中国船舶重工集团有限公司第七一0研究所 湖北宜昌 443003
摘要：本质安全是一种现代安全理念，强调以生产工艺、机械设备、装置等的安全，为操作者创造安全的生产作业条件。本文利用本质安全原理和事故本质致因机理模型，提出基于本质安全原理的工艺设计方法。
关键词：本质安全；事故致因机理；工艺设计
引言
近年来，我国安全生产形势依然严峻，事故总量仍然较大，发生多起重、特大安全生产事故。认真研究这些事故不难发现，几乎每起事故的发生都有工艺设计方面的问题。其中有些事故原因中甚至根本没有操作者的过错，完全是由于工艺设计方面原因造成的。
由于历史的原因，我国相当多的企业在工艺设计方面本质安全程度很低，存在很多安全隐患，不得不依靠生产作业过程的安全管控、监护值守、监督检查等“严防死守”方式来维持企业的安全，其结果是治标不治本。
本质安全是安全的根本。扭转安全生产被动局面，必须从源头抓起，从提高企业本质安全工艺设计抓起。
1 本质安全原理
本质安全作为一种安全理念，是指相对于传统的，依靠“附加的”安全系统实现的安全，生产工艺、机械设备、装置等生产条件的安全才是本质上的安全。这涉及对人和物在事故致因中地位的认识[1]。实现本质安全取决于生产所用材料的基本特性、工艺和操作条件以及与工艺技术本身密切联系的其他相关性特性[2]。本质安全最初仅用于爆炸性危险场所电气设备的设计，1977年12月，英国的Trevor Kletz教授提出扩展的本质安全概念。经过三十多年的发展，本质安全原理以发展应用于生产、工艺、产品的安全设计与管理以及事故调查分析。本质安全的基本原理如表1所示。
表1 本质安全原理[3]
2 事故本质致因机理
事故致因理论是从大量典型事故的本质原因的分析中所提炼出的事故机理和事故模型。这些机理和模型反映了事故发生的规律性，能够为事故原因的定性和定量分析、事故的预防预测、安全管理工作的改进，提供科学的理论依据。
在各种事故致因理论中，能量意外释放理论的出现是人们对事故发生机理认识的一大飞跃。人们生产作业过程中利用、产生的能量或有害物质是事故发生的根源，能量或有害物质的失控是导致事故发生的本质原因。如图1所示：
图1 事故本质致因机理模型
能量是危险源所具有的势能、动能、电能辐射能、热能、化学能、声能、生物能等。物质的危险特性是物质自身所具有的理化性能，如低闪点、自燃性、毒性等。人们在利用、产生能量或有害物质的同时必须采取措施控制能量或有害物质，而工程技术措施是控制能量或有害物质的基本措施。
3 本质安全设计（ISD）
本质安全设计是实现本质安全的一种技术理念，被广泛地应用于各个工程技术领域。传统的安全技术往往着眼于设置各种安全防护措施来实现生产条件的安全，而本质安全设计作为危险因素控制的基本方法，通过选择安全的工艺设计在源头上消除或控制能量或有害物质，不是依赖“附加的”安全防护措施或管理措施去控制它们。
本质安全设计是依靠物理学和化学来预防事故，而不是依靠控制系统、互锁、冗长而特殊的操作程序来预防事故。Trevor Kletz教授提出了最小化、替代、缓和及简化等技术原则，指导工艺过程的本质安全设计。
4 基于本质安全的工艺设计方法
本质安全是从源头上消除或减少危险，而不是通过附加措施来控制危险。本质安全强调一种先进的风险管理理念和方法，针对特定的生产过程，应用本质安全方法，可以减少或消除生产作业过程中的危险。因此，基于本质安全的工艺设计方法是基于本质安全思想的、综合的风险管理方法。
笔者结合本质安全思想提出的工艺设计方法的基本内容与程序如表2所示：
表2 基于本质安全的工艺设计方法与程序
步骤流程内容
1收集和分析相关安全法律法规、标准和其他要求。
2辨识产品建造过程的危险因素，将危险因素划分为若干分析评价单元，分析由原材料、工艺条件、作业行为等方面产生危险的原因，并列出危险因素分类表。
3用定性、定量风险评价方法评价各单元发生事故的风险的严重程度和可能性，进行风险分级，列出风险的优先控制顺序。
4应用本质安全原理提出工艺设计方案。按上述辨识危险因素所提出的危险因素分类表和风险优先控制顺序，对照本质安全原理逐项分析实施本质安全措施的可行性并提出工艺设计方案。
4.1最小化：通过在生产过程使用较少的能量或有害物质来减小危害。例如，将高处作业、有限空间作业提前至前期平面敞开环境下完成；在涂装工艺中明确油漆稀释剂的最大用量和同时作业人员最多数量。
4.2代替：使用较安全的能量或有害物质来代替危险的能量或有害物质。例如，用天然气代替乙炔和丙烷；禁用石棉材料。
4.3缓和：在较小危险的情况下使用能量或有害物质。例如，使用36V低压临时电路照明和通风；在理化实验中用低浓度酸碱试剂。
4.4简化：尽量使用简单的系统，减少了失误和误操作的机会。例如，使用具有双重绝缘的手持电动工具；使用带限速的厂内机动车辆。
5对不能实施本质安全措施的危险因素，则通过工艺图纸和工艺交底的方式，把残余危险的情况告知作业人员，并明确安全防护措施设置和个体防护装备使用要求。
5 目前本质安全工艺设计推广的难点
工业发达国家在本质安全工艺设计方面已经进行了大量卓有成效的工作，为我们开辟了通向本质安全的道路。但由于我国目前工艺设计人员的安全教育不足，导致很多工艺设计人员在大学里往往只着重学技术而没学安全或者没学多少安全，就业后也缺乏系统的安全教育。再加上本质安全理念将事故预防的责任由以往的“事后责任”提前到了“事前责任”，加重了工艺设计人员的安全责任，导致部分工艺设计人员存在抵触心理。于是我们就不难理解为什么会出现那么多由于技术、设计问题导致的重、特大事故了。强调工艺设计人员的安全责任，加强对工艺设计人员的安全教育已经刻不容缓。
6 结束语
虽然本质安全工艺设计从安全理念到具体规范标准、操作步骤、管理流程等一系列问题，核电、化工、煤矿等一些先进行业在追求本质安全工艺设计的过程中产生了许多新的安全理念和做法，积累了丰富经验，值得我们船舶修造行业认真学习、借鉴。
参考文献：
[1] 陈宝智，吴敏.本质安全的理念与实践[J]，中国安全生产科学技术．2008，4（3）：79—83
[2] Daniel A.Crowl，Joseph F.Louvar. Chemical Process Safety：Fundamentals with Applications（2nd Edition）. Prentice Hall PTR，2001.
[3] A KT. Plant Design for Safety：A UserFriendly Approach，New York；Hemisphere Publishing Corporation，1991.
论文作者:马伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/24
标签：本质论文; 工艺论文; 事故论文; 危险论文; 作业论文; 能量论文; 有害物质论文; 《防护工程》2019年第6期论文;