QRA在化工企业风险管理中的应用

1、采用什么样的风险评价方法对化工园区土地使用进行规划?

2、采用什么样的风险评价方法对建设项目的平面布置进行优化?

3、项目工程设计时控制室是否要做抗爆设计?危险装置安全防护距离是否足够?

4、作为一名员工,如何知道我在企业承担的风险是否可以接受?

5、我家不远处建了一家化工厂,它的建立给周边社会带来的风险是否可以接受?

6、我们公司一直在识别危险源、评估风险、控制风险,但多安全才算足够安全?我们的风险可控吗?

7、如何设计应急预案,才能在事故发生时快速控制事故扩散,最大限度地保护人员和财产安全?

化工行业在生产过程中使用或储存有大量危险化学物料,这些物料具有易燃、易爆、易挥发、易渗漏的特性,易引起作业场所重大事故的发生。在项目设计和选址论证阶段,运用科学的评价方法,识别出工艺装置发生事故的影响范围、对周边建筑物的破坏程度、引起周边人员伤亡的概率和后果严重性,进而预估个人可接受风险和社会可接受风险,评估采取不同安全措施时对降低事故发生的可能性和严重性的影响,借此规划设计针对性的应急物资装备和应急预案,可以有效预防或降低化工设备泄漏引发事故时,对人员和社会的影响,从而降低事故的严重性和企业的社会声誉影响。

伴随着化工工业的项目规模日益增加,工艺愈加复杂且园区趋于集中,工艺安全事故的风险频率和后果严重程度也随之增加。QRA(Quantitative Risk Assessment,定量风险评价)作为风险分析的一种定量分析方法,因其对上述问题的普适性的解决能力,在化工工业领域得到广泛应用与认可。

QRA计算重大事故风险主要过程包括

1、依据重大危险地点、物质特征、物质质量、控制和安全系统、以及操作程序,计算并确定能够造成伤害后果的假设泄漏的典型泄漏量。

2、利用历史上的失效统计分析(即所谓的一般失效概率数据)确定每一次假设泄漏在某一给定时间段内(一般是一年内)发生的可能性。结合使用成熟技术(例如定量化故障树分析技术)所得的基本构件的失效概率数据,得出每一次假定危险物质泄漏的概率值。

3、对每一次泄漏进行评估,包括危险性物质泄漏速率和泄漏持续时间。

4、计算有毒以及易燃性物质泄漏释放后,在不同天气条件下的大气扩散构成。对于易燃性物质的泄漏,要考虑在泄漏源立即被点燃的可能性。同时对延时点燃的情况,则应按照易燃物质浮云或气流内预测浓度等级以及沿途点火源的分布及点火可能性的差异分别给予处理。

5、在上述扩散、爆炸以及火焰计算基础上可以确定各种不同危害参量(有毒气体浓度、热辐射、火焰区的延伸以及冲击波超压或冲量)在空间和时间上的分布。

6、有毒物质的危险度评定标准是基于急性中毒剂量毒性负荷,或更大剂量毒性负荷的机率。对于易燃性物质的危险,需要考虑热辐射、火焰区域以及爆破产生的冲击波。

QRA在化工企业风险管理中的应用场景

场景 1人员集中建筑物的抗爆设计

目前,国内的法律法规如《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》、《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准》、《石油化工企业设计防火标准》(GB50160,2018年版)、《石油化工控制室设计规范》(SH/T3006)、《控制室设计规范》(HG/T20508),以及处于报批阶段的《石油化工建筑物抗爆设计标准》(GBT50779)均指向控制室、机柜间等人员集中建筑物需进行抗爆分析。

而目前真正困扰企业的,不是新项目的建筑物抗爆设计,而是已建成投用的控制室或机柜间到底该怎么按照标准条文进行改造,这不仅关系到标准实施的技术性问题,更是牵涉到数以万计的化工企业的安全隐患问题。

爆炸冲击波等值线-来自RiskCloud-QRA截图

企业内建筑物是否需要采用抗爆改造,我们通过定量风险评估过程中,筛选所有可能发生爆炸的场景。目前国内尚未颁布建筑物抗爆的统一标准,我们参考中石化的风险标准要求,确定目标建筑物在受到各个场景可能发生爆炸产生的冲击波超压在≥6.9kPa,或者爆炸冲量≥207kPa·ms,积累发生频率为万年一次或根据最大可信事故场景确定的爆炸冲击波参数下,是否影响该建筑物,并根据侧向超压超出曲线确定目标建筑物的超压设计载荷。

场景 2确定外部安全防护距离

根据2020年4月安委会印发的《全国安全生产专项整治三年行动计划》要求,需要详细排查管控危险化学品生产储存企业外部安全防护距离。这一要求直接关乎企业是否能继续生存下去。

我们通过对企业周边防护目标场所实地调研,收集企业相关技术资料,然后通过泄漏单元划分、泄漏量计算、气象条件统计、失效概率计算、点火源情况等定量风险分析过程中各参数的确定。计算厂区外部防护目标确定个人风险和社会风险,并将量化的风险指标和《危险化学品生产装置和储存设施风险基准》(GB36894-2018)可接受标准进行对比。通过定量风险评估所确定的外部安全防护距离并非和标准规范一样给出一个具体的数值,而是对得出的个人风险曲线和社会风险曲线进行分析,两者均要满足风险标准,若不满足标准要求,则需要进行风险敏感性分析,确定风险排名靠前的场景,然后根据企业实际情况提出降低或减缓风险的措施,之后验证企业风险是否达到可接受程度来确定企业外部安全防护距离。

个人风险等值线-来自RiskCloud-QRA截图

社会风险等值线-来自RiskCloud-QRA截图

场景 3建筑物防毒设计

我们采用不同物质的SLOD、SLOT和毒性致死概率等指标来评估毒性物质对人员的生命安全和健康影响。在计算毒性气体导致的建筑物内人员致死概率分析中采用室内真实的毒性气体浓度进行致死概率评估,评估时需考虑建筑物采取的防毒措施的有效性和可靠性,对致死概率进行修正。

目前国内尚未制定建筑物防毒设计的统一标准,我们参考中石化风险标准要求:人员集中建筑物内部人员因毒性气体导致的个人年度死亡风险超过10-3 /年时,应进行专门的防毒设计;当最大可信事件下建筑物内的有毒气体剂量超过SLOT时或建筑物内部人员的毒性气体导致的个人年度死亡风险超过10-5 /年时,建筑物可采用防毒设计或应急逃生设计。

确定需要进行防毒设计的建筑物应根据员工所设计的维持时间或毒性物质影响人员逃生的时间长短进行专项设计,包括:①当检测到毒性气体超标时,可联锁HVAC系统自动切断或切换到自循环模式;②能够通知员工外部发生了毒性物质释放;③设置应急通信设备;④根据人员的数量设置足够的PPE;⑤密封窗户、门和建筑物的洞口。

场景 4建设项目选址及厂区平面布置

新项目建设前期需要考虑用地面积、周边安全条件、以及与已有设施匹配性等问题。定量风险评估在合理优化布局及厂区平面布置中主要从技术层面考虑项目选址的安全性以及可能对周边敏感目标产生的安全风险。目的主要从定量风险评估、事故后果影响等方面分析企业布局的安全性和合理性。

定量风险评估主要从个人风险和社会风险判断是否对周边敏感场所产生影响。事故后果分析主要筛选定量风险评估中最大的事故后果场景进行模拟,分析对周边敏感目标的影响。

场景 5重大风险场景决策

通常情况下工艺危害分析的所有场景(100%)都需要通过定性的方法(如HAZOP分析)来识别评估,定性判断风险是否可以被容忍。一些高风险场景(10-20%)需要使用半定量风险评估方法,如LOPA分析,这类方法可用于评估风险的数量级和确定需要增加的保护层SIL等级。少数(1-5%)场景复杂、风险较高的场景,还需要采用定量风险评估方法(QRA)来定量的判断风险等级,用于风险比较和风险决策。

HAZOP-LOPA-QRA高质量决策

针对某一设备设施具体重大风险场景开展定量风险评估研究中,研究事件发生的概率,模拟事件发生后可能造成的影响,判别风险是否可以接受,对于不可接受的风险提出对策措施。

场景 6

企业内部人员个人年度死亡风险IRPA分析

确定企业外部防护距离是考虑企业外部人员的风险,但企业内部操作人员同样承受着风险。作为企业的从业者而言,我们仍需要将企业的内部人员的个人年度风险进行量化评估。

我们前期需要统计厂界内每个人员存在的固定位置和人员集中建筑物的分布,以及人员可能存在位置的暴露概率,通过定量风险分析,计算出针对个人在不同位置上的个人年度死亡风险值IRPA,用以确定厂内操作人员可能承担的个人风险值。

场景 7

应急响应预案决策

通过定量风险评估计算,量化各风险场景造成的影响范围,如爆炸影响范围、毒性扩散方向和影响范围、热辐射影响范围等等量化数据,辅助应急预案的决策:如最佳逃生路线规划、消防和应急装置布置和选择、培训材料的准备、预防和预警措施、应急指挥措施等等。

场景 8

高风险装置评估排序

通过定量风险评估工作,量化各装置和设施造成界区内的年度死亡人数及高风险位置情况,通过对各装置设施潜在生命损失PLL进行排序,确定高风险装置和设施,使企业有重点的进行防护。

结 语

虽然QRA的技术方法已十分先进、计算结果也比较精确,用途也非常广,但它的基本运行毕竟还是建立在“假设”基础之上,而这些假设是否可靠、可信,主要依据所输入模型中数据的有效性。

另外,还应强调的是:使用QRA计算风险概率的价值在于工程设计阶段或规划前,至少在工程建设过程中,而不是在工程完成,甚至事件发生后。

关于我们

RiskCloud是上海歌略软件科技自主研发的拥有自主知识产权的集成了众多常用风险分析软件工具的工业安全风险分析工具平台。RiskCloud至今经历了10余年的研发沉淀,并于2015开始着手于研发QRA软件,2020年推出了第1版QRA软件。经过用户的应用反馈和不断地层层开发,现已拥有比肩世界先进QRA软件的精准计算结果,打破了国外QRA软件的垄断地位,且取得了TUV认证(国内第1)。

目前,RiskCloud搭载的QRA3.0版本,在算法和功能上均实现了重大突破,并且部分场景模型的算法还通过了南京理工大学科研项目的实测数据验证。RiskCloud搭载了HAZOP、LOPA、SIL、QRA、FTA、RCA、FMEA、JHA、BowTie等定性、定量风险分析工具,可用于工艺、自控仪表、设备、SHE等部门,可满足设计院、工程公司、咨询公司、安全评价公司、高校、石油、化工、医药、机械、港口、物流等各行业企业全生命周期的风险分析及管控需求,并且可以延伸至EHS管理平台、动态风险管控平台、物联网平台等功能平台。还RiskCloud目前已支持HAZOP-LOPA、HAZOP-BowTie、HAZOP-QRA等分析模块之间的数据互联和功能集成,让风险分析过程不仅更专业,而且更高效!

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