化工企业工艺系统初始打开作业风险管控

这是一起由直接作业过程导致的典型过程安全事故。如此简单的作业却导致了这么多人员伤亡，确实令人痛心。这起事故似乎再次证实了近年来的一个观点，即我们可以为设备设施设置许多安全屏障，从而降低事故发生的概率。但是，对于直接作业环节，有效屏障并不多，往往是个人的无意失误就可能导致严重的工艺安全事故。我不完全赞同这个观点。这起事故实际上反映出我们整个行业在对工艺系统打开作业风险管控方面，存在体系性不足。

工艺系统打开作业(intrusive work)是指需要打开封闭系统进行内部作业的操作，例如管道和容器的开口作业、阀门和泵的维修更换等。这类作业会打破系统的完整性，增加潜在的安全风险。工艺系统打开作业是化工企业最高风险的直接作业环节之一。因为在隔离失效的情况下，打开系统可以直接导致工艺泄漏事件的发生，进而引发次生的火灾爆炸、人员中毒、化学烧伤、机械伤害、流程失控以及环境污染等后果。

而在工艺系统打开作业中，初始打开系统(first break/initial opening)又是最高风险的环节。它专门指在管道和容器等长时间关闭的系统首次打开进行作业的过程。初始打开是指松开密闭系统的任何连接螺栓的过程，通过导淋或放空阀门对系统进行泄压或检查隔离有效性并不属于初始打开。即使通过现场或远传压力表显示，或者通过导淋或排空阀已经确认系统已经被有效隔离且排空，打开第一道法兰的作业过程仍然属于初始打开。因为压力表可能有故障，导淋或排空阀可能被工艺物料（焦粉、聚合物）或铁锈等堵塞。

在化工行业，通常会对打开曾经含有易燃（闪点<65℃）、有毒、窒息性或自燃物质的系统的作业过程通过作业许可进行风险控制。遵循基于风险的原则，对不同的工艺条件的系统的初始打开过程管控要求也会有所不同，下面这个例子是某企业对不同情况的作业许可的具体要求：

对于这一类的作业的风险控制，作业计划和作业准备过程是保证作业过程安全的关键，作业准备过程就是要对计划打开的设备进行有效隔离并排空置换干净，防止危害物料残留伤害作业人员。

在化工行业实际操作中常用的隔离方式包括阀门隔离、盲板隔离以及断开管线隔离等。阀门隔离方式主要包括单阀隔离、双阀隔离、双阀隔离加导淋，盲板隔离包括盲板/盲法兰隔离，盲板隔离与断开管线隔离也被称为绝对隔离。还有将阀门隔离和盲板隔离结合的双阀隔离加导淋和盲板，具体方案如下列图示：

具体隔离方案的选择要遵循基于风险的原则，有一个行业内的良好实践是采用一个基于可能发生泄漏风险的通过定量评估方式确定采用哪种阀门隔离方式的工艺隔离矩阵，这个泄漏风险评估体系需要考虑以下要素:

一、评估变量:

1、 工艺过程或设备所处的环境情况，这是因为不同的环境在有害物泄漏后产生的扩散方式与范围以及可能发生爆炸的威力会有很大的不同。

例如在对2005年发生在英国的邦斯菲尔德油库爆炸事故的调查过程中，调查组的专家在用FLACS软件在对汽油蒸汽的扩散及蒸汽云团爆炸进行模拟时发现，在树丛中的汽油蒸汽发生爆炸后的爆炸冲击波压强可以大于10 bar，而在空旷地方同样浓度的蒸汽云团爆炸所产生的冲击波压强只有0.1 bar，这两种环境下爆炸所产生的破坏力差别是很大的。在后面的模拟测试中也证实了这一点，研究人员用塑料薄膜围成一个封闭空间，注入一定浓度超出爆炸下限的汽油蒸汽然后进行点火引爆试验。塑料薄膜下面是一块平地时的爆炸情况比塑料薄膜里面是有草丛的爆炸情况塑料薄膜被掀起的高度差很多，第二种情况的破坏力要大很多，可以直观地看到其他条件都相同时只是环境的不同产生的后果就有很大的不同。

所以我们可以粗略地把装置区现场分为设备密集区和相对空旷区，设备密集区的泄漏危险参数理应在易燃易爆物质泄漏的情况下风险要高一些，有毒物质泄漏则在两种环境没有太大的区别。区分标准如下表的A类和B类情况的具体描述：

2、 介质风险：如压力、温度、腐蚀性、易燃性、毒性等属性，介质的危害性越大，发生泄漏的后果严重性越大，风险越高。

在这个评估表中，把介质按照其本身的易燃易爆和有毒有害性质以及其操作条件下的温度和压力分为7组，排列越靠前，风险越高。具体分类如下表所示：

综合考虑将要被隔离的工艺和设备系统中物质的危害特性和所在的环境，就可以得出影响因数矩阵，如下表所示：

例如我们要在装置区对裂解汽油分离塔的底部抽余油输送泵的入口过滤器进行隔离，那么该处的抽余油是属于超过60℃的易燃物质，属于第3类物质，分离塔所在装置区是属于A类情况，因此通过上表可以查得影响因数为8。

3、 管道/设备的管径与操作压力：管径越大，隔离阀门就越大，泄漏的可能性就越高，操作压力越大，泄漏的可能性也越高。综合考虑两者的结合就可以得出泄漏因数矩阵，如下表所示：

例如，如果隔离的过滤器管线是6'的而系统的操作压力是25 bar，那么通过上表可以查到泄漏因数是6。

4、 隔离频率与隔离时长：隔离频率是指多久隔离一次一台具体的设备以进行打开系统作业。隔离时长是指系统打开的时间长短。频繁隔离会增加误操作风险；隔离时间越长就越会增加各种原因导致泄漏的风险。综合考虑两者的结合就可以得出时间因数矩阵，如下表所示：

例如：如果抽余油输送泵的入口过滤器每个月要清理一次，每次过滤器滤芯拆走清理，再回装总共需要5个小时，那么通过上表可以查到时间因素是6。

二、风险矩阵总值:

以上三个因数相乘，就可以得到该项隔离作业的总风险值是288。

三、分级原则:

根据风险矩阵得出的风险总值，风险总值数字越大，风险越高，我们按风险排列把隔离风险划分为4级，每级对应着不同的最低隔离方式要求。具体如下表所示：

低风险用单阀隔离，中低风险用双阀隔离加导淋方式，中高风险用盲板、盲法兰或断开管线的方式进行绝对隔离，高风险则要用双阀加盲板隔离，并加上盲板。

例如，上面举的抽余油输送泵入口过滤器清理的例子里，最后的风险矩阵总值是288，处于30-499这个等级范围内，因此，该作业的最低隔离方法要采用双阀加导淋的方式进行隔离。

需要指出的是,如果使用双阀门加排放管的隔离方式，当第一道隔离阀门发生内泄时，泄漏的介质会从排放管排出，使第二道阀门不会承压,因此不会发生介质穿透的情况。

另外，所有动火作业和限制性空间进入作业，都不需要通过这个矩阵来计算，这两类作业的最低隔离要求就是完全隔离，也就是通过安装标准盲板或断开管线来实现。

这个隔离矩阵还需要与管理措施配合使用。首先，操作人员必须尽可能遵循矩阵计算结果对应的隔离方法，例如，如果计算结果要求采用双阀门隔离，但现场近端只有一个隔离阀，则需要向上游追溯到上一个隔离阀。如果现场条件实在无法满足最低隔离要求，则需要进行偏差管理，这种偏差通常需要更高级别管理人员批准后才能执行。

完整的工艺隔离矩阵如下图所示，通过一些简单的Excel运算功能可以让让这个表自动汇算出隔离风险总值，并自动在左下方显示最低隔离要求。

通过以上方法确定隔离方案并完成工艺系统隔离后，还需要进行吹扫置换及系统泄压，完成打开系统作业的准备工作。即使所有这些作业准备工作已经完成，我们在实施工艺系统初始打开作业时还必须坚持以下两个基本前提：

1.所有的阀门隔离都是不可靠的，关闭的阀门内漏是常态，没有内漏才是意外。

2.绝对不能依靠压力显示来判断系统是否还带压，必须通过导淋，放空阀或微开法兰的方式来确认。

作业过程中的风险控制，通常需要遵循危害控制层级，也就是消除、替代、工程控制、管理控制以及个人防护这几个方面来考虑具体的控制措施。

以下以某化工企业的一些具体控制要求为例来展现这些危害控制层级：

一、适用于正常作业许可的情形：

在下列情况下打开含有易燃（闪点：<65℃）、有毒、窒息性或自燃物质的系统:

●其隔离可靠性可以通过排放阀/导淋阀确认的系统（不考虑其尺寸大小）

●打开直径等于或小于8'的系统，并且只能通过法兰开缝核实隔离阀的可靠性（ 对于直径大于8'的系统， 适用于下面第二种情形）

主要风险控制措施：

1.操作人员工作准备的要求：待打开的系统必须安全隔离，所有隔离阀挂牌上锁，并且填写工作准备单。必须对设备进行卸压和吹扫。如果适用，在工作准备阶段，必须开展阀门隔离可靠性的初始检查（例如，在卸压过程中检查系统压力）。

2.对于打开直径大于8'系统的维修作业，设备工程师必须要考虑此作业工程方面的要求(例如管线支撑要求)并签字。

3.通过排放阀/导淋阀核实系统隔离状态的控制措施：对于毒性系统，具有授权气体检测资格的外操在微开排放阀/导淋阀以最终核实系统隔离可靠性时必须佩戴过滤式呼吸器。对于氮气系统，在打开排放阀时，必须确保良好的通风。如果证实隔离阀内漏，由值班班长决定是取消此项作业还是根据下面第二种情形去准备作业方案并申请特殊审批。

4.通过法兰开缝核实直径等于或小于8'系统的隔离状况的控制措施：具有授权气体检测资格的外操必须确认待打开的法兰，并在现场待命，直至证实阀门隔离可靠性。如果系统含有易燃或自燃物质，作业现场必须有供水或配备干粉灭火器。作业许可签票人必须考虑打开系统第一块法兰时防喷溅特殊个人防护的要求，并在作业票上作出具体规定。对于毒性或窒息性系统，在待打开的法兰周围必须设置15米的隔离区。任何进入该隔离区的人员均必须佩戴作业票规定的呼吸保护（根据情况的不同可能是过滤式呼吸器或自供气式空气呼吸器）。如果证实隔离阀内漏，由值班班长决定是取消此项作业还是根据下面第二种情形去准备作业方案并申请特殊审批。

二、适用于需要正式编制并经过审批的作业方案和特殊作业审批过程的情形：

在下列情况下打开含有易燃（闪点：<65℃）、有毒、窒息性或自燃物质的系统:

已经确认隔离阀内漏，或打开直径大于8'的管线，并且只能通过法兰开缝核实隔离阀的可靠性，（对于8'及小于8'的系统， 适合于上面第一种情形，用正常作业许可控制 ）

对于这种情形，确认隔离的人员作出的决定对作业方的安全至关重要。

主要风险控制措施：

1.对其它所有合理可行的、不需要在无法确认隔离的情况下打开含有有害物质的系统的备选方案均必须加以考虑。如果已确认隔离阀门内漏，必须优先考虑取消作业。

2.操作班长和维修监督人员必须编制针对具体作业的作业施工方案，其中包括如下内容：

·待打开系统中所含物料的危险特征；

·待采用的隔离方法和消除危害的方法；、

·用于确认隔离的检测方法；、

·所需工程准备，包括打开之前更换法兰上的螺栓；

·所选择的工具是否会产生火花，这一点很重要；

·个人防护用品（PPE）要求；

·进行作业时看护人员的位置；

·进行作业时保持通讯的方法；

·作业现场的进出和逃生路线，必须提供两条独立的路线；

·进行作业时监督的程度和要求；

·必须通知监督人员的作业的任何“保留点(未确定因素)”。

·泄漏的收集方案，灭火计划。

3.操作班长必须就如何排除危害制定作业施工方案。该方案必须包含救援计划，灭火方案和泄漏时的收集计划。

4.该作业施工方案必须包含由授权维修工程师制定的拆卸螺栓的策略，包括先松开对面螺栓以避开物料可能喷出的枪口位置以及在法兰打开口不可以使用产生火星的敲击工具。

5.施工方案必须经动火单签署人批准。施工方案必须要有泄漏物收集方案。收集设施必须能够充分应付可能发生的泄漏。必须确定移走泄漏物的方法。

6.必须同公司消防队商定灭火方案，其中应考虑到可能泄漏的易燃物数量。这也许要求公司消防队现场待命。    

7.在初始打开时，必须有一名操作人员在作业现场。

8.操作班长必须考虑打开系统第一块法兰时防喷溅特殊个人防护的要求，并在安全作业单上作出具体规定。

打开其中含有有毒、窒息性物质的系统，要采用以下附加控制：

9.操作班长必须在开始作业之前与公司消防队的一名合格人员会同作业方召开一次作业前的讨论会，旨在确保每一名与作业相关的人员均充分理解作业施工方案和可能遭遇到的危险

10.操作班长必须确保根据物料浓度、设备（管线）开口大小和气候条件已经建立了一个隔离区，以防止他人无意中进入将受到有毒物质影响的区域。

11.进入隔离区的每个人均必须佩戴自给式呼吸装置（BA）。他们必须参加过BA培训并从公司消防队办理有效授权。他们在离开隔离区之前一定不得取掉BA。

12.操作班长必须在作业现场发出开始工作指令。 

13.在管线打开过程中，操作班长必须一直在作业现场或指定一名具有气体检测资格的外操在现场待命。

14.在整个作业期间，一名合格人员必须在场保证充足的呼吸空气供应。

15.在操作班长或其指定的具有气体检测资格的外操确认所有（以前动过的）法兰均达到气密程度且作业区域无有害气体之前，不得拆除隔离区。

非常遗憾的是，对于打开系统作业的风险，现行的法规和标准控制要求非常有限。GB30871《危险化学品企业特殊作业安全规范》仅对盲板抽堵作业作出了规定。而初始打开只是打开系统作业的一个子类，盲板抽堵又只是初始打开的一个子类。GB30871对盲板抽堵作业风险控制的要求，实际上混合了两种不同类型的风险:打开系统与系统隔离。这两种是不同的风险，将它们分开可能会更合理、更完善。希望通过对这起事故的调查，能在标准层面对打开系统作业提出更好的规范要求。

另一个重要教训是，进行危险作业时，尽量减少人员暴露于风险之中非常关键。最近发生的几起严重事故，如鲁西化工、盘锦浩业和这起鄂尔多斯亿鼎生态事故，某种程度上都存在不必要的人员聚集，扩大了事故的后果。在化工行业，最小化人员暴露是一条非常重要的原则，特别是在某些特殊操作或特殊作业期间。例如，生产装置在投料开车时，应该撤出不必要的维护人员和承包商，仅保留必要的操作人员。在某些高风险特殊作业过程中，必须设置清晰的隔离区，禁止非必要人员进入。由此想到有必要审视一下的是，GB30871要求盲板抽堵作业过程中设置专人监护的规定。监护人能起到的风险控制作用非常有限，但一旦发生工艺泄漏，监护人也会遭受伤亡，这其实是得不偿失的。

往期精彩回顾又是重大事故！又是人员密集！开车与异常工况处置时如何防控风险？

来源：安全保藏

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编辑：静安

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