安全系统设计论文.docx
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1、综合应用HAZOP、LOPA、F&EI三种风险分析方法叶闯摘要:在进行工艺过程风险分析时,选用合理有效的安全评价方法是至关重要的。道化学火灾、爆炸指数法(FEI)、危险与可操作性分析(HAZOP)和保护层分析法(LOPA)作为重要的安全评价方法,在化工安全评价中得到了广泛应用。针对HAZOP分析主观性强、耗费时间长等缺点,提出了将F&EI、LOPA与HAZOP相结合的安全评价方法。F&EI的结果可以为HAZOP分析提供必要的数据支持,判断评价单元的本质安全性,对后果严重程度处于可接受范围内的单元可以少进行或不进行HAZOP分析;对后果严重度较高的事故场景进行半定量的LOPA分析,提高评价过程的
2、客观性。从风险矩阵的角度,讨论了利用F&EI判断后果严重程度的两种方式。同时从HAZOP、LOPA的信息共享上,讨论了较复杂事故场景下,可以借助LOPA完善未完成的HAZOP分析,并丰富HAZOP案例库。最后以1984年印度博帕尔事故为例,说明通过3种安全评价方法的数据与信息共享,风险评价过程更加方便、高效,评价结果更加全面、细致。关键词:危险与可操作性分析(HAZOP);道化学火灾、爆炸指数法(F&EI);保护层分析法(LOPA);数据传输;信息共享正文1、引言对化工工艺系统实施工艺危害分析(process hazard analysis,PHA),可以系统地辨识、评估工艺装置或设施的潜在危
3、险性,并提出降低危险性的建议措施,它对保障企业的安全生产具有重要意义。PHA方法较多,不同的方法具有不同的特点和适用范围。危险与可操作性分析(hazard and operability analysis,HAZOP)是系统化地发现工艺安全隐患及可操作性问题的方法,通过逐一审查工艺过程并分析装置的危险性,保证了分析的全面性,同时易于操作。道化学火灾、爆炸指数法(dows fire and explosion index,F&EI)是常用的危险指数评价方法,它依据工艺单元的操作环境、物质的潜在能量和安全保护措施状况进行综合评价,是一种表征过程本质安全特性的指数。保护层分析法(1ayer of p
4、rotection analysisLOPA)是一种半定量的分析方法,它根据独立保护层在事故发展过程中的失效概率,分析过程能否达到要求的风险等级。各种PHA方法中,HAZOP在化工和石化领域应用最为广泛,但HAZOP分析也存在着主观性强、耗费时间长等缺点。将F&EI、LOPA与HAZOP结合,具有两方面的优点,一方面通过F&EI评价可以为HAZOP分析提供必要的数据支持,判断评价单元的本质安全性,对后果严重程度处于可接受范围内的单元可以少进行或不进行HAZOP分析;另一方面,针对HAZOP主观性较强的不足,可以对后果严重度较高的事故场景进行半定量的LOPA分析,提高评价过程的客观性。因此,本文
5、提出对工艺过程进行安全评价时,可以HAZOP为基础,利用F&EI加强对过程中危险最集中区域的风险分析,利用LOPA进行基于事故场景的保护措施的有效性分析,并通过3种安全评价过程中数据与信息的共享,风险评价过程更加方便、高效,评价结果更加全面、细致。2、F&EI、LOPA与HAZOP结合提高分析结果的准确性传统的HAZOP分析根据详细的过程流程图(process flow diagram,PFDs)以及工艺管道仪表流程图(piping & instrument diagram,P&IDs),将工艺过程分割为多个工艺单元,选择所包含的研究节点,分析每个节点所包含的参数出现偏差原因,以及偏差导致的后
6、果并提出应采取的安全措施。该分析方法全面,能够有效地辨识风险,但是HAZOP分析主观性较强。在HAZOP分析的过程中,如果能结合F&EI评价和LOPA分析,将会大大提高分析过程的准确性。在F&EI评价中,F&EI值能较好体现本质安全设计的基本准则和要求。如果F&EI值大于128,一般认为工艺单元发生火灾、爆炸事故的严重度较大,强烈推荐进行详细的HAZOP分析;否则,建议对单元少进行或者不进行HAZOP分析。当HAZOP分析中发现某个偏差下事故场景比较复杂,分析人员难以进行准确评价时,需进一步采取半定量的LOPA分析,其结果可以返回给未完成的HAZOP分析。整合后的HAZOP分析如图l所示,它将
7、3种评价方法有机地结合起来,充分利用各自特点,可以有效地提高评价结果的准确性,也有利于分析数据的共享。图1整合后的HAZOP分析3、F&EI、LOPA与HAZOP的数据共享3.1、利用F&EI分析判断事故的后果严重度风险是对事故造成的人员伤亡、环境损害和经济损失等的描述,表达了事故发生可能性和后果的严重程度,是事故发生频率和后果严重度的函数,是对事故的量化描述。图2风险矩阵编制风险矩阵、确定风险等级是进行风险评价的必要步骤。在HAZOP和LOPA中,均使用风险矩阵评估风险大小。一般同一公司进行安全评价时,均使用相同的风险矩阵。图2是典型的风险矩阵,事故后果按照其严重程度分成5类,事故发生频率根
8、据每年发生的次数(表1)分成7个级别。根据某一事故场景的后果分类和频率等级,可以得到相应的风险级别,针对每一风险级别有对应的建议措施(表2)。在实际的评价过程中,可以采用定量、半定量或定性的方法评定后果严重程度,在HAZOP分析中一般依靠定性方法判断后果严重程度。当利用F&EI对某一单元进行了分析,利用分析结果可以生成具有半定量信息的后果严重度。表1、频率等级等级每年发生次数110-610-7(或更低)210-510-6310-410-5410-310-4510-210-3610-110-271.010-1(或更高)表2、风险等级及对应措施风险等级对应措施15无需采取安全措施68在条件允许时应
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