HAZOP分析方法应用及改进探讨

HAZOP分析方法应用及改进探讨

于晓岗 黄挺秀 史先鹏

中化蓝天集团有限公司 浙江杭州 310015

摘要：HAZOP（风险与可操作性分析）分析方法最早由英国化学工程师协会创建，经过多年发展，目前也成为我国流程工业普遍认可的化工工艺安全风险识别方法，但是在实际应用过程中，存在风险场景描述不清晰，安全措施缺少有效性等问题，本文对HAZOP目前存在的问题，进行相应的分析与探讨，希望能更加充分发挥HAZOP的作用，有效识别出工艺流程中的风险，基于风险，建立可靠的风险管控措施，减少工艺安全事故的发生。

关键词：HAZOP分析，流程工业，工艺安全，风险控制

1HAZOP分析及特点

1.1 HAZOP介绍

HAZOP（Hazard and Operability Study）全称：风险与可操作性分析，是系统地分析流程，从设计意图中识别出潜在的风险，评估现有的安全措施，并提出风险管控的建议。HAZOP分析方法于1963年由Trevor Kletz and Ellis Knowlton两位工程师创立于英国，最早应用于化学工程，工艺流程中的风险控制，作为工艺安全风险识别的常用工具，目前在我国的化学工程中也得到广泛应用。法规方面，我国应急管理部安监总管三 186号，明确要求“企业积极利用危险与可操作性分析（HAZOP）等先进科学的风险评估方法，全面排查本单位的事故隐患”。也相应发布标准：《危险与可操作性分析（HAZOP分析)应用导则 》（AQT 3049-2013）。对促进化工工程安全设计，降低事故发生起到了积极作用。

1.2 HAZOP分析方法本身的缺陷

虽然HAZOP分析方法得到了专业人士的普遍认可，但是HAZOP本身仍然存在本质上的不足，HAZOP无法对工艺流程做出重大的改变，只能识别出该工艺存在的风险，进而在此基础上设计相应的安全管控措施。通常，在实验室阶段，依靠研发工程师自身的专业知识无法准确识别出工艺放大所产生的风险，HAZOP分析时，是首次将不同专业的工程师共同聚集在一起，讨论工艺存在的风险，在此阶段，已经不能改变工艺所需要的化学品和主要的工艺流程。

HAZOP是一种定性的风险分析，目前多数企业难以达到定量风险分析[1]。

同时，HAZOP仅作为工艺安全要素中的一项，不能识别所有的工艺安全风险，因此，风险的识别不能仅仅依靠HAZOP分析。

2HAZOP分析存在的问题

2.1 HAZOP分析的阶段

很多项目的HAZOP分析开展时间太晚，导致工艺、设备已经无法改变。例如，工程师抱怨，如果某台设备的设计压力足够高，就不需要设计复杂的安全仪表系统，但是，此时设备已经订货，无法进行更改。某些项目，在开车前进行HAZOP分析，发现开关阀的设计选型错误，按照工艺设计，应该选择FO（气开阀），但是，实际采购数据表选择的是FL（双作用），而此时阀门已经到货，又需要重新找供应商协调更改，如果在订货之前进行HAZOP分析，就有可能避免这一问题。究其原因在于各专业技术人员只专注于自身的工作，对其他部门、其他专业工程师的工作内容了解不多，缺少协同，错过了纠正设计错误的机会。

2.2 HAZOP报告的场景描述

有的项目HAZOP风险场景描述不清晰，无法为设计人员提供准确信息。例如，某项目加氢反应风险后果描述：“物料汽化不彻底，严重时反应速率上升，超温超压，氢气泄漏爆炸，一名操作人员死亡”。虽然该后果很严重，但是风险场景中并没有说明反应速率上升的时间，也没有说明压力问题达到多少时，氢气会泄漏，缺少工艺安全时间的计算，因此后续的安全仪表设计缺少有效的数据支持；生产车间的操作工在实际操作中也很难得到量化的数据，缺少可操作性。对于可能造成人员伤亡的高风险场景的描述，应该尽可能有准确的数据支持，进而才会设计出更有可靠的安全管控措施。

2.3 缺少可操作性分析

HAZOP分析，是风险与可操作性分析，许多项目，重点关注了“风险”的分析，却忽视了“可操作性分析”，进而导致了事故的发生。例如，2018年4月发生在美国Husky工厂的事故，造成36人受伤，5.5亿美元损失，其中的原因之一就是缺少操作工停车期间可操作说明[2]。可操作性分析还可以识别出设计上的不足，例如，某装置的硫酸管线缺少导淋设计，如果在投料开车前未识别出该项设计缺陷，在装置开车发现问题后，再进行改进，会涉及一系列危险作业，增加安全风险，同时耗费工厂大量的管理资源。因此，在HAZOP分析时，必须要强化可操作性分析。

2.4HAZOP人员的组织

HAZOP的会议要求各专业工程师长时间在一起讨论，分析工艺风险，会议的策划、准备是非常重要的，尤其在项目进度压力比较大时，HAZOP很容易变成一种形式。工程师的时间都是宝贵的，在HAZOP会议中，很难将各专业工程师聚集在一起进行长时间的会议。有的项目HAZOP分析，仅仅组织工艺、仪表等少数专业工程师参加，专业不全，专业人员能力不足；有的项目，启动时专业人员齐全，过程中由于各种原因，陆续缺席，缺少多专业共同讨论，很容易遗漏某些风险；个别项目，HAZOP资料准备不足，P&ID的信息不全，缺少仪表、设备等相关数据表，都对HAZOP分析质量造成严重影响。

2.5HAZOP建议项的有效性

安全管理的核心要素是基于风险的管理，对于高风险场景，必须通过本质安全的方式进行风险管控，本质安全的核心内容是通过工程设计降低事故的后果，减少事故发生的概率[3]。有的HAZOP分析，在建议项中，单纯通过人为操作进行风险防护，这不是有效的风险管控措施。例如，某工厂，操作工向反应釜中过量投加去离子水，导致釜内盐酸放热，反应釜超压。在HAZOP分析中，已经识出该风险，但是防护措施中，仅仅要求操作工注意去离子水的投加量[4]。因此，对于高风险场景，必须采用工程措施进行风险管控，不能仅仅依赖于人员操作[5]。同时，设计的工程措施，必须验证其有效性和可靠性。某项目，加氢反应HAZOP分析，识别出了进料调节阀失效，导致氢气超压，泄漏的风险，风险防护中，要求氮气冷却阀打开，但是，检查数据表，氮气冷却阀的选型却是FL（双作用型式），正确的选择应该是FO（故障开），即发生仪表风故障时，氮气冷却阀门必须打开。

3 改善建议

3.1 制定合理的HAZOP分析进度计划

在HAZOP项目启动前，需要制定合理的进度计划，提前通知HAZOP小组成员，使其合理安排工作计划。同时，将HAZOP分析所需技术文件，需要提前发送至HAZOP主席进行审查，防止HAZOP分析时，资料不齐全或深度不足。项目经理要对HAZOP分析足够重视，协调设计院、项目团队资源，在分析时间上给予充足的保证。要在设备、仪表订货前，识别出工艺风险，制定风险管控措施，完成HAZOP分析报告。

3.2 风险场景的描述

在风险场景进行描述时，要将风险发生的关键温度、压力数值描述清晰，在HAZOP分析报告中要准确写明发生故障的仪表、设备位号，以及现有防护措施的仪表、设备位号，发生风险的时间节点，操作工所需的反应时间等，都要尽量准确的描述，要将高风险场景准确告知一线操作人员。

3.3 强化可操作性分析

企业应当制定可操作性分析的制度，建立操作性审查要点，在施工图结束之后，组织三维图审查，在审查过程中，按照人机工程学、操作工实际操作的需求，对正常工况、异常工况都进行分析、讨论，编制书面的操作规程，并组织对操作人员的培训，确保操作工掌握操作。

3.4 验证安全管控措施的有效性

对所有的安全管控措施，在PSSR阶段（开车前安全检查），都要按照HAZOP行动项，一一到现场进行核对，特别是高风险场景和设计安全仪表系统的管控措施，在开车前，需要测试SIS的有效性，相关测试人员进行签字确认，在投用后，需要定期对安全仪表系统的运行逻辑进行重新测试计算、测试，以此来对安全仪表系统的运行可靠性做出重新评估[6]。企业应当建立SIS的校验制度，对SIS落实全生命周期维护。

4总结

对于HAZOP在实际应用过程中的不足，可以通过制定合理的计划、清晰描述风险场景、持续进行人员培训、加强风险管控措施的可靠性验证等持续改进手段，不断完善HAZOP分析方法，增加企业的工艺安全管理水平。

参考文献

[1] 刘厚周 HAZOP在设计阶段应用中的改进 《研究与探讨》

[2] FCC Unit Explosion and Asphalt Fire at Husky Superior Refinery Investigation Report December 23, 2022 CSB P111

[3] Center for Chemical Process Safety, Inherently Safer Chemical Processes - A Life Cycle Approach (2nd Ed.), New York, New York: John Wiley & Sons, Inc., 2009.

[4] Hazardous substance release following inadequate HAZOP study, Germany Loss Prevention Bulletin 225 June 2012 P22

[5] T. Kletz, An Engineer's View of Human Error, Third Edition, Rugby, Warwickshire, UK: IChemE, 2001.

[6] 薛丽英 石化企业安全仪表系统设计中的问题及优化 《技术研究》2023年4期

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