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天然气处理工程和系统安全评价

为确保石油行业安全生产,对包括天然气处理在内的石油行业建设项目和生产系统进行安全评价则是非常必要的。国家安全生产监督管理总局早在2003年就要求对陆上油气开采业进行安全评价。该局在安监管技装字(2003)115号文“关于印发《陆上石油和天然气开采业安全评价导则》的通知”中指出,“陆上油气开采安全评价目的是贯彻‘安全第一、预防为主’方针,提高陆上油气开采的本质安全程度和安全管理水平,减少和控制陆上油气开采中的危险有害因素,降低陆上油气开采安全风险,预防事故发生,保护企业的财产安全及人员的健康和生命安全。”

安全评价应贯穿于工程、系统的设计、建设、运行和退役整个生命周期的各个阶段。对工程、系统进行安全评价既是政府安全生产监督管理的需要,也是生产经营单位搞好安全生产的重要保证。因此,在石油行业中进行安全评价就是一项非常重要的工作。

天然气处理是油气开采业中的一个重要生产环节,因而也须对其工程项目和生产系统进行安全评价。根据国家安全生产监督管理总局发布的《安全评价通则》(AQ 8001—2007)附录B中安全评价业务分类,天然气开采业(含天然气处理)属于B.1一类的B.1.3。

为此,以下将对建设项目和生产系统的安全评价分类及程序、危险有害因素分类及辨识、安全评价方法等予以简述。

(一) 安全评价分类及程序

1. 安全评价分类

安全评价是以实现安全为目的,砬用安全系统工程原理和方法,辨识与分析工程、系统、生产经营活动中的危险有害因素,预测发生事故或造成职业危害的可能性及其严重程度,提出科学、合理、可行的安全对策措施建议,做出评价结论的活动。安全评价可针对一个特定的对象,也可针对一定区域范围。

安全评价可以采用定量或定性方法,对建设项目或生产经营单位存在的职业危险有害因素进行辨识、分析和评价。

定性安全评价是借助于对事物的经验、知识、观察及对发展变化规律的了解,科学地进行分析、判断的一类方法,例如预先危险分析(PHA)、危险与可操作性研究(HAZOP)等。运用这类方法可以找出系统中存在的危险有害因素,得出定性的危害等级。

定量安全评价是根据统计数据、检测数据、同类和类似系统数据,按照有关标准,应用科学方法建立数学模型进行定量化评价的一类方法。该法目前主要有概率风险评价法、危险指数评价法和伤害(或破坏)范围评价法三类。

根据国家安全生产监督管理总局发布的《安全评价通则》(AQ 8001—2007),安全评价按照实施阶段不同分为安全预评价、安全验收评价、安全现状评价三类。

(1) 安全预评价

安全预评价是在建设项目可行性研究阶段、工业园区规划阶段或生产经营活动组织实施之前,根据相关的基础资料,辨识与分析建设项目、工业园区、生产经营活动潜在危险有害因素,确定其与安全生产法律法规、规章、标准、规范的符合性,预测发生事故的可能性及其严重程度,提出科学、合理、可行的安全对策措施建议,做出安全评价的活动。

(2) 安全验收评价

安全验收评价是在建设项目竣工后正式运行前或工业园区建设完成后,通过检查建设项目安全设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用的情况或工业园区内的安全设施、设备、装置投入生产和使用的情况,检查安全生产管理措施到位情况,检查安全生产规章制度健全情况,检查事故应急救援预案建立情况,审查确定建设项目、工业园区建设满足安全生产法律法规、规章、标准、规范要求的符合性,从整体上确定建设项目、工业园区的运行状况和安全管理情况,做出安全验收评价结论的活动。

安全验收评价是为安全验收进行的技术准备,最终形成的安全验收评价报告,将作为建设单位向政府安全生产监督管理机构申请建设项目安全验收审批的依据。另外,通过安全验收还可检查生产经营单位的安全生产保障,确认《安全生产法》的落实情况。

(3) 安全现状评价

安全现状评价是针对生产经营活动中、工业园区内的事故风险、安全管理等情况,辨识与分析其存在的危险有害因素,审查确定其与安全生产法律法规、规章、标准、规范要求的符合性,预测发生事故或造成职业危害的可能性及其严重程度,提出科学、合理、可行的安全对策措施建议,做出安全现状评价结论的活动。

安全现状评价既适用于对一个生产经营单位或一个工业园区的评价,也适用于某一特定的生产方式、生产工艺、生产装置或作业场所的评价。

2. 安全评价程序与内容

安全评价程序包括前期准备、辨识与分析危险有害因素、划分评价单元、定性定量评价、提出安全对策措施建议、做出安全评价结论以及编制安全评价报告等。

各类安全评价的内容基本相同,现以安全预评价为例介绍如下。

(1) 前期准备明确评价对象和范围,组建评价组,收集国内外相关法律法规、标准、规章、规范,收集并分析评价对象的基础资料、相关事故案例,对类比工程进行实地调查等。

(2) 辨识与分析危险有害因素辨识和分析评价对象可能存在的各种危险有害因素,确定其存在的部位、方式,以及发生作用的途径及其变化规律。

(3) 划分评价单元考虑安全评价特点,以自然条件、基本工艺条件、危险有害因素分布及状况、便于实施评价为原则进行。

(4) 定性定量评价 根据评价目的、要求和评价对象的特点、工艺、功能或活动分布,选择科学、合理、适用的定性、定量评价方法对危险有害因素导致事故发生的可能性及其严重程度进行评价。对于不同的评价单元,可根据评价需要和单元特征选择不同的评价方法。

(5) 安全对策措施建议为保障评价对象建成或实施后能安全运行,应从评价对象的总图布置、功能分布、工艺流程、设施、设备、装置等方面提出安全对策措施建议;从评价对象的组织机构设置、人员管理、物料管理、应急救援管理等方面提出安全管理对策措施建议;从保证评价对象安全运行的需要提出其他安全对策措施建议。

(6) 评价结论应概括评价结果,给出评价对象在评价时的条件下与国家有关法律法规、标准、规章、规范的符合性结论,给出危险有害因素引发各类事故的可能性及其严重程度的预测性结论,明确评价对象建成或实施后是否具备安全运行(或是否具备安全验收、或目前现状是否具备安全运行)的结论。

(7) 安全评价报告的编制依据安全评价结论编制相应的安全评价报告。

(二) 危险有害因素分类及辨识

危险因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发性损害的因素。有害因素是指能影响人的身体健康、导致疾病,或对物造成慢性损害的因素。通常情况下,二者并不加以区分而统称为危险有害因素或有时简称危险因素。

1. 危险有害因素分类

危险有害因素分类的方法多种多样,安全评价中常用“按导致事故的直接原因”和“参照事故类别”的方法进行分类。

(1) 按导致事故的直接原因进行分类

根据《生产过程危险和有害因素分类与代码》(GB/T 13861—1992)的规定,将生产过程中的危险有害因素分为6大类。

① 物理性危险有害因素包括设备与设施缺陷、防护缺陷、电危害、噪声危害、振动危害、电磁辐射、运动物危害、明火、能造成灼伤的高温物质、能造成冻伤的低温物质、粉尘与气溶胶、作业环境不良、信号缺陷、标志缺陷以及其他物理性危险和有害因素15项。

② 化学性危险有害因素包括易燃易爆性物质、自燃性物质、有毒物质、腐蚀性物质以及其他化学性危险和有害因素5项。

③ 生物性危险有害因素包括致病微生物、传染病媒介物、致害动物、致害植物以及其他生物性危险、有害因素5项。

④ 心理和生理性危险有害因素包括负荷超限、健康状况异常、从事禁忌作业、心理异常、辨别功能缺陷以及其他心理和生理性危险、有害因素6项。

⑤ 行为性危险、有害因素包括指挥错误、操作错误、监护失误、其他错误以及其他行为性危险、有害因素5项。

⑥ 其他危险有害因素。

(2) 参照事故类别进行分类

参照《企业职工伤亡事故分类》(GB 6441—1986),综合考虑起因物、引起事故的诱导性原因、致害物、伤害方式等,将危险、有害因素分为物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、淹溺、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、冒顶片帮、透水、放炮、火药爆炸、瓦斯爆炸、锅炉爆炸、容器爆炸、其他爆炸、中毒和窒息以及其他伤害20类。

此种分类方法所列危险有害因素与企业职工伤亡事故处理(调查、分析、统计)和职工安全教育的口径基本一致,为安全生产监督管理部门、行业主管部门职业安全卫生管理人员和企业广大职工、安全管理人员所熟悉,易于接受和理解,便于实际应用乙但缺少全国统一规定,尚待在应用中进一步提高其系统性和科学性。

2. 危险有害因素辨识方法

选用哪种辨识方法要根据分析对象的性质、特点、寿命的不同阶段和分析人员的知识、经验和习惯来定。常用的危险有害因素辨识方法有直观经验分析方法和系统安全分析方法。

(1) 直观经验分析方法

直观经验分析方法适用于有可供参考先例、有以往经验可以借鉴的系统,不能应用在没有可供参考先例的新开发系统。

① 对照、经验法 对照、经验法是对照有关标准、法规、检查表或依靠分析人员的观察分析能力,借助于经验和判断能力对评价对象的危险有害因素进行分析的方法。

② 类比方法类比方法是利用相同或相似工程系统或作业条件的经验和劳动安全卫生的统计资料来类推、分析评价对象的危险有害因素。

(2) 系统安全分析方法

系统安全分析方法是应用系统安全工程评价方法中的某些方法进行危险有害因素的辨识。系统安全分析方法常用于复杂、没有事故经验的新开发系统。常用的系统安全分析方法有事件树、事故树等。

3. 危险有害因素识别

尽管现代企业千差万别,但如果能够通过事先对危险有害因素辨识,找出可能存在的危险、危害,就能够对所存在的危险、危害采取相应的措施(如修改设计,增加安全设施等),从而大大提高系统的安全性。

在进行危险有害因素的辨识时,要全面、有序地进行以防出现漏项,一般宜按厂址、总平面布置、厂内运输、建(构)筑物、工艺过程、物流、主要生产装置、作业环境等几方面进行。辨识的过程实际上就是系统安全分析的过程。

(1) 厂址

从厂址的工程地魇、地形地貌、水文、气象条件、周围环境、交通运输条件、自然灾害、消防等方面辨识、分析。

(2) 总平面布置

从功能分区、防火间距和安全间距、风向、建筑物朝向、危险化学品仓库、动力设施(压缩空气站、锅炉房、液化石油气站等)、道路、储运等方面进行分析、辨识。

(3) 厂内运输

从运输、装卸、消防、疏散、人流、物流、平面交叉运输和竖向交叉运输等几方面进行分析、辨识。

(4) 建(构)筑物

从厂房的生产火灾危险性分类、耐火等级、结构、层数、占地面积、防火间距、安全疏散等方面进行分析、辨识。

从库房储存物品的火灾危险性分类、耐火等级、结构、层数、占地面积、安全疏散、防火间距等方面进行分析、辨识。

(5) 工艺过程

① 对新建、改建、扩建项目设计阶段危险有害因素的辨识。分为以下几点:根据生产工艺流程,按班组(或岗位)逐步辨识和分析生产、储存和使用过程中潜在的危险有害因素<包括公用工程和辅助设施);设计阶段是否通过合理的设计,尽可能从根本上消除危险有害因素的发生;当消除危险有害因素有困难时,是否采取了预防性技术措施来预防或消除危险有害因素的发生;当无法消除危险或危险难以预防的情况下,是否采取了降低危险有害因素的措施;当无法消除、降低危险的情况下,是否将人员与危险有害因素隔离等;当操作者失误或设备运行一旦达到危险状态时,是否能通过联锁装置来终止危险、危害的发生;在易发生故障和危险陛较大的地方,是否设置了醒目的安全色、安全标志和声、光警示装置等。

② 在进行安全现状评价时,可针对行业和专业特点及行业和专业制定的安全标准、规程进行分析、辨识。针对行业和专业的特点,可利用各行业和专业制定的安全标准、规程进行分析、识别。例如,国家安全生产监督管理总局近年来制定了化学、机械、石油化工等很多行业和专业一系列安全规程、规定,评价人员应根据这些规程、规定、要求对被评价对象可能存在的危险有害因素进行分析和辨识。

③ 根据典型单元过程(单元操作)进行危险有害因素的辨识。典型的单元过程是各行业中具有典型特点的基本过程或基本单元。这些单元过程的危险有害因素已经归纳总结在许多手册、规范、规程和规定中,通过查阅均能得到。这类方法可以使危险有害因素的辨识比较系统,避免遗漏。

(6) 生产装置

对于工艺装置可从高温、低温、高压、腐蚀、振动、关键部位的备用设备、控制、操作、检修和故障、失误时的紧急异常情况等方面进行辨识。

对于机械设备可从运动零部件和工件、操作条件、检修作业、误运转和误操作等方面进行辨识。对于电气设备可从触电、断电、火灾、爆炸、误运转和误操作、静电、雷电等方面进行辨识。

另外,还应注意辨识高处作业设备、特殊单体设备(如锅炉房、乙炔站、氧气站)等的危险有害因素。

(7) 作业环境

注意辨识存在毒物、噪声、振动、高温、低温、辐射、粉尘及其他有害因素的作业部位。

4. 重大危险源的识别

重大危险源是指长期或临时性生产、加工、搬运、使用或储存危险物质,且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。

在我国,有无重大危险源应参照《重大危险源辨识》(GB 18218—2000)进行辨识。

(三) 安全评价单元划分

1. 评价单元定义

评价单元是在危险有害因素分析的基础上,根据评价目标和评价方法的需要,将系统分成的有限、确定范围进行评价的单元。

2. 评价单元划分的原则和方法

划分评价单元是为评价目标和评价方法服务的,要便于评价工作的进行,有利于提高评价工作的准确性。评价单元一般以生产工艺、工艺装置、物料的特点和特征与危险有害因素的类别、分布有机结合进行划分,还可以按评价的需要将一个评价单元再划分为若干子评价单元或更细致的单元。由于至今尚无一个明确通用的规则来规范单元的划分方法,因此会出现不同的评价人员对同一个评价对象划分出不同的评价单元的现象。由于评价目标不同、各评价方法均有自身特点,只要达到评价的目的,评价单元的划分并不要求绝对一致。

常用的评价单元划分原则和方法:

(1) 以危险有害因素的类别为主划分评价单元

① 对工艺方案、总体布置及自然条件、社会环境对系统影响等方面的危险有害因素的分析和评价,可将整个系统作为一个评价单元。

② 将具有共性危险有害因素的场所和装置划为一个单元。如按危险因素类别各划归一个单元,再按工艺、物料、作业特点(即其潜在危险因素不同)划分成子单元分别评价。进行安全评价时,可按有害因素(有害作业)的类别划分评价单元。

(2) 以装置和物质特征划分评价单元

① 按装置工艺功能划分。

② 按布置的相对独立性划分。

③ 按工艺条件划分。

④ 按储存、处理危险物质的潜在化学能、毒性和危险物质的数量划分。

上述评价单元划分原则并不是孤立的,是有内在联系的,划分评价单元时应综合考虑各方面因素。

(四) 我国对石油行业安全评价规定及其他要求

1. 国家规定及其他要求

根据2002年11月开始施行的《中华人民共和国安全生产法》中有关规定,为加强陆上油气开采业生产经营单位新建、改建、扩建工程项目安全设施“三同时”及陆上油气开采企业安全生产管理工作,规范陆上油气开采业安全评价行为,确保安全评价的科学性、公正性和严肃性,国家安全生产监督管理总局于2003年编制了《陆上石油和天然气开采业安全评价导则》。该导则规定了陆上油气开采业安全预评价、安全验收评价和安全现状综合评价的目的、基本原则、内容、程序和方法,适用于陆上油气开采业安全评价。

之后,国家安全生产监督管理总局又于2007年发布了《安全评价通则》(AQ 8001—2007)、《安全预评价导则》(AQ 8002—2007)和《安全验收评价导则》(AQ 8003—2007)。各行业或领域可根据这些标准规定的原则制订实施细则。根据《安全评价通则》(AQ 8001—2007)附录B,天然气开采业划归为B.1.2(b)。

2. 石油行业规定及其他要求

为进一步规范石油工业建设项目安全预评价报告的结构、层次、内容和深度,使石油工业建设项目安全预评价技术逐步与国际接轨,更好地指导建设项目的初步设计工作,石油行业在《石油工业建设项目安全预评价报告编制规则》(SY/T 6607—2004)标准中规定了石油工业建设项目安全预评价报告编制规则。

该标准适用于陆上油气田建设项目、海上油气田建设项目、油气管道建设项目和石油化工建设项目安全预评价报告的编制,为推荐性标准,可根据《安全评价通则》(AQ 8001—2007)和《安全预评价导则》(AQ 8002—2007)规定的原则实施。.

根据石油工业建设项目和具体情况和特点,在预评价报告中可以有针对性地选取各要点的相关部分进行说明、分析和评价,也可针对性地选取有关内容的相关部分重新整合后进行说明、分析和评价。

现以该标准对陆上油气田建设项目安全预评价报告的编制为例,其报告编制要求共有:预评价范围、建设项且概况、地面工程及工作量、工程主要设计参数、有关资料、油气田产能建设方案中提出的安全设施和安全措施、改扩建油气田的安全、职业卫生、消防现状、改扩建油气田安全管理现状、钻井工艺介绍(工艺流程图)、油气集输工艺介绍(工艺流程图)、注水、注气(汽)工艺、工程危险和有害因素分析、预评价单元划分及预评价方法选择、定性和定量评价、有害因素预评价、安全对策措施、事故应急预案框架以及安全预评价结论等18项。其中,天然气处理工程建设项目包括在该标准中的油气集输条款内。

由此可知,安全评价重点之一是以拟建建设项目作为研究对象,根据建设项目可行性研究报告提供的生产工艺过程、使用和产出的物质、主要设备和操作条件等,研究系统固有的危险有害因素,应用系统安全工程的原理和方法,对系统的危险性和危害性进行定性、定量分析,确定系统的危险有害因素及其危险、危害程度;针对主要危险有害因素及其可能产生的危险、危害后果提出消除、预防和降低危险、危害的对策措施;评价采取措施后的系统是否能满足规定的安全要求,从而得出建设项目应如何设计、生产和管理才能达到安全指标要求的结论。

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