冶金企业煤气系统安全风险分析与对策

李小雷 陈华知

1.河南利源煤焦集团 2.安阳钢铁股份有限公司

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。

表1 冶金企业煤气系统预先危险性分析表

2.2 LEC半定量计算法分析

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。

表2 LEC半定量计算法分析表

3 针对冶金企业煤气系统事故风险对策建议

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。