道/设备/仪表工程师，把节点看成一根根管线、一个个设备、和一个个仪表回路；只有工艺工程师，把HAZOP节点看成一个工艺系统。节点的一个偏差讨论完后，再进行另一个偏差；,HAZOP节点一般问题,HAZOP分析的节点划分,对其他系统造成后果的，应在该系统的节点讨论；详细设计的小变更，和系统界面之间HAZOP，节点可考虑按管线划分；如工艺系统非常复杂，组员对工艺不熟悉，可把工艺系统划
16、成更细的工艺系统。,HAZOP节点一般问题,51,如下LPG混合气制备系统，可以分成多少个节点？,HAZOP分析的节点划分,52,HAZOP分析的节点划分,HAZOP策略,53,54,HAZOP分析对象和时间,现役装置改、扩建项目新建项目初步设计新建项目详细设计,分析对象,现役装置改动很困难工艺包阶段资料不全初步设计商对工艺不了解详细设计会延误进度,时间难点,55,HAZOP 对象和时间,P&ID定稿后。或基础设计审查前。,新系统、成套设备、变更、界面等资料具备时。或批准作为施工前。,随时进行。由变更管理程序，确定HAZOP。,初步设计阶段,详细设计阶段,现役装置,56,HAZOP 对象和时间
17、,1. HAZOP策略难点：承包商和正确时间点的选择,专利商和初步设计承包商为不同公司,专利商和初步设计承包商为同一公司,原始设计,现役装置,工艺包设计阶段,初步设计阶段,初步设计阶段,生产阶段,资料潜在不全,承包商潜在抵制,专利商参与，但设计潜在混乱,改动困难，无专利商，容易忽略原设计意图,57,HAZOP 需要的资料,资料,58,组建HAZOP队伍2.HAZOP准备工作,HAZOP 程序,进行HAZOP分析记录完成HAZOP报告6.跟踪,59,HAZOP 程序,1.1运营装置HAZOP- 组长；- 技术秘书；- 工艺工程师；- 生产/维护工程师； - 工艺安全工程师；- 仪表工程师；- 其
18、他专业兼职工程师。,1.2设计装置HAZOP- 组长；- 技术秘书；- 业主代表（生产、安全、维护等）；- 设计院代表（工艺、仪表等）；- 专利商代表（工艺）；- 其他专业兼职工程师。,现役装置、工艺包、BED、DED等不同阶段，将影响HAZOP队伍组成；不同的项目架构，也将影响HAZOP队伍组成。,1.组建HAZOP队伍,60,2.HAZOP准备工作,HAZOP 程序,2.1硬件方面- 工艺说明；- 工艺流程图PFD- 带控制点管道仪表图P&IDs；- 因果图；- 设备/仪表/安全阀等数据表；- 工厂/设备布局图；- 会议室；- 投影仪、钢笔、色笔、黑板等。,61,2.HAZOP准备工作,H
19、AZOP 程序,2.2软件方面- 工艺设计意图；- 节点分布；- 装置上下游界面条件/工艺；- 全厂性的工艺/公用工程考虑；- 专利商/设计承包商的特殊考虑。,如图，603IC1124，603LI1161，回流等的设计有何特殊考虑？,62,HAZOP 程序,进行HAZOP分析,63,HAZOP 程序,4.记录,描述节点的工艺，图纸，设备，参加人员等标出HAZOP讨论的所有“设备/仪表/管线”的位号偏差的每个原因单独列出后果要对应到具体的原因标明每个行动负责人HAZOP组长每天审核记录每个节点的记录交组员审核,64,HAZOP 程序,5.编制报告,封面目录简写人员介绍项目简介HAZOP方法HAZ
20、OP记录主要的问题和建议附件：标识的P图纸，因果图等,6.行动跟踪,确立跟踪负责人制定行动计划领导月度会议跟踪,65,HAZOP 记录,66,HAZOP 组长,注意问题人机界面,确保会议室宽敞明亮；确保一套A1或A2的PID和PFD图纸，挂在墙壁上；位于主席台附近的一张黑板/白板；投影仪位置正确，显示清晰；技术秘书有完整的电子版设计图纸和设计资料；,67,HAZOP 组长,注意问题人机界面,确保人手一册A3图纸和资料；每人一张桌子；人手一套色笔、铅笔、钢笔；关闭手机；不准吸烟；专兼职人员有足够的空间。,68,HAZOP 组长,注意问题第一天会议,是否有领导要对HAZOP做讲话；介绍自己；让每个
21、组员介绍自己(职位、专业、经验等)；确保每个组员知道如下重要事项；建筑撤退路线；厕所和茶水厅位置；休息时间和午餐安排等,69,HAZOP 组长,注意问题第一天会议,介绍每天HAZOP开始和结束时间；请业主工程师介绍整个项目情况；请工艺工程师详细介绍第一个HAZOP的节点；控制会议进度，使每个组员进入状态。,70,HAZOP 组长,注意问题个人技巧,采用正确版本的图纸；采用引导词前，确保组员完全了解节点的工艺；考虑“偏离设计意图”的偏差；确保偏差的危险是可信的；不考虑“两个或以上的偏差”，除非“非常可能”；,71,HAZOP 组长,注意问题个人技巧,阻止加快HAZOP速度，以加快进度压力；鼓励组
22、员参与讨论；阻止部分组员开小会；把讨论的话题控制在节点内。,72,HAZOP 组长,注意问题改进意见,消除隐患的预防措施为主，降低后果严重性的减缓措施为辅；复杂的仪表系统，可能导致频繁的误停车，并招致大量维护和调试的成本；过度设计的系统，如果缺乏维护的调试，可能比原有设计更不可靠；,73,HAZOP 组长,注意问题改进意见,多考虑具有生产经验的组员的意见；繁杂的设计，可能会在生产实际中被丢弃不用，或甚至产生额外的危险。,HAZOP练习,74,75,HAZOP练习2,LPG混合气制备系统,76,HAZOP练习2,如图所示，压力5.3MPaG，温度25oC的LPG，进入LPG蒸发器加热到约150o
23、C，进行气化（超临界）后，在混合器与加热到约140oC的高压氮气（约5.3MPaG）进行混合以降低LPG气体热值。混合后的气体：氮气76%，LPG24%，温度105oC，压力5.1MPaG。混合LPG气体进入缓冲罐后，分成5路送往五台煤气化炉，与纯氧燃烧作煤气化炉点火升温用途。混合气体里LPG含量过高，将会导致热值过高烧毁煤气化炉烧嘴；过低，将会导致煤气化炉过氧。；PG加热后，将处于超临界状态；缓冲罐的混合LPG，静置时间过长，将可能分层或析出；乙二醇蒸发器由1.0MPaG，180oC低压蒸汽加热气话后，在LPG蒸发器加热和气化LPG。注意LPG流量将根据工艺要求和气化炉数目不同，在1005,
24、000kg/h之间波动。试对此工艺装置进行HAZOP分析。,LPG混合气制备系统,77,HAZOP 练习3,原油段塞流捕集器系统,78,HAZOP 练习3,上图所示，从另外一个平台过来的原油，通过一根长约10公里的、设计压力为3.0MPaG的6英寸海底管线，经压力回路PIC9022减压后，进入段塞流捕集器V-2412的油水气三相分离池进行油水气分离。气体通过压力调节回路PIC2405，送往火炬系统焚烧。水从底部的管线，经油水界面仪调节回路LIC2401控制，把水从底部排往废水处理系统。油从顶部溢流进入集油池，并经液位调节回路LIC2402控制，进入下游进一步进行油水分离。段塞流捕集器正常操作压力为0.9MPaG，设计压力1.3MPaG。该系统在运行过程中出现的主要问题，是PV2401A过大，一打开就开度过大，造成原油管线的气体出现严重的段塞流，对段塞流捕集器造成严重冲击，并造成火炬系统出现火雨，及下游的废水处理系统和油水分离系统的瞬时处理量超过设计负荷。同时，油水界位仪LI2401由于设计错误，导致长期搁置而造成油水分离系统工艺混乱。请针对上述实际问题，进行HAZOP并提出改进意见,原油段塞流捕集器系统,练习5,请对下列丙烷装船设施进行HAZOP审查，并进行风险评估,
