风险管控行动模型在煤气化装置上的应用

叶莲祥

（中国石化巴陵分公司煤化工部，湖南岳阳 414003）

自20世纪70年代，在欧美工业发达国家及地区，发生了多起重大工艺安全事故，引起政府、公众、工业界的关注和反思。80年代开始，工艺安全逐渐发展为一门独立的学科。1992年美国职业安全健康局（OSHA）颁布了对危险化学品工艺安全管理系统的相关要求[1]。大型煤化工装置具有工艺流程长、过程控制复杂和危险有害因素集中的特点，使用风险管控行动模型——危害及其管理过程（HEMP）的方法，有助于实施煤气化装置工艺安全管理，分析装置存在的危害因素，对风险进行评估和控制，以加强生产过程安全，防患于未然，防止工艺安全事故的发生。

1 风险分析方法

1.1 危害及其影响管理过程（HEMP）

危害和影响管理程序（Hazards and Effects Management Process，HEMP）是一种识别、评估和提供消减危害和威胁，保证安全生产的结构化技术[3]，是壳牌石油公司用于过程安全风险管理的一种方法，在其全球资产管理和HSE管理中发挥着重要作用，是帮助该公司就其生产经营活动对人员、环境、资产和声誉的危害和风险进行管理的关键过程，是整个HSE管理体系的核心。HEMP包括危害识别、风险评估、风险控制和风险恢复四个阶段。作为一种风险管控行动模型，HEMP具有图形化、程序化的特点，每阶段需要输出相应的文件或报告，可以清楚看到重大风险源的控制措施和危害后果，识别出安全关键设备[2]，制定出安全关键任务，见表1。

1.2 风险分析及评估

针对在第一阶段识别出的危害和风险，采用5×6的风险评估矩阵（RAM）工具进行风险分析和评估，该方法针对场景进行判别，按照一定场景对应的后果发生的可能性和严重性分为高、中和低风险三类，风险矩阵见表2。

其中，一定危害对应的事故后果发生的严重性按照人员、资产、环境和企业声誉四方面考虑，事故发生的可能性按照A、B、C、D、E进行分类，事故的严重性分类按照0、1、2、3、4、5依次递增，一般定性确定。

对于环境影响和企业声誉影响的分类与人员和资产损失分类原则类似，这里不再赘述。对于已经划分为高HSSE风险的危害种类和场景，需要经HSSE案例进行评估或论证。

表1 HEMP危害与影响管理过程

表2 风险评估矩阵

除高HSSE风险外，那些已确认对人身具有潜在严重影响的中度HSSE风险，应给予进一步评估；通过Bow-tie分析证明这些风险已降低至最低合理可行（ALARP）的风险等级，在相关危害控制表和危害及风险记录表中记录管理这些危害的过程。

对于蓝色区内的危害（即低风险），应按照HSSE管理体系和公司政策进行管理，以逐渐降低这些危害的风险等级。通过应用标准工作法和HSSE程序，使这些危害带来的风险得到有效控制。

1.3 Bow-tie分析

对于高风险采用“Bow-tie”领结图的分析方法，Bow-tie分析方法与故障树分析方法（FTA）类似，如图1所示。其中，处于蝴蝶结中间的“危害事件”称为“顶上事件”[3]，一般为工艺物料的意外泄漏或能量的意外释放。顶上事件左边部分为预防性屏障，用来减少事故发生的可能性，右边部分为后果减缓性屏障，用于减轻事故后果。应用Bow-tie分析可以清晰显示防止事故发生的屏障或者措施有哪些，从而维护好这些屏障，防止事故发生。

2 HEMP的应用

应用风险管控行动模型HEMP可以进行危害识别和风险分析，识别出控制措施和关键行动，形成风险登记表、安全关键设备和安全关键任务清单，下面以煤气化装置为例阐述HEMP的应用。

2.1 危害因素识别

第一阶段为危害识别阶段，在该阶段应全面识别生产运行阶段的危害，并识别导致危害释放的威胁因素和顶上事件，评估事故后果的风险等级。

根据HEMP体系提供的危害因素筛查表逐一对照，筛查表中危害因素总共包括18大类385小类。识别在煤气化装置上存在的危害因素共有9种，包括原煤、合成气、粉煤、柴油、液化气、氧气、氮气、蒸汽和锅炉水。

图1 领结（Bow-tie）风险分析示意

2.2 识别危害场景和风险评估

根据HEMP体系提供的危害因素列表，对煤化工装置各单元逐一对照分析查找危害因素，对危害因素可能造成的事故或后果进行评估，识别危害场景、评估风险，煤化工装置分析了30个危害场景，识别出9个高风险、18个中风险和3个低风险，对于高风险需要采用Bow-tie分析法进一步分析，煤气化装置常见的高风险危害因素见表3。

表3 煤气化装置高风险危害因素

2.3 对高风险进行Bow-tie分析

针对煤气化装置粉煤磨制和干燥单元，典型事故案例是粉煤泄漏导致粉煤爆炸，以及合成气泄漏导致火灾或蒸汽云爆炸，图2为粉煤泄漏事故Bowtie分析。其中粉煤管线泄漏为“危害”，“顶上事件”是高压高温的粉煤泄漏，后果是粉煤爆炸。在顶上事件的左侧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。右侧列出发生顶上事件后防止发生严重后果的屏障，如点火源控制、泄漏检测和启动消防系统等。

图2 粉煤泄漏Bow-tie分析

2.4 形成安全关键任务和安全关键设备列表

根据Bow-tie分析所形成的风险控制措施，称之为屏障。屏障分为预防性和减缓性两种，风险控制最关键的是要对降低或消除风险的措施进行维护，使之始终处于完好状态，使屏障有效可用，防止重大事故发生。屏障的维护活动综合起来就是安全关键任务，起屏障作用的设备或元件就形成了安全关键设备，每一个Bow-tie对应一个安全关键任务清单和安全关键设备清单，其中包括关键活动、关键岗位和负责人。

安全关键设备（SCE）则包括关键的安全阀、压力控制回路、压力变送器、关键管道、联锁回路、火灾气体检测系统、关键的切断阀以及不间断电源UPS和柴油发电机等。安全关键设备需要形成检测、测试和预防性维修计划并实施，保证安全关键设备的安全功能，避免设备故障引发安全事故。

安全关键任务清单则根据屏障的类型来列出，包括保证安全关键设备可靠性需要实施的测试、检测和预防性维修活动，也包括操作员报警响应和干预行动。对于合成气管道内部腐蚀造成合成气泄漏及爆炸的场景，使用Bow-tie分析方法所形成的安全关键任务清单见表4。

表4 合成气管线腐蚀泄漏导致气体爆炸Bow-tie安全关键任务

3 结论

使用HEMP进行工艺安全管理，通过使用标准危害因素筛选表识别出煤气化装置危险有害因素，建立风险控制登记表，通过风险矩阵（RAM）判别风险等级，将装置上的风险识别完全并分为高、中、低风险，对风险较高的使用Bow-tie分析方法进行识别和图形化。对识别出的屏障或措施形成安全关键设备和安全关键任务清单，并组织实施，以便保持屏障的有效性和完整性。采用HEMP风险控制模型以及Bow-tie分析方法，可以很好的保证煤气化装置的工艺安全，减少发生物料泄漏可能性，避免发生火灾、爆炸和中毒等事故。