“本質安全”一詞源于GB3836.1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第1部分:通用要求》。本質安全型防爆電器是專供煤礦井下使用的防爆電器設備的分類之一。防爆電器總體分為隔爆型、增安型、本質安全型等種類。本質安全型電器設備的特征是其全部電路均為本質安全電路，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均不能點燃規(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)故障時產(chǎn)生的電火花或熱效應的能量小于0.28mJ（B級防爆）, 即瓦斯?jié)舛葹?.5%（最易爆炸的濃度）最小點燃能量。

隨著全球工業(yè)化進程的加速推進，人們對工業(yè)生產(chǎn)中的風險管控意識也在不斷增強，因此，本質安全的適用范圍也在不斷地擴充。它由原先僅關注防爆電器，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)，進而逐步趨近本質型、恒久型安全目標。

本質安全設計（ISD）是指通過設計等手段使生產(chǎn)設備或生產(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（誤操作不會導致事故發(fā)生或自動阻止誤操作）、故障—安全功能（設備、工藝發(fā)生故障時還能暫時正常工作或自動轉變安全狀態(tài)）。

本質安全設計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：通過合理設計而不是增加額外的設備或功能來處理問題。只有在必要的情況下才考慮使用復雜的程序，盡量減少操作、維護錯誤。

接下來我們從工藝流程設計和自動化儀表設計兩個方面，各引用一個案例來進一步說明本質安全設計在實際化工生產(chǎn)中的實際應用。

（一）工藝流程設計中的應用案例

某生產(chǎn)易燃易爆有毒性化學品的車間，因其生產(chǎn)過程中所生產(chǎn)化學品的易揮發(fā)性質，故在其閃蒸工段設有淋洗塔以脫除氣相空間中的易燃易爆有毒性化學品，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。當發(fā)生淋洗液突然中斷時，由于虹吸現(xiàn)象，收集罐內的含易燃易爆有毒性化學品的溶液經(jīng)由降液管逆流至淋洗水供應系統(tǒng)，進而導致公用系統(tǒng)的大面積污染，及易燃易爆有毒風險的失控。從本質安全設計考慮，在降液管的B處鉆若干個一定尺寸的小孔，當因淋洗系統(tǒng)異常中斷發(fā)生虹吸時，收集罐中氣相空間中的氣體經(jīng)由小孔進入降液管，進而破壞原有的虹吸狀態(tài)，阻止了后續(xù)一系列失控風險事件的發(fā)生。

圖2

（二）自動化儀表設計中的應用案例

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

本質安全設計是化工裝置本質安全的重要一環(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)，是本質安全設計的最終目標。實踐證明，本質安全設計的有效實施不僅從根本上解決了化工裝置在運行過程中可能出現(xiàn)的諸多不可控風險，還大大降低了項目后期不斷增加的預防性風險控制措施的成本投入。