“本質(zhì)安全”一詞源于GB3836.1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分:通用要求》。本質(zhì)安全型防爆電器是專供煤礦井下使用的防爆電器設(shè)備的分類之一。防爆電器總體分為隔爆型、增安型、本質(zhì)安全型等種類。本質(zhì)安全型電器設(shè)備的特征是其全部電路均為本質(zhì)安全電路，即在正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性混合物的電路。也就是說，該類電器不是靠外殼防爆和充填物防爆，而是其電路在正常使用或出現(xiàn)故障時(shí)產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)的能量小于0.28mJ（B級防爆）, 即瓦斯?jié)舛葹?.5%（最易爆炸的濃度）最小點(diǎn)燃能量。

隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的加速推進(jìn)，人們對工業(yè)生產(chǎn)中的風(fēng)險(xiǎn)管控意識也在不斷增強(qiáng)，因此，本質(zhì)安全的適用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)充。它由原先僅關(guān)注防爆電器，延伸為通過追求企業(yè)生產(chǎn)流程中人、物、系統(tǒng)、制度等諸要素的安全可靠、和諧統(tǒng)一，使各種危害因素始終處于受控制狀態(tài)，進(jìn)而逐步趨近本質(zhì)型、恒久型安全目標(biāo)。

本質(zhì)安全設(shè)計(jì)（ISD）是指通過設(shè)計(jì)等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會造成事故的功能。具體包括失誤—安全（誤操作不會導(dǎo)致事故發(fā)生或自動阻止誤操作）、故障—安全功能（設(shè)備、工藝發(fā)生故障時(shí)還能暫時(shí)正常工作或自動轉(zhuǎn)變安全狀態(tài)）。

本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的主要目的是識別裝置中潛在的危害，并考慮從源頭上消除或者降低這些危害。究其方法論可分為以下四類：

替代/消除：將一種物料替換為另一種危險(xiǎn)性較小的物料。

稀釋/減緩：通過限制工藝條件降低潛在后果影響。

最小化：減少有害物料的數(shù)量。

簡化/限制：通過合理設(shè)計(jì)而不是增加額外的設(shè)備或功能來處理問題。只有在必要的情況下才考慮使用復(fù)雜的程序，盡量減少操作、維護(hù)錯(cuò)誤。

接下來我們從工藝流程設(shè)計(jì)和自動化儀表設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，各引用一個(gè)案例來進(jìn)一步說明本質(zhì)安全設(shè)計(jì)在實(shí)際化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。

（一）工藝流程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例

某生產(chǎn)易燃易爆有毒性化學(xué)品的車間，因其生產(chǎn)過程中所生產(chǎn)化學(xué)品的易揮發(fā)性質(zhì)，故在其閃蒸工段設(shè)有淋洗塔以脫除氣相空間中的易燃易爆有毒性化學(xué)品，具體工藝如圖1所示。被淋洗液所吸收的易燃易爆有毒性化學(xué)品經(jīng)由降液管排至底部收集罐后排至下游精餾塔提純，淋洗過的氣體回收至上游繼續(xù)參與反應(yīng)。當(dāng)發(fā)生淋洗液突然中斷時(shí)，由于虹吸現(xiàn)象，收集罐內(nèi)的含易燃易爆有毒性化學(xué)品的溶液經(jīng)由降液管逆流至淋洗水供應(yīng)系統(tǒng)，進(jìn)而導(dǎo)致公用系統(tǒng)的大面積污染，及易燃易爆有毒風(fēng)險(xiǎn)的失控。從本質(zhì)安全設(shè)計(jì)考慮，在降液管的B處鉆若干個(gè)一定尺寸的小孔，當(dāng)因淋洗系統(tǒng)異常中斷發(fā)生虹吸時(shí)，收集罐中氣相空間中的氣體經(jīng)由小孔進(jìn)入降液管，進(jìn)而破壞原有的虹吸狀態(tài)，阻止了后續(xù)一系列失控風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生。

圖2

（二）自動化儀表設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例

某生產(chǎn)易自分解過氧化物的化學(xué)品車間，在其儲槽及其他容器（如反應(yīng)釜、換熱器、攪拌釜等）的進(jìn)出口處設(shè)有旋轉(zhuǎn)式開關(guān)閥，以滿足批次工藝的時(shí)序控制需求。但因其所涉化學(xué)品為易發(fā)生分解反應(yīng)的過氧化物，一旦旋轉(zhuǎn)式開關(guān)閥在使用過程中關(guān)斷時(shí)，閥芯處的化學(xué)品將隨著其旋轉(zhuǎn)而被迫封存在閥芯與閥體構(gòu)成的密閉空間里，此時(shí)發(fā)生自分解反應(yīng)將導(dǎo)致閥門破裂，大量化學(xué)品泄漏，進(jìn)而造成更大的人員傷害及財(cái)產(chǎn)損失。從本質(zhì)安全設(shè)計(jì)考慮，在旋轉(zhuǎn)式開關(guān)閥芯上鉆一定尺寸的孔空洞（如圖3所示），并且在安裝時(shí)確保開關(guān)閥的關(guān)閉狀態(tài)下其孔洞朝向利于壓力釋放一側(cè)（一般選擇上游或下游容器側(cè)）。此時(shí)，當(dāng)開關(guān)閥關(guān)閉時(shí)，閥芯處的空間與孔洞朝向一側(cè)聯(lián)通，從而打破了原有的密閉空間，避免了閥芯因化學(xué)分解超壓破裂造成的一系列嚴(yán)重后果。

本質(zhì)安全設(shè)計(jì)是化工裝置本質(zhì)安全的重要一環(huán)，是所有安全生產(chǎn)的重要前提。消除人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，是本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)。實(shí)踐證明，本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的有效實(shí)施不僅從根本上解決了化工裝置在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的諸多不可控風(fēng)險(xiǎn)，還大大降低了項(xiàng)目后期不斷增加的預(yù)防性風(fēng)險(xiǎn)控制措施的成本投入。