冶金企业重大危险源辨识监控及管理

主要内容冶金企业主要危险因素分析冶金企业重大事故模式分析冶金企业重大危险源分布危险源监控及管理小结第1页/共54页第一页，共55页。第一章主要危险因素分析（1）生产设备、设施种类繁多（2）危险因素复杂、危害性大（3）对辅助系统的依赖程度高（4）生产系统可能会受到某些自然条件的制约第2页/共54页第二页，共55页。生产设备、设施种类繁多工业炉窑——高炉、转炉、电炉、竖炉、回转窑、焦炉、加热炉等。动力装置——锅炉、发电机组、变配电设施和输电线路、鼓风机、空压机、制氧机、水泵、煤气净化装置、气柜、煤气加压机和混合站等。机械设备——浇铸设施、轧制设备、机械加工设备等。物流设施——汽车、火车、其它车辆、皮带机、辊道、气力和液力输送管道、螺旋输送机等。特种设备——压力容器和管道、起重设施、特种车辆等。第3页/共54页第三页，共55页。危险因素复杂、危害性大冶金生产过程中既有冶金工艺所决定的高热能、高势能的危害，又有化工生产所具有的有毒有害及易燃易爆的问题和深度制冷及高温高压的问题，还有一般机械加工、建筑运输等作业中容易发生的车辆伤害、机械伤害、高处坠落等危险性。特别是冶金生产中极易发生的钢水、铁水爆炸，煤气中毒或火灾、爆炸，氧气火灾或爆燃，都可能造成多人伤亡，甚至特大伤亡事故。第4页/共54页第四页，共55页。参照《生产过程危险和危害因素分类与代码》(GB/T13861-1992)，将危险、有害因素分为6大类：物理性危险、危害因素化学性危险、危害因素生物性危险、危害因素生理、心理性危险、危害因素行为性危险、危害因素其它危险、危害因素第5页/共54页第五页，共55页。物理性危险和危害因素设备、设施缺陷防护缺陷电危害噪声危害振动危害电磁辐射运动物危害明火能造成灼伤的高温物质能造成冻伤的低温物质粉尘与气溶胶作业环境不良信号缺陷标志缺陷其他物理性危险和危害因素第6页/共54页第六页，共55页。化学性危险、危害因素

易燃易爆性物质自燃性物质有毒物质腐蚀性物质其他化学性危险、危害因素第7页/共54页第七页，共55页。对辅助系统的依赖程度高冶金生产具有系统庞大、因素复杂、关联性强、单系统运行环节多、很多工艺过程不可中断的特点，在系统中一个小问题处理不当都可能导致重大事故、系统瘫痪，甚至灾难性后果。比如能源动力介质停供、物流中断、检测系统失常、自动化故障、网络事故等。第8页/共54页第八页，共55页。生产系统可能会受到某些自然条件的制约地震、海啸、火山喷发等重大灾难勿庸置疑会影响所有的工农业生产和社会生活。冶金生产和一些正常范围内的气象、地质条件变化有着密切的关系，如果不能未雨绸缪，同样会造成严重后果。第9页/共54页第九页，共55页。第二章重大事故模式分析《企业职工伤亡事故分类》(GB6441-1986)中所列的如下二十类事故中，除瓦斯爆炸以外的十九种事故在冶金企业都可能发生。物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、淹溺、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、冒顶片帮、透水、放炮、火药爆炸、瓦斯爆炸、锅炉爆炸、容器爆炸、其他爆炸、中毒和窒息、其他伤害。第10页/共54页第十页，共55页。煤气中毒、着火和爆炸高温液体喷溅、溢出和泄漏电缆隧道火灾动力介质事故压力容器事故起重吊运事故机械伤害事故电气伤害事故冶金生产过程中的主要事故类型第11页/共54页第十一页，共55页。一、煤气中毒、着火、爆炸事故钢铁冶炼过程中煤占总能源的70%，副产煤气占总能耗32.2%。炼焦副产焦炉煤气，炼铁副产高炉煤气，炼钢副产转炉煤气，生产铁合金副产铁合金炉煤气。焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气和铁合金炉煤气等回收后可作为焦炉、热风炉、加热炉和发电锅炉的燃料，焦炉煤气还可作为民用燃气，这些副产煤气是一种清洁的二次能源。但由于煤气中含有大量CO、H2

和CH4、CmHn成分，CO具有易燃易爆性和极强的毒性，H2

、CH4和CmHn具有极强的易燃易爆性。焦炉煤气具有极强的易燃易爆性；高炉煤气、转炉煤气和铁合金炉煤气不仅具有易燃易爆性，而且还具有极强的毒性。第12页/共54页第十二页，共55页。冶金煤气的主要成分COH2N2CH4CO2O2焦炉气5-755-604-1024-272-30.3高炉煤气24-301-257-590.3-0.814-220.10转炉煤气60-900.5-210-2015.60.3-0.8铁合金炉煤气61.214.914.70.747.61.39第13页/共54页第十三页，共55页。冶金煤气的爆炸极限焦炉煤气高炉煤气转炉煤气铁合金炉煤气上限35.8072.0074.075.07下限4.5035.0012.510.78第14页/共54页第十四页，共55页。煤气中毒机理和特征一氧化碳是无色、无臭、无味的气体，人体吸入一氧化碳后，一氧化碳与血液中的血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，阻止血红蛋白与氧结合，导致人体缺氧中毒。临床表现

1、轻度中毒

患者可出现头痛、头晕、失眠、视物模糊、耳鸣、恶心、呕吐、全身乏力、心动过速、短暂昏厥。血中碳氧血红蛋白含量达10%-20%。

第15页/共54页第十五页，共55页。

2、中度中毒

除上述症状加重外，口唇、指甲、皮肤粘膜出现樱桃红色，多汗，血压先升高后降低，心率加速，心律失常，烦躁，一时性感觉和运动分离（即尚有思维，但不能行动）。症状继续加重，可出现嗜睡、昏迷。血中碳氧血红蛋白约在30%-40%。经及时抢救，可较快清醒，一般无并发症和后遗症。

3、重度中毒

患者迅速进入昏迷状态。初期四肢肌张力增加，或有阵发性强直性痉挛；晚期肌张力显著降低，患者面色苍白或青紫，血压下降，瞳孔散大，最后因呼吸麻痹而死亡。经抢救存活者可有严重合并症及后遗症。

4、后遗症

中、重度中毒病人有神经衰弱、震颤麻痹、偏瘫、偏盲、失语、吞咽困难、智力障碍、中毒性精神病或去大脑强直。部分患者可发生继发性脑病。第16页/共54页第十六页，共55页。煤气着火机理和特征煤气燃烧时，煤气中的可燃成分CO、H2

和CmHn与氧气反应生成无毒的CO2和H2O，因此，稳定的煤气燃烧是比较安全的。失控的煤气着火会烧坏设备、设施，或者引燃其它物质造成火灾，应通过控制煤气源，使火势趋于平稳。大口径的煤气管道着火，如果煤气压力过低，会导致回火爆炸乃至于管道内连环爆炸。煤气在供氧不足的空间内燃烧，会形成不稳定燃烧导致爆震，使设备损坏或火焰扑出烧伤人员。扑灭煤气着火应在有把握关闭气源的前提下进行，以免造成中毒。第17页/共54页第十七页，共55页。煤气爆炸机理和特征煤气爆炸的三个基本条件缺一不可：密闭或半密闭空间、爆炸极限内的混合气体、点火条件。煤气爆炸有如下形式：

1、煤气泄漏并在某空间内积累。焦炉煤气比重轻，向上富集；天然气和丙烷、苯蒸汽等比重大，向下富集。

2、煤气系统负压吸入空气。

3、回火和点火失误。

4、煤气倒流。第18页/共54页第十八页，共55页。二、高温液体喷溅、溢出和泄漏高温液体具有温度高，热辐射很强的特性，如铁水、钢水、钢渣、铁渣的温度往往在1250-1670℃左右。高温液体易喷溅，对危险范围内的作业人员，极易造成灼伤，据有关资料统计，灼伤约占炼钢厂总伤害的1/4，居各种伤害的第二位。高温液体发生溢出或泄漏除了可能直接对人员造成灼烫伤害外还潜在着发生爆炸的严重危险。如钢水、铁水、钢渣、铁渣都是高温熔融物，与水接触就会发生蒸汽爆炸。当1kg水完全变成蒸汽后，其体积要增大约1500倍，破坏力极大，伤害程度很高。第19页/共54页第十九页，共55页。高温液体发生喷溅、溢出或泄漏时，还极有可能诱发其他二次伤害或事故，如金属结构坍塌、火灾、停电、断水、煤气泄漏、易燃易爆气瓶的爆炸等，将给企业造成巨大损失。高温液体发生喷溅、溢出或泄漏的主要事故类型及特点包括：（1）设备溢漏：如钢水罐、铁水罐、渣罐等装入过满溢流或穿漏,炼钢炉、炼铁炉漏钢漏铁或异常倾翻。（2）铁、钢、渣等高温液体与水接触，易发生物理爆炸。第20页/共54页第二十页，共55页。（3）转炉、大罐、中包等，内部发生化学反应或烘烤时间未达规定要求，从而产生大量的气体，形成喷溅与爆炸，对人员造成伤害。（4）高温液体喷溅，其速度快，灼伤程度严重，烧损设备（设施）的费用高，恢复难度大。（5）高温液体溢漏后发生爆炸，殃及面广，杀伤力大，有时对设备（设施）是毁灭性的摧毁。第21页/共54页第二十一页，共55页。2007年8月19日，山东魏桥创业集团铝母线铸造分厂一台混合炉在铸母线过程中，由于职工操作不当，导致出铝口内衬脱落，致使约30吨高温铝液从炉内流出到炉外，进入铸造机下的循环水箱释放大量热能，从而引发事故，造成20人死亡。当时车间工人正在开会，由于铝水温度高达900℃，突然溢出的铝水遭遇车间冷却水产生水蒸气形成了强大气流，造成人员伤亡。铝母铸造分厂的车间长45米，宽27米，是一座高8米左右的单层建筑。第22页/共54页第二十二页，共55页。第23页/共54页第二十三页，共55页。在爆炸事故现场，国家安全生产督查组仔细查看了发生爆炸的设备和相关的设施，详细询问了发生爆炸的原因。当了解到这家企业在立项审批、工程设计以及施工等方面都存在严重问题时，李毅中对企业负责人进行了严厉批评。国家安监总局局长李毅中说：最根本的是违反了设计规程，你没有设计，没有有资质的设计院给你设计，你自己在那里胡搞。

第24页/共54页第二十四页，共55页。液态金属吊运事故使用的吊运设备不符合要求吊运设备点检维护不当耳轴实效挂钩不确认操作失误第25页/共54页第二十五页，共55页。炉窑烧穿高炉铁口爆炸高炉炉底、炉缸烧穿高炉风渣口、炉腹烧穿钢包烧穿电炉、转炉烧穿第26页/共54页第二十六页，共55页。钢水喷溅喷溅原因在钢铁冶炼过程中，钢水和铁水是高温熔融液体，本身并不致喷溅或爆炸。炼钢过程主要是氧化过程，它的反应主要是钢渣之间的反应，反应速度与温度和气相压力有密切关系。碳氧反应的同时，产生大量一氧化碳气体，产生的气体能否顺利排除，与熔渣的沸腾有直接关系。第27页/共54页第二十七页，共55页。补炉时要高温正压，分层投补，保证烧结好。熔渣碱度要适当，流动性好，沸腾活跃，通常称为高温、薄渣、活跃、沸腾。严禁低温操作，并在熔池温度低的情况下，加入氧化剂(矿石、铁皮)。严禁氧化剂集中和大批量加入。控制好熔池温度，防止熔池上下温差过大。第28页/共54页第二十八页，共55页。液态金属遇水爆炸容器内有水冷却器漏水地面积水废钢导致爆炸第29页/共54页第二十九页，共55页。以某炼钢厂为例,该炼钢厂拥有4台60t氧气转炉,采用顶吹工艺。从炼铁厂用铁轨罐车运来铁水包,进入厂房后,用起重机将铁水加入混铁炉内,混铁炉所出铁水吊运加入氧气转炉内,铁水在起始温度(1200℃~1250℃)至终点温度(1700℃左右,吹炼过程温度在1320℃~1700℃)范围、顶吹喷氧、经自控系统严格控制条件下冶炼,得到所需工艺目标的钢水。钢水再吊运至厂房内的连铸机内,经铸造得到所需规格的连铸钢坯。从冶炼过程与安全工程学角度分析,该炼钢工艺危险有害因素特点简要概括如下:第30页/共54页第三十页，共55页。1)炼钢过程基本为氧化过程,铁水在高温下进行脱碳、去磷、去气、去杂质。冶炼过程放出热量,热平衡上有热量富余,从而使铁水/钢水均维持在高温状态。高温铁水/钢水对现场工人始终具有烫伤、烧伤的危险。高温铁水/钢水遇水、遇湿可爆炸。冶炼过程产生温度很高的废渣,高温废渣遇水、遇湿可发生爆炸。2)冶炼过程产生转炉煤气,主要成分为一氧化碳,一氧化碳为高毒类物质,如发生泄漏易引发急性中毒事故。冶炼过程不间断地喷吹具有一定压力要求(大于0.6MPa)的氧气。高温、高压条件下的氧气氧化能力更强,若管线上更换的管件没有按安全要求严格脱脂,残存的脂肪类可燃物可发生燃爆,造成人员伤亡。氧气管线为压力管道,有压力管道上的安全要求。第31页/共54页第三十一页，共55页。3)高温铁水/钢水(爆炸、灼烫伤)与煤气(爆炸火灾、中毒)为炼钢厂主要危险物质。其他危险物质为氧气(爆炸)、乙炔(爆炸)、氮气(窒息)等。4)对转炉等大型设备的操作、维护有特殊的安全要求:①由于转炉内容物为高温铁水/钢水,对炉衬不断侵蚀,冶炼间歇需补炉;②氧枪需不断有效地给水冷却,以保护氧枪;③氧枪冷却水系统一旦有水渗入转炉,接触高温铁水/钢水可爆炸,严重者造成人员伤亡及转炉损坏;④冶炼过程可由于转炉的设计、冶炼工艺控制等方面的原因造成“大喷”,严重的“大喷”可造成人员伤亡及转炉损坏;第32页/共54页第三十二页，共55页。⑤出铁水过程、冶炼过程若发生停电,如装置的安全控制设施不完善,可发生铁水包(罐)倾覆等安全事故,易引起周围人员伤亡。因而,在转炉的进铁、运行、出钢过程都应严格制定合理的安全操作规程并认真执行、采取必要的安全措施,否则易出现铁水/钢水喷溅、爆炸、烫伤人员的事故。5)立体作业/特种作业:由于高温的铁水/钢水在厂房内的工艺连接采用起重机吊运,起重机为特种设备,铁水包重量大,转炉、混铁炉、合金炉为大型设备,炼钢厂房内因工艺与运输的要求对这些设备布置的净高度较高,设备立体布置、铁水包立体转运,因而,应非常注意高温铁水转运、操作过程引起烫伤、烧伤等安全事故的防范,对炼钢厂房内各项作业应有严格的安全要求。第33页/共54页第三十三页，共55页。三、电缆隧道着火发生电缆火灾的原因

1、电缆长期浸泡在积水的电缆隧道中，外皮腐烂，绝缘层严重受潮，造成击穿短路；

2、电缆头制作工艺粗糙，绝缘层暴露时间太长，致使运行中爆炸；

3、电缆长期过载发热，导致绝缘老化失效；

4、电缆沟盖板不严，电焊火花、钢铁渣飞溅物、锅炉热灰渣落入沟内使电缆着火；

5、电缆排上积煤粉，煤粉自燃使电缆着火；

6、浸油电气设备故障喷油起火，油流入电缆隧道内引起电缆着火；

第34页/共54页第三十四页，共55页。电缆火灾的特点

1、火势凶猛电缆隧道中电缆密集敷设，处于重迭或交错布置的环境中，并且电缆竖井的高差形成自然抽风，因此一旦着火，火势就特别迅猛。

2、有“二次灾害“电缆着火产生大量有毒气体，对人体直接造成”一次灾害”，同时燃烧产物中的气体与水结合形成强烈酸雾，附着在电气装置上，严重降低设备和接线回路的绝缘强度，造成“二次灾害”。

3、损失严重"二次灾害"极易造成控制回路失灵，使事故扩大，损失严重。

第35页/共54页第三十五页，共55页。四、动力介质事故可燃气体爆炸可燃气体爆炸的条件：

1、密闭或半密闭空间

密闭系数＝空间体积/开口面积1.5

2、爆炸极限内的混合气体

3、点火条件

焦炉煤气、氢气比重轻，向上富集；天然气和丙烷、苯蒸汽等比重大，向下富集。第36页/共54页第三十六页，共55页。氧气爆燃在纯氧或富氧条件下，物质的特性会发生变化，通常不可燃的物质会可燃，可燃物质的闪点和燃点会大幅度降低，燃烧速度会大大加快。在这样的条件下发生的剧烈燃烧，通常被称为氧气爆燃。第37页/共54页第三十七页，共55页。缺氧窒息人员进入缺氧环境工作，由于机体缺氧而造成的伤害。氮气、氩气、氢气、二氧化碳、丙烷等气体都可能造成窒息。发生人员窒息后，往往会因盲目施救而造成事故扩大。

第38页/共54页第三十八页，共55页。五、压力容器事故虽然钢铁行业近年来发生的压力容器事故不多，但钢铁企业大量使用高压力等级的容器、管道、锅炉，发生该类事故的可能性还是普遍存在的。压力容器事故的危害——冲击波、爆炸碎片、介质外溢事故原因——设计、材质、局部应力、制造缺陷、定检不到位、操作失误第39页/共54页第三十九页，共55页。六、起重吊运事故据统计，起重吊运事故占到钢铁企业事故总数的10％－20％。起重设备缺陷吊具缺陷吊物未挂牢吊运工站位不当司机违章作业环境缺陷不使用专用工具司机与吊运工配合不当第40页/共54页第四十页，共55页。七、机械伤害事故冶金企业易发生机械伤害的部位皮带机——头轮、尾轮、吊轮、转向轮、增面轮轧钢机——重点是冷轧机的开卷、卷取部位的导板、压辊，剪切等各种运输机械——辊道、提升装置、螺旋输送机等高速转动部位和咬如部位自动间歇运转的设备第41页/共54页第四十一页，共55页。八、电气伤害事故略第42页/共54页第四十二页，共55页。第三章重大危险源分布炼铁及原料系统A级：高炉B级：热风炉、煤粉制备和喷吹系统、烧结机点火系统、变电站、煤气净化、TRT第43页/共54页第四十三页，共55页。焦化系统A级：焦炉、化学品回收B级：储煤系统、煤气回收系统、煤气净化和脱硫系统、变电站第44页/共54页第四十四页，共55页。炼钢系统A级：转炉、电弧炉、转炉煤气回收系统B级：混铁炉、氧气储罐、精炼炉（各种）、变电站、连铸机、模铸间、液体天车、丙烷站第45页/共54页第四十五页，共55页。轧钢系统A级：地下油库B级：电缆沟、变电站、加热炉、氨分解炉、制氢站、酸罐区第46页/共54页第四十六页，共55页。动力系统A级：煤气柜、锅炉、发电机组、空压机、空分塔、降压站B级：煤气加压站、动力管线、输电线路、高压储罐第47页/共54页第四十七页，共55页。第四章、危险源监控及管理要围绕危险源开展深入的危险辨识，运用事故致因理论，分析各种可能发生的事故类型及具体的事故触发模式，从而从切断事故途径入手对事故的发生加以防范。可以运用能量转移理论、作业条件危险性分析法、事故树等方法来对事故模式开展具体分析。第48页/共54页第四十八页，共55页。要根据对危险源分析的结果，制定危险源检查表，经常性地对危险源进行全面不漏项的检查。要采用各种手段，对危