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:

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：

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：

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。

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。

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。

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。

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。