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冶金企业煤气系统安全风险分析与对策

更新时间:2016-07-05

冶金企业是《安全生产法》规定的五类高危行业之一,其主体生产工艺包括炼焦、炼铁、炼钢、轧钢等,固有安全风险高,特别是煤气风险贯穿主体生产工艺全流程,其中,炼焦、炼铁、炼钢过程分别产生焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气,是易燃、易爆、易中毒的能源介质。三种煤气中,焦炉煤气爆炸下限最低,爆炸极限范围为4.5%~35.8%;转炉煤气爆炸极限范围较宽,为18.2%~83.2%;高炉煤气爆炸极限范围较窄,为30.8%~89.5%。焦炉煤气火灾、爆炸危险性最大,转炉煤气次之;但转炉煤气一氧化碳含量最高,达60%~70%,高炉煤气一氧化碳含量为23%~30%,焦炉煤气一氧化碳含量为5%~8%。因此,转炉煤气、高炉煤气毒性较大,且无色无味、不易觉察,极易造成煤气中毒事故。

另外,为稳定压力和均匀热值,冶金企业一般建有庞大的煤气储存、输配系统和管网系统,以便为煤气用户稳定可靠地提供合格煤气。在煤气的生产、回收、储存、输配和使用过程中,具有潜在的火灾、爆炸、煤气中毒事故风险,历史上曾造成多起较大、甚至重大事故。

1 冶金企业煤气系统的生产设备及工艺特点

冶金企业煤气系统工艺设备较为复杂,涉及人员多,安全风险高。煤气要达到使用要求,还需要除尘、降温、降压、排水,储存缓冲,混合及加压配送,配套设备有除尘器、冷却设备、减压设备、冷凝物排水器、煤气柜、加压机等。为防止泄漏和煤气系统运行安全,煤气系统还配备有检测装置、报警装置、燃烧装置、隔断装置、放散装置、吹扫装置、泄爆装置等。煤气具有易燃、易爆、易中毒的本质属性,这些生产、回收、储存、输送、使用煤气的设备和装置,一旦因密封不严、操作不当,特别是突发故障、甚至被迫紧急停车时,将发生煤气系统火灾、爆炸或人员中毒事故,造成严重人身伤害和重大财产损失,必须针对不同情形制定并落实完善的预防和应急处置措施。

2 冶金企业煤气系统风险分析

2.1 预先危险性分析

冶金企业煤气系统主要风险是爆炸、火灾和煤气中毒。应用“预先危险性分析法”分析其主要危险因素,见表1。

通过历史天气查询,4月15—25日研究区仅有一次小型降水过程,北部降水量在20 mm,南部为5 mm,土壤水分整体偏低,且北部略高于南部,符合土壤水分的反演结果分布情况,说明该方法反演的结果比较好。

随着中国特色社会主义新时代的发展,我国进入经济新常态和供给侧结构性改革时期。为进一步提升金融服务地方经济的能力,要深化金融改革,构建与经济社会发展相适应的地方金融体系,加快地方金融体系建设。

表1 冶金企业煤气系统预先危险性分析表

存在风险危险因素触发事件事故后果防范措施停(送)煤气时,直接用空气置换煤气或煤气驱赶空气停煤气时,应用惰性气体置换煤气,再用空气置换惰性气体,直至检测均合格;送气时,先用惰性气体置换空气,再送煤气吹赶惰性气体停用或检修的煤气设施,未用惰性气体置换合格空气进入煤气系统形成爆炸性混合物;煤气泄漏到空气中,与空气混合;存在点火源长期停用或计划检修的煤气设施必须进行煤气置换,根据作业目的,确认检测合格爆炸和火灾连续产生和外供煤气的焦炉、高炉突发停电停产,煤气系统形成负压重大人员伤亡和财产损失焦炉、高炉应确保备用电源安全可靠,预防突发停电停车;冶金企业应尽量避免单高炉生产外供煤气用户燃烧装置止火不及时,无快切保压装置或装置故障煤气用户应设置管道低压报警和联锁快切保护装置,并保证其功能可靠煤气设施腐蚀、焊缝开裂或外力导致破坏,煤气泄漏与空气混合;或泄漏的煤气在地下、半地下空间内集聚煤气系统必须保证严密性,设置防撞防破坏安全设施,加强巡检和泄漏处理电气设施不防爆,或高温表面、机械摩擦、静电、用电设备火花、外来火种、违章点火动火等煤气场所必须防爆电气设备,采取防雷防静电措施;禁止使用易产生火花的工具;煤气用户点火时,必须“先点火、后送气”;在煤气设施和煤气区域动火,严格执行动火证管理制度煤气设施泄漏设备设施缺陷或压力波动、水封失效泄漏煤气煤气设施设计安装、检验、验收严格规范,在用期间明确和落实岗检巡检专检责任,发现泄漏及时处置煤气中毒检测设施失效设备维护、检修时,未进行通风置换,或置换不合格,作业人员吸入煤气煤气设施经置换检测合格,方可进行检修施工作业人员进入煤气环境;可能泄漏或滞留场所,设置固定式一氧化碳报警装置并定期校验个人防护失效重大人员伤亡安全检测报警设施未配备或存在故障作业人员未佩戴防护用品进入煤气环境煤气场所必须配备并使用空气呼吸器等隔离式呼吸保护器具

2.2 LEC半定量计算法分析

(1)按照《工业企业煤气安全规程》(GB 6222-2005)和国家安全生产监督管理总局《关于印发进一步加强冶金企业煤气安全技术管理有关规定的通知》(安监总管四〔2010〕125号)规定,设计施工和配置煤气系统设备设施和安全装置,并保证其功能可靠。

表2 LEC半定量计算法分析表

危险因素事故模式风险评价D=LEC事故后果严重级别L E C D空气进入煤气系统或中毒3 1 100 300重大人员伤亡和财产损失特别重大煤气泄漏到空气中爆炸、火灾或中毒6 1 15 90人员伤亡和财产损失重大存在点火源爆炸或火灾10 1 7 70人员伤亡和财产损失重大检测设施失效爆炸、火灾爆炸、火灾或中毒3 1 7 21人员伤亡和财产损失较大进入煤气环境中毒3 1 15 45人员伤亡较大防护失效中毒3 1 15 45人员伤亡较大

3 针对冶金企业煤气系统事故风险对策建议

应用“LEC半定量计算法”分析可知,危险因素空气进入煤气系统、煤气泄漏、存在点火源构成重大风险;危险因素检测设施失效、进入煤气环境、防护失效构成较大风险,见表2。

(3)煤气系统必须保持正压运行,当压力低于500Pa时,各煤气用户应无条件立即熄火,停止燃烧,且不得开启管道附件,防止管道负压进入空气。

(2)对煤气管道压力、氧含量等进行连续检测预警和联锁保护,确保参数运行在安全区、不越警戒区,杜绝参数突破限值进入危险区。一旦进入危险区,要启动应急处置机制,果断安全停车。

(5)焦炉、炼铁高炉属于连续生产并外供煤气的设备,冶金企业应避免单炉运行外供煤气;在极端情况下出现单炉运行时,应对设备水、电、风、气等能源介质加强特护;或采取果断措施,停产保安全。

(4)正常计划停车时,停送煤气操作要用惰性气体彻底置换合格(不同地点取样检测三次以上,检查结果均为合格),操作过程中须严控各种点火源。

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(6)在煤气管网系统设置氮气等惰性气体应急保压气源,并确保正常压力。在煤气发生设备突发故障和停车时,能迅速开启惰性气体应急保压气源以保持管网压力。

(7)正确采取应急措施。对已发生爆炸的煤气设施,应立即切断煤气来源,迅速通入惰性气体,把煤气处理干净,防止二次爆炸;如爆炸后发生着火,则不能切断煤气来源,而应缓慢降压并通入惰性气体,待火熄灭后,再可靠切断煤气以防再次爆炸。

4 结束语

冶金企业煤气系统存在火灾、爆炸、煤气中毒重大安全风险,相对于正常生产,煤气系统在生产检修之间状态转换,停车、开车以及停送煤气时风险加大,特别是紧急情况下突然停产停车,风险剧增,连续产生和外供煤气的焦炉、高炉等主体设备应避免单机运行。

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李小雷,陈华知
《安全》 2018年第4期
《安全》2018年第4期文献

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