电弧炉是废钢冶炼常用的冶炼炉,其中,需要氧枪来提高炉膛的效率,去除杂质,而氧枪必须长时间处于高温环境中,因此具有冷却水系统,因此氧枪的泄漏也是一个关键的安全隐患。 通常,氧气喷枪的联锁会同时检测流量和温差,但有些厂家在安装氧气喷枪时没有按照要求配置流量安全联锁系统,没有充分识别风险,最终导致了悲剧。 本文以电弧炉因氧气喷枪漏水为例,结合详细的因果分析,说明:(生产)过程或设施存在毒物泄漏、**或火灾等各种危害,但它们在通常的系统中不是触发的,其原因是它们受到一些固有的保护层或安全措施的抑制。 但是,一旦被最初的原因触发,就相当于抑制层中的一个漏洞,一些危险会从这个漏洞中逸出,并且危险会在偏差的驱动下传播。 当危险蔓延到系统的薄弱环节时,如果不采取预防措施,事故可能会进一步蔓延,最终导致灾难性后果。 在这个传输链中,人们的不安全行为是高度不可控的,因此构建多层、立体的安全保护体系非常重要,特别是要增加必要的安全联锁装置。 全文约5000字,阅读时间10分钟。 本文第一部分是事故的文字版本,可以参考事故**阅读。 惠东华业铸造厂是一家利用废钢和铁矿石进行冶炼加工的钢铁加工厂,截至事发时,该厂共有2台50吨电弧炉、1台50吨精炼炉、1台连铸机、一条轧钢生产线。 2022年春节期间复工后不久,发生了一起严重的**事故。 18日上午9点左右,炉长杨大雷在第二炉熔炼完钢水后发现异常情况,怀疑炉内有泄漏,于是向车间主任熊海军报告。 熊海军检查后发现2号炉壁纯氧枪头有漏水,于是通知调度员刘少顺停止使用2号炉壁纯氧枪。 刘少顺接到通知后,就派人关闭了二号炉壁氧枪的冷却水和氧气阀门,并通知电钳班准备更换纯氧枪。 10时,第三炉炼钢完成,机器开始倒出钢水,浇注后,电钳工组开始更换二号炉壁纯氧喷枪。 更换后发现冷却水的金属软管也损坏,于是更换人员将新安装的炉壁氧枪放置到位,并拿起新的金属软管进行更换,整个过程大约需要19分钟,在此期间,新更换的炉壁氧枪已经在高温下被炉子烘烤,没有冷却水保护。 10时23分,水管更换完成,操作人员打开氧气喷枪的进回水冷却水阀门,此时冷却水因壁体高温在水管中汽化,形成蒸汽压力,与原冷却水压力形成合力, 并将氧气喷枪喷嘴挤压在一起,氧气喷枪喷嘴在烘烤时间过长后,材料强度下降,因此,喷枪爆裂,与枪体分离,氧气喷枪中的冷却水一个接一个地高速进入炉膛,与高温钢水接触, 冷却水迅速膨胀并蒸发。触发电弧炉中的第一个**。第一次炉壁水冷部分损坏,导致大量冷却水进入炉膛,造成第二次。
氧气喷枪喷嘴脱落示意图(来源:调查报告)。
事故现场**(来源:广东省惠东县华业铸造厂“2.18”**事故现场会议)。
据调查报告,该厂主要工艺是采用电弧炉进行废钢加工,通过吹氧冶炼,去除有害元素,粗加工后加入合金,然后进入精炼炉进行精炼,并微调得到合格的钢水。
事故流程图(来源:调查报告) 事故炼钢炉属于钢炉,废钢通过输送带不断添加,由超大功率电弧炉自身高温废气预热。
电弧炉(来源:网络) 该电弧炉采用新工艺,炼钢效率高,但炉子在生产之初并没有设计炉壁纯氧喷枪,厂房炉壁氧枪是自行设计加装的。 通过添加更多的氧气喷枪,可以提高熔化效率。
不同形式的氧气枪(来源:网络)。
更重要的是,该厂增加了两根炉壁纯氧枪,不仅没有进行技术备案,也没有按照相关规定设置进出口水流差检测、报警和安全联锁装置。 事发时,安全联锁如下:
电弧炉对炉体、炉盖和集中冷却水的流量差设有报警和联锁,但炉壁上的纯氧枪对冷却水的进回流没有单独设置报警和联锁。
电弧炉炉膛冷却水的进回流流量差报警和联锁,可以在一定程度上监测氧枪冷却水的进回水流量但事发前,原炉壁上的纯氧枪进水阀、回水阀关闭,进回水流量为0,流量差为0,炉膛冷却水进回水无异常,未触发相关报警和联锁。
氧气喷枪设有冷却水进回水温差报警联锁,进回水流量差无单独报警联锁。 2021年8月,事故公司委托无锡某公司对电弧炉水冷系统增加19项温度检测、报警和联锁功能,包括炉壁纯氧喷枪,测温点位于氧枪冷却回水阀下游。 设定参数:当回水温度达到55时,控制屏闪烁报警,当回水温度大于70时,电极电压高,断电。
因为在9点08分,炉壁上的纯氧喷枪烧坏了,炉工关闭了氧气喷枪的进水阀和回水阀,因此,此时测温点实际测量了系统回水温度,并且系统回水温度正常,因此没有触发氧枪温度报警和联锁。
冷却水与高温液态金属接触后迅速汽化膨胀的原因,是冶金行业常见的安全事故原因,对于这类事故隐患,一般采用安全联锁装置,以达到特殊情况自动切断冷却水进入回流系统。
然而,在这次事故中,华业铸造厂人员不仅没有按照要求对加炉壁的氧枪进行报告和风险分析,也没有按照相关要求为氧枪增加独立的联锁装置,只设置了独立的进回水温度报警和联锁, 检测氧气喷枪通过炉内冷却水进回水系统的进水和回水流量。
可以说,氧气喷枪没有设置独立的流量报警和联锁系统,是事故隐患。 只不过,这种隐患通常被氧气枪包裹在安全状态下,就像一层保护层,阻断了隐患进化事故的发展链条。 但是,一旦氧枪出现异常,不再处于安全状态,这种隐患就相当于从保护层“逃走”了。
我们可以从事故图的E&CFC图中清楚地看到这一系列的演变。
2.18“ 事故图 E&CFC 图。
在仔细阅读调查报告后,我们分析了导致事故最终发生的四个故障点。
1.设计失效问题(1)联锁设计不合理。
根据当时实施的《冶金行业重大生产安全事故判定标准(2017年版)》(简称“八钢”)的要求氧气枪等水冷部件未配备出口水温差与进出口水流量差检测、报警装置及温度检测,以及与炉体倾斜、氧气启闭等联锁,属于重大生产安全事故。
炼钢安全规程(AQ2001-2018) 91.4 也很清楚:......当氧气压力低于规定值时,冷却水流量低于规定值,出水温度超过规定值当进出水流量差大于规定值时,应自动升起氧气喷枪,停止吹氧。 对于转炉氧气喷枪的供水,应设置电动或气动快速截止阀
钢厂自行加装炉壁氧枪,却没有配置符合要求的安全联锁装置,只装有进回水温差报警和联锁装置,流量差报警和联锁装置开始“打草率”,而炉体一侧是冷却水进水和回水流量监测, 当氧气喷枪头脱落,冷却水进入炉膛时,不能第一时间切断相关回路,抬起喷枪头,停止吹氧,冷却水继续进入炉膛。它显然不符合炼钢行业的安全规定和“八钢”中强调的重大隐患处理要求,安全联锁不能起到保护作用。
2)没有设计交接和技术交接。
操作人员不了解水冷元件的具体功能,不了解水冷元件对氧枪头部的保护作用,也不知道氧枪水冷元件的具体设计意图,导致在氧枪缺乏水冷保护的情况下,鲁莽地将氧枪长时间放置在炉内更换,导致喷枪材料强度降低。
3)未编制符合实际生产情况、有效、符合设计意图的维护手册。
作为易碎零件,氧枪经常需要更换,氧枪的更换应该是日常操作,因此需要更换有效且符合实际生产的操作手册。 事故单位《电炉氧气枪系统维护手册》41.第1部分只要求使用前“检查所有管件是否紧固(氧气和水)”,但没有具体要求如何进行启动前的安全检查,肉眼很难检查喷枪尖端和水冷管件的密封性,手册也没有对更换操作时间和操作细节提出具体要求。
2.笔者认为,这起事故的核心点在于:重要行业法规落实不力,导致风险识别不足的严重问题。 由于《调查报告》没有过多提及安全设施设计与评审的具体细节,只提到事故单位聘请了第三方公司为改造项目设计安全设施,并对技术升级改造项目进行安全预评估,我们只能猜测导致此问题的几种可能情况:
1)未邀请决策者和专业技术人员参与风险分析,或相关人员参与后仍不能充分了解风险和隐患。
报道称,铸造厂主要负责人金景亮学历低,没有冶金炼钢专业背景,缺乏安全知识,因此相关决策者可能无法理解缺乏独立安全联锁可能带来的严重后果; 而且,这家工厂从炉长到炉前工人都缺乏安全生产的基本知识,专业技术人员是否具备这些知识存在严重疑问。
2)安全设施设计人员或安全预评估人员存在技术能力问题。
氧枪及其水冷部件是炼钢行业的重要配件,在对齐安全设施的设计和安全评价中,有大量的案例可供参考。 要么是设计了联锁,但企业没有实施; 要么是安全评估人员对隐患的识别和分析能力不足; 要么隐患被识别出来,但决策者为了效率而决定省略部分安全成本。
3.可以看出操作程序的故障,最初的原因是纯氧喷枪漏水。 在异常工况发生后,不具备相关专业技能和安全知识的操作人员不能妥善处理偏差。
1)更换并连接到新水管后,无需进行启动前检查。
在调查报告中明确指出,厂区《设备设施检修、维护、保养管理制度》第二条要求,检修完成后,设备操作人员和维修人员应对设备进行全面检查,拆除维修辅助设施并试运行良好, 并做好《安全验收评价报告》后方可投入使用。《电炉氧气喷枪系统维护手册》41.第1部分,要求在使用前“检查所有管件是否紧密(氧气和水)”,但在实践中,管理制度毫无用处,操作规程严重无效。
2)操作程序不可执行。
继第(1)条之后,如何对没有专业知识的工人进行“全面检查”? 如何判断零件是否紧固? 替代工作有哪些风险? 《安全验收评价报告》的意义是什么? 这些问题彻底说明,事故单位的各项文件和报告只是形式上的,操作规程模糊,作业规程的要求不具体,以致整体作业规程不按规章可循,作业规程不具有可执行性,不能起到防止事故发生的作用。
4.安全管理失灵问题请参考《炼钢安全规程》(AQ 2001-2018),企业应:
4.1、炼钢企业安全生产管理应符合GB T 33000的有关规定。
4.2、新建、改建、扩建工程的安全设施应当与主体工程同时设计、建造和投入使用......在项目的可行性研究阶段,应委托有资质的评估机构进行安全预评估。
4.4、建设项目的建设应按设计进行。 安全设施的变更应当经设计单位书面同意。
4.6、炼钢企业应当依法设立安全生产管理机构或者专职安全生产管理人员,并应当有注册安全工程师从事安全生产管理工作。
4.7.炼钢企业应加强安全管理、监控和监控......主要危害
4.13、炼钢企业发生事故的,应当按照国家有关规定进行报告、调查和处理。
基本上该怎么办,这家公司都没做,安全管理严重失败。
通过以上分析,结合事故过程,我们可以清楚地看到:在日复一日的工作中,人类的不安全行为是高度不可控的,没有人能保证他们能够完全处理异常情况。 工人不是机器,没有办法充分实现“安全”的很多细节,就像案例中的工人一样,他们知道漏水很危险,他们也第一时间关闭了水阀,但是在更换水管的时候,他们自己并没有意识到,长时间烘烤氧气枪是一件危险的事情。
如果人为操作不能正确响应异常工况,则说明就足够了没有办法阻止危险的蔓延。此时,安全系统的作用至关重要,在关键时刻,能够在崩盘点之前切断风险因素的扩散。
不同工况下相应偏差示意图。
然而,在事故发生之前,安全联锁的设计缺陷影响了整个安全系统的有效性,使其无法发挥安全功能。 让我们想象一下,从一开始,工厂就是按照规定建立的独立流差报警和联锁那么,即使有一些不安全的行为导致喷嘴脱落,在此期间流量的异常变化也可以触发安全联锁,系统可以立即抬起氧气喷枪的头部并切断冷却水**,从而避免事故及其膨胀。 少量冷却水的汽化可能使其无法达到临界压力点......在炉子里但最终,我们只能停留在想象中。 事故的总结和反思
在这种情况下,我们可以从事故图中清楚地看到最初的原因是如何一步步发展到崩溃点的,更深刻地感受到在一个事故系统中,危险是如何流动的,一开始,隐患就存在于安全联锁的不合规设计中,随着人员的不安全行为的不可控, 流程一步一个脚印,最终隐患爆发成一场事故,导致悲剧一幕。
另外,我们不禁要问,“钢八”从2017年到2022年,事故发生时,已经实施了两三年,其间相关部门从上到下,各种大大小小的检查、整改、突击行动都一茬接一茬,冶金行业是重点行业, 哪个应该更“呵护”,然而,四年过去了,这个工厂还存在这么大的安全隐患,值得深思。
在汇报反思会上,相关部门负责人多次批评不能为了利润而牺牲安全要把人民生命安全放在首位。 现在,该工厂已经注销,很难找到相关的业务数据,但我们从应急管理部对广东惠东县华业铸造厂“2.18”事故现场会议的安全预警教育中得知,在事故发生前,该工厂的工业总产值达到了2492亿元,纳税2715万元,从《2021年惠东县决算披露》可以看出,2021年惠东县GDP为701亿元,全县一般公共预算收入为314662万元,其中税收收入为195037万元。 也许不仅仅是工厂本身为了效率而牺牲了安全。