量化风险分析QRA在化工企业风险管理中的应用.docx

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1、量化风险分析QRA在化工企业风险管理中的应用目录刖百1. “QRA”在化工企业风险管理中的应用的项目21 .什么是定量风险评估-QRA 32. 1.定量风险评价QRA概述32.2.定量风险评价QRA方法32. 3.定量风险评价QRA案例（新建中央控制室）42. 4.定量风险评价QRA案例（装置控制室核算）52. 5.定量风险评价QRA工作步骤53. 6.定量风险评价QRA资料清单64. 7.定量风险评估（QRA）应用及案例分析6QRA计算重大事故风险主要过程包括65. QRA在化工企业风险管理中的应用场景71. 1.人员集中建筑物的抗爆设计74. 2.确定外部安全防护距离84. 3.建筑物防毒

2、设计94. 4.建设项目选址及厂区平面布置104. 5.重大风险场景决策104. 6.企业内部人员个人年度死亡风险IRPA分析114. 7.应急响应预案决策114. 8.高风险装置评估排序12结语12刖百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

3、应急物资装备和应急第1页共12页最终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：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；能够通知员工外部发 生了毒性物质释放；设置应急通信设备；根据人员的数量设置足够的 PPE；密封窗户、门和建筑物的洞口。4. 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

4、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。4. 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

5、比 较和风险决策。第10页共12页HAZOPJQPA.QRA高质量决策HAZOPJQPA.QRA高质量决策定性分析HAZOP分析（100%的场景使用定性方法进行分析）半定量分析LOPA分析 （10-20%的场景 使用半定量方法进行分析）10-20%定量分析（1-5%的场景使用QRA ）I一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。4. 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

6、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。4. 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。第11页

7、共12页4. 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 泛，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计算风险概率的最大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。第12页共12页 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

8、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。隐患辨识I事故分析,Yes风险管理（结论和报告）1. “QRA”在化工企业风险管理中的应用的项目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

9、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，才能在事故发生时最快控制事故扩散，最大限度地 保护人员和财产安全？第2页共12页2.什么是定量风险评估-QRA1.定量风险评价-QRA概述定量风险评价(QuantitativeRisk Analysis)：识别潜在危险，对潜在危险发生 的概率及可能造成的后果进行分析。石油化工企业设计防火标准(GB50160-2008

10、,2018年版)第条：“中央控制室应根据爆炸风险评估确定是否需要抗爆设计。布置在装置区的控 制室、有人值守的机柜间宜进行抗爆设计，抗爆设计应按现行国家标准石油 化工控制室抗爆设计规范(GB50779-2012)的规定执行。”石油化工控制室抗爆设计规范(GB50779-2012)第531条：“控制室抗 爆设计采用的峰值入射超压及相应的正压作用时间，应根据石油化工装置性质 以及平面布置等因素进行安全分析综合评估确定；当未进行评估时，也可按下 列规定确定，并应在设计文件中说明：1、冲击波峰值入射超压最大值可取21kPa,正压作用时间可为100ms；也 可冲击波峰值入射超压最大值69kPa,正压作用时

11、间取20mso2、爆炸冲击波形取时间为零至正压作用时间，峰值入射超压从最大到零的 三角形分布。”因此，对于中央控制室及布置在装置区的控制室、有人值守的机柜间应进 行QRA分析，以确定其承受的爆炸超压值。2. 2.定量风险评价QRA方法通过应用挪威船级社(DNV)风险预测软件Phast Risk对项目进行爆炸风险分 析，以确定中央控制室、装置区控制室、有人值守的机柜间承受的爆炸冲击风 险程度。PhastRisk是由DNV开发的一款用于计算风险的商业应用软件。PhastRisk是 基于后果模拟软件Phast进行风险计算的。其后果模拟软件Phast在全球石油天 然气领域的应用已经超过了 20年，现在

12、全球范围内拥有用户超过600个，得到 了国内外的普遍认可，是石油化工领域内最先进的量化风险计算工具软件之OPhast软件的全名是工艺危险源分析软件工具(Process Hazard AnalysisSoftware Tool)o其主要功能是通过软件中的数学模型模拟和预测由可燃气体或第3页共12页有毒气体所产生的安全事故的危险后果和影响，这其中包括：闪火、喷火、池 火、火球、爆炸、有毒气体扩散等。PhastRisk软件整合了事件频率和事件后果、综合考虑点火源、人口分布、建筑物、泄漏位置等信息，依据QRA计算方法进行风险整合计算。目前，PhastRisk已经广泛应用于以下几个领域：模拟计算事故后果

13、；厂区选址、厂区设计和平面布置；为有针对性地采取相应的安全措施提供参考；制定应急救援计划；保证与法律法规的相符性；提高安全意识；进行定量风险分析(QRA)。31183333I9 0901 心尔VwH Q q Z 0 Z - SaM0 Q =*Q 匕；t34tQ QU Ot，T FwnSQ - J R* TretQ ftaa lUnw9 %E 3R Q WJaHaMMc SQ O*4r*Dtttaes4t4 一 . DPUy Orr!I2. 3.定量风险评价QRA案例(新建中央控制室)某企业新建中央控制室，需要通过QRA分析，计算出中央控制室在可接受 的风险下，所承受的爆炸超压值，以指导中央控制

14、室的抗爆设计。本公司向企业出具了XX公司新建中央控制室爆炸冲击波模拟与量化风险 分析报告。第4页共12页2. 4.定量风险评价QRA案例(装置控制室核算)某公司的装置控制室为利旧控制室，为了解利旧控制室是否满足新项目的 抗爆要求，需要通过QRA分析，计算出利旧控制室在可接受的风险下，所承受 的爆炸超压值，以判断其是否满足新项目的抗爆要求。本公司向企业出具了XX公司利旧控制室爆炸冲击波模拟与量化风险分析 报告。2. 5.定量风险评价QRA工作步骤定量风险评估工作包括以下六个主要的步骤：步骤1：信息收集获取项目风险评估的相关信息，经过整理、筛选后，作为进行定量风险评 价的必要输入数据。步骤2：危害

15、辨识危害辨识包括对可能的危害因素和泄漏失效事件的情形进行分析，主要参 考工艺设计流程图(PFD)和配管仪表图(P&ID)、物料平衡表、工艺控制原则以及 总平面布置图、工艺设备表。步骤3：后果分析与计算辨识点火源、确定受限空间；根据识别出的各种泄漏失效事件，对后果进 行模拟和分析，如分析火灾爆炸等事故对人员、设备设施以及建筑物等的影 响。步骤4：泄漏频率估算分析所识别出的危险事件发生的原因，并统计发生的泄漏事件频率。泄漏 频率的数据主要依据历史统计数据。步骤5：风险计算和评价基于步骤24的分析结果，采用Phast Risk对各种爆炸风险结果进行计算 和分析，这些风险结果包括控制室的爆炸超压频率风

16、险等值线图、控制室各点 的风险值图等。步骤6：编制定量风险评价报告根据风险分析结果，依据建立的风险可接受标准，判断控制室面临的爆炸 超压风险是否可接受，提出防护措施，并编制定量风险评价报告。第5页共12页2. 6.定量风险评价QRA资料清单u总平面布置图；u工艺设备设施表/台账（包括有物料介质、容积、操作温度及压力）；u工艺流程图（PFD图纸），又称：工艺原则流程图；u工艺管道及仪表流程图（P&ID图纸），又称：带控制点的工艺流程图；u装置或系统操作规程（一般包括工艺流程说明、操作说明、主要设备表 等）；u物料平衡表；7.定量风险评估（QRA）应用及案例分析危险化学品安全专项整治三年行动实施方

17、案中提出了基本要求：1 .不符合外部安全防护距离要求的涉及“两重点一重大”的生产装置和储 存设施，经评估具备就地整改条件的，整改工作必须在2020年底前完成，未完 成整改的一律停止使用；2 .需要实施搬迁的，在采取尽可能消减安全风险措施的基础上于2022年底 前完成；已纳入城镇人口密集区危险化学品生产企业搬迁改造计划的，要确保 按期完成；3 .涉及爆炸危险性化学品的生产装置控制室、交接班室不得布置在装置区 内，已建成投用的必须于2020年底前完成整改；涉及甲乙类火灾危险性的生产 装置控制室、交接班室原则上不得布置在装置区内，确需布置的，应按照石 油化工控制室抗爆设计规范（GB50779-201

18、2）,在2020年底前完成抗爆设计、 建设和加固；4 .具有甲乙类火灾危险性、粉尘爆炸危险性、中毒危险性的厂房（含装置或 车间）和仓库内的办公室、休息室、外操室、巡检室，2020年8月前必须予以拆 除。3. 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。结合使用成熟技术第6页共12页（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

19、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

20、域以及爆 破产生的冲击波。4. QRA在化工企业风险管理中的应用场景4.1. 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

21、，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。第7页共12页爆炸冲击波等值线-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26.9kPa,或者爆炸冲量2207kPa 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o4. 2.确定外部安全防护距离根据20

22、20年4月国务院安委会印发的全国安全生产专项整治三年行动计 划要求，需要全面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。最终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

23、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，最终根据企业实 际情况提出降低或减缓风险的措施，最终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。第8页共12页个人风险等值线-来自RiskCloud-QRA截图社会风险等值线-来自RiskCloud-QRA截图4. 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。第9页共12页