设计阶段的HAZOP总体分析.ppt

设计阶段的HAZOP总体分析 1 目录 一 关于HAZOP的一些信息 二 SEI开展HAZOP分析的情况 三 为何进行HAZOP分析 四 为何要在设计阶段进行HAZOP分析 五 设计阶段的工艺安全分析 六 设计阶段HAZOP分析的策划 七 设计阶段HAZOP分析程序的主要内容 2 一 关于HAZOP的一些信息 十多年来我们经历过的多个大型合资项目 每 个项目都进行HAZOP分析 有些合资项目把完成安全分析作为项目一个重 要的里程碑 与进度款的支付挂钩 一般情况下 业主规定所有装置 公用工程及 辅助设施都要进行HAZOP分析 HAZOP分析在基础设计的后期和详细设计阶段进 行 基础设计阶段的HAZOP分析主要针对主流程 详细设计阶段的HAZOP分析主要针对包设备和 重大的变更 3 二 SEI开展HAZOP分析的情况 2001年中海壳牌CSPC项目 SEI作为PMC的一方 与业主和合作方进行了深入的合作 参与起 草HAZOP程序 进行HAZOP活动策划及开展活动 SEI对HAZOP有了深入的了解 SEI在SECCO 扬巴 福建乙烯工程等大项目上 深入介入HAZOP分析工作 从2002年至今 仅在中石化系统内 SEI组织 或主持了近50个项目的HAZOP分析 SEI目前有十多人可以主持HAZOP分析 4 Independent 独立的 Formal 正式的 Systematic 系统的 Critical 临界的 批判的 Comprehensive 全面的 Capture experience 抓住经验 Foresee the expected 预见意料事件 Foresee the unexpected 预报意外事故 5 三 为何进行HAZOP分析 大量的工艺安全事故 需要一个健壮的分析 方法 HAZOP 具有以下特点 6 四 为何要在设计阶段进行HAZOP 分析 洋葱模型 四 为何要在设计阶段进行HAZOP 分析 洋葱模型 7 P ID 图 四 为何要在设计阶段进行HAZOP 分析 洋葱模型 8 从里到外 1 工艺设计 2 基本工艺控制 3 报警 操作人员干预 4 自动执行的安全仪表系统 SIS 或紧急停车系统 ESD 5 泄放设施 6 物理防护 7 应急响应 水喷淋 应急预案 四 为何要在设计阶段进行HAZOP 分析 洋葱模型 9 根据我们的经验 目前先进的 具有国际水平的工艺 装置基本上采用了洋葱模型的防护策略 P ID图几乎包含了洋葱模型的所有安全措施 显示了 所有的设备 管道 工艺控制系统 安全联锁系统 物料互供关系 设备尺寸 设计温度 设计压力 管 线尺寸 材料类型和等级 安全泄放系统 公用工程 管线等关于工艺装置的关键信息 HAZOP分析最主要的分析对象是管道和仪表流程图即 P ID 通过分析P ID 几乎可以分析所有安全措施的充分性 检查强制性标准规范在设计中的执行和落实情况 四 为何要在设计阶段进行HAZOP分 析 全面检查设计的安全设施 10 四 为何要在设计阶段进行HAZOP 分析 费用方面 工艺装置的建设阶段 预可研 可研 工艺包设计 总体设 计 基础工程设计 详细工程设计 施工 试车 单机 联动 投料开车 运行 11 四 为何要在设计阶段进行HAZOP 分析 费用方面 12 13 五 设计阶段的工艺安全分析 3次 14 1 本质工艺安全分析 1 1本质安全概念或理念 本质安全的装置主要靠基本的物理和化学特征 即化学品 的数量 性质和操作条件等来预防人员伤害 环境破坏和 财产损失 而不是单纯依靠控制系统 联锁系统 报警和 操作程序来阻止事故的发生 即 强化 Intensification 替代 Substitution 循环水系统用次氯酸钠而不是氯 气 减弱 Attenuation 限制影响 Limitation of Effects 简化或容错 Simplification Error Tolerance 15 1 2本质安全一些例子 工艺过程使用更少的危险物质 对反应器的搅拌系统进行改进 使反应物料混和更充分 反 应更易于进行 从而大大减小反应器的尺寸 尽量减小精馏系统回流罐和再沸器的尺寸 使用不影响操作但可以大大降低持液量的塔内件 尽量减少塔底直径从而减少塔底物料量 减少中间物料的储量 1 本质工艺安全分析 使用更温和的工艺条件 低温低压代替高温高压 低 温储存系统 催化剂作用 保持足够的安全距离 工厂与社区的安全距离 办公区 域与危险工艺之间的距离 气相反应代替液相反应 16 1 本质工艺安全分析 17 1 本质工艺安全分析 举例1 某大型工艺装置79个 发现的分布情况 18 1 本质工艺安全分析 举例1 某大型工 艺装置79 个发现的 分布情况 1919 1 本质工艺安全分析 举例2 问题 1 冷却水丧失 2 热介质继续供再沸器 塔顶馏出物无法冷凝 3 塔超压 安全阀起 跳 大量物料排往火炬 火炬能力有限或受制 约 如何解决 1 2 3 20 1 本质工艺安全分析 举例2 1 更加安全可靠 的循环水系统 3 设计能 力足够大的火 炬系统 4 安全仪表系 统 SIS 进行切 断 2 根据物性和 操作条件改进 工艺设计 21 1 本质工艺安全分析 举例3 尽量降低工艺设备 的物料量 22 液相反应器改气相 反应器 操作条件 基本未变 1 本质工艺安全分析 举例4 23 1 本质工艺安全分析 优先策略 本质安全措施 被动安全措施主动安全措施 程序 规程 优先级从高到低 24 2 项目HAZOP分析 例1 流程简图 2 项目HAZOP分析 例1 流程简图 25 26 2 项目HAZOP分析 例1 分析示意 26 原因 过滤器堵塞 偏差 压力低 后果 吸入管线承受真 空 压缩机喘振 吸入管线破裂 压缩机损坏 设备 损失和生产损失 有可能产生进一步的后 果 2 项目HAZOP分析 例1 分析报告 设计工况 报警设计 控制系统设 计 运行维护 技术 设计标准 设计惯例 经验 风险矩阵 洋葱模型 大型装置 要检查上 万个安全 措施 28 2 项目HAZOP分析 例1 关闭 完全按要 求执行 答复是否 满意 为什么 29 2 项目HAZOP分析 例2 分析示意 1 2 3 消声器堵塞 放气阀无法打开 压缩机超速 压缩机 出口管 线压力 高 反应器 2 项目HAZOP分析 例2 分析示意 30 4 5 止逆阀损坏或安装错误 反应器跳车 ZCV关闭 压缩机 出口管 线压力 高 2 项目HAZOP分析 例2 报告 31 安全联锁 工艺控制 安全泄放设 施 设计工况 运行维护 3 SIL Safety Integrity Level 分析 PRCA PZA IA LRC HHH 热膨胀或火灾工况 设定压力 60 barg 120 Bar 设计压力60 Barg 烃 01 001 01 002 01 001 01PRCA 001 01PZA 002 01PZA 002 V100 01LRC 001 01UZ 100 32 33 3 SIL Safety Integrity Level 分析 PRCA PZA IA LRC HHH 热膨胀或火灾工况 设定压力 60 barg 120 Bar 设计压力60 Barg 烃 01 001 01 002 01 001 01PRCA 001 01PZA 002 01PZA 002 V100 01LRC 001 01UZ 100 33 1 控制回路故 障 导致 01PRCA 001 全开 2 大量高压物 料进入V100 3 系统超压 4 泄漏或破裂 5 火灾或爆炸 3 SIL Safety Integrity Level 分析 34 工艺装置 人员密集处 爆炸后果 3 SIL Safety Integrity Level 分析 35 1 控制回路故障 导致 01PRCA 001全开 2 大量高压物料进入 V100 3 系统超压 4 泄漏或破裂 5 火灾或爆炸 设计安全仪 表系 SIS 统切断 3636 PRCA PZA IA LRC HHH 热膨胀或火灾工况 设定压力 60 barg 120 Bar 设计压力60 Barg 烃 01 001 01 002 01 001 01PRCA 001 01PZA 002 01PZA 002 V100 01LRC 001 01UZ 100 36 3 SIL Safety Integrity Level 分析 SIS回路 确定SIL 硬件实现 运行和维护 37 风 险 联锁系统复杂性 设计不足过度设计 SIL对设计进行优化 使之处于该区域 3 SIL Safety Integrity Level 分析 为了达到HAZOP的预期的效果 在项目初 期进行必须对HAZOP分析工作进行认真策 划 多方沟通和协调 确定是否进行HAZOP分析 l业主的要求 专利商的要求 合同 标准 强制性法规要求 合资项目如中海 壳牌南海项目 SECCO乙烯 扬巴项目 福建 项目等业主要求 l在合同谈判时要明确是否要进行HAZOP分析 因为HAZOP分析需要 人工时 费用和关键的设计人员参加 还要有业主操作专家 专 利商 厂商人员参加 一般专利商和操作专家由业主派出 对于 设计院负责EP或EPC工作时 要注意与采购服务商事先就HAZOP工 作在合同里明确 特别是人员派出和落实分析意见方面 lHAZOP分析对项目的生产安排会产生影响 六 设计阶段HAZOP分析的策划 38 确定HAZOP分析依据的标准 风险承受标准或可接受的风险标准 这是非常关键的 不同的行 业 不同的国家 不同的公司可能有不同的可接受风险标准 可 接受的风险标准影响装置的安全水平 分为个体风险和群体风险 设计标准 包括工艺设计标准 设备设计标准 控制系统设计标 准 联锁系统设计标准等等 这些是设计的基础 也是HAZOP分析的依据 安全措施是否充分 如何落实HAZOP分析提出的意见和建议 主要以这些标准为依据 各种设计标准在项目一开始就要确定 业主 设计方要达成一致 意见 当然也要考虑一般设计惯例 六 设计阶段的HAZOP分析的策划 39 风险标准举例 Health and Safety at Work etc Act 英国1974 1974年劳动 安全卫生法 40 不可承受水平 不容妥协 ALARP 区 域 需要证 明已经降 到ALARP 可接受水平 不需要证明ALARP 可承受水平 只有当风险降 低不合实际或投入与产出不 成比例时 可以忽略的风险 风险标准举例 个体 英国HSE 1 对于工人 可承受 核装置10 4 年 2 5 10 4 年 煤矿 制造业 10 4 年 流程 2 对于公众的个人风险一般至少降低一个数量级 对于工艺装置 41 单装置联合装置 新装置在役装置新装置在役装置 10 6 年3 10 6 年 10 5 年3 10 5 年 42 可承受风险水平举例 群体 QRA 风险承受标准 43 ALARP As Low As Reasonably Practicable 尽可能合理的低 确定HAZOP分析程序 一般用业主的程序 应详细规定如何进行HAZOP分析 在该程序里要规定用何种方法进行HAZOP分析 一般认 为HAZOP分析专指引导词方法 但有的项目采用基于经 验的HAZOP方法 引导词法 对主持人的要求较低一些 基于经验的方法 对主持人要求高 一般是工艺安全专 家 最好有实际操作经验 建议不是所有项目都进行相同的HAZOP分析 对规模技 术相同的装置 那样重复工作量太大 效果也不好 44 六 设计阶段的HAZOP分析的策划 确定谁来组织HAZOP分析 一般由业主组织 设计单位配合 南海CSPC SECCO 福建 扬巴等项目都是业主组织 如果业主缺乏这方面的经验 也可以由设计单 位 项目组组织 业主不仅要密切配合 更要 高度重视这项工作 这种情况下一般需要业主 高层关注 无论何种情况 设计方都要有一个有经验的人 专门负责此事 一般由工艺安全工程师负责 六 设计阶段的HAZOP分析的策划。