電弧爐是廢鋼冶煉常用的冶煉爐,其中,需要氧槍來提高爐膛的效率,去除雜質,而氧槍必須長時間處於高溫環境中,因此具有冷卻水系統,因此氧槍的洩漏也是乙個關鍵的安全隱患。 通常,氧氣噴槍的聯鎖會同時檢測流量和溫差,但有些廠家在安裝氧氣噴槍時沒有按照要求配置流量安全聯鎖系統,沒有充分識別風險,最終導致了悲劇。 本文以電弧爐因氧氣噴槍漏水為例,結合詳細的因果分析,說明:(生產)過程或設施存在毒物洩漏、**或火災等各種危害,但它們在通常的系統中不是觸發的,其原因是它們受到一些固有的保護層或安全措施的抑制。 但是,一旦被最初的原因觸發,就相當於抑制層中的乙個漏洞,一些危險會從這個漏洞中逸出,並且危險會在偏差的驅動下傳播。 當危險蔓延到系統的薄弱環節時,如果不採取預防措施,事故可能會進一步蔓延,最終導致災難性後果。 在這個傳輸鏈中,人們的不安全行為是高度不可控的,因此構建多層、立體的安全保護體系非常重要,特別是要增加必要的安全聯鎖裝置。 全文約5000字,閱讀時間10分鐘。 本文第一部分是事故的文字版本,可以參考事故**閱讀。 惠東華業鑄造廠是一家利用廢鋼和鐵礦石進行冶煉加工的鋼鐵加工廠,截至事發時,該廠共有2臺50噸電弧爐、1臺50噸精煉爐、1臺連鑄機、一條軋鋼生產線。 2022年春節期間復工後不久,發生了一起嚴重的**事故。 18日上午9點左右,爐長楊大雷在第二爐熔煉完鋼水後發現異常情況,懷疑爐內有洩漏,於是向車間主任熊海軍報告。 熊海軍檢查後發現2號爐壁純氧槍頭有漏水,於是通知排程員劉少順停止使用2號爐壁純氧槍。 劉少順接到通知後,就派人關閉了二號爐壁氧槍的冷卻水和氧氣閥門,並通知電鉗班準備更換純氧槍。 10時,第三爐煉鋼完成,機器開始倒出鋼水,澆注後,電鉗工組開始更換二號爐壁純氧噴槍。 更換後發現冷卻水的金屬軟管也損壞,於是更換人員將新安裝的爐壁氧槍放置到位,並拿起新的金屬軟管進行更換,整個過程大約需要19分鐘,在此期間,新更換的爐壁氧槍已經在高溫下被爐子烘烤,沒有冷卻水保護。 10時23分,水管更換完成,操作人員開啟氧氣噴槍的進回水冷卻水閥門,此時冷卻水因壁體高溫在水管中汽化,形成蒸汽壓力,與原冷卻水壓力形成合力, 並將氧氣噴槍噴嘴擠壓在一起,氧氣噴槍噴嘴在烘烤時間過長後,材料強度下降,因此,噴槍爆裂,與槍體分離,氧氣噴槍中的冷卻水乙個接乙個地高速進入爐膛,與高溫鋼水接觸, 冷卻水迅速膨脹並蒸發。觸發電弧爐中的第乙個**。第一次爐壁水冷部分損壞,導致大量冷卻水進入爐膛,造成第二次。
氧氣噴槍噴嘴脫落示意圖(來源:調查報告)。
事故現場**(來源:廣東省惠東縣華業鑄造廠“2.18”**事故現場會議)。
據調查報告,該廠主要工藝是採用電弧爐進行廢鋼加工,通過吹氧冶煉,去除有害元素,粗加工後加入合金,然後進入精煉爐進行精煉,並微調得到合格的鋼水。
事故流程圖(來源:調查報告) 事故煉鋼爐屬於鋼爐,廢鋼通過輸送帶不斷新增,由超大功率電弧爐自身高溫廢氣預熱。
電弧爐(來源:網路) 該電弧爐採用新工藝,煉鋼效率高,但爐子在生產之初並沒有設計爐壁純氧噴槍,廠房爐壁氧槍是自行設計加裝的。 通過新增更多的氧氣噴槍,可以提高熔化效率。
不同形式的氧氣槍(來源:網路)。
更重要的是,該廠增加了兩根爐壁純氧槍,不僅沒有進行技術備案,也沒有按照相關規定設定進出口水流差檢測、報警和安全聯鎖裝置。 事發時,安全聯鎖如下:
電弧爐對爐體、爐蓋和集中冷卻水的流量差設有報警和聯鎖,但爐壁上的純氧槍對冷卻水的進回流沒有單獨設定報警和聯鎖。
電弧爐爐膛冷卻水的進回流流量差報警和聯鎖,可以在一定程度上監測氧槍冷卻水的進回水流量但事發前,原爐壁上的純氧槍進水閥、回水閥關閉,進回水流量為0,流量差為0,爐膛冷卻水進回水無異常,未觸發相關報警和聯鎖。
氧氣噴槍設有冷卻水進回水溫差報警聯鎖,進回水流量差無單獨報警聯鎖。 2021年8月,事故公司委託無錫某公司對電弧爐水冷系統增加19項溫度檢測、報警和聯鎖功能,包括爐壁純氧噴槍,測溫點位於氧槍冷卻回水閥下游。 設定引數:當回水溫度達到55時,控制屏閃爍報警,當回水溫度大於70時,電極電壓高,斷電。
因為在9點08分,爐壁上的純氧噴槍燒壞了,爐工關閉了氧氣噴槍的進水閥和回水閥,因此,此時測溫點實際測量了系統回水溫度,並且系統回水溫度正常,因此沒有觸發氧槍溫度報警和聯鎖。
冷卻水與高溫液態金屬接觸後迅速汽化膨脹的原因,是冶金行業常見的安全事故原因,對於這類事故隱患,一般採用安全聯鎖裝置,以達到特殊情況自動切斷冷卻水進入回流系統。
然而,在這次事故中,華業鑄造廠人員不僅沒有按照要求對加爐壁的氧槍進行報告和風險分析,也沒有按照相關要求為氧槍增加獨立的聯鎖裝置,只設定了獨立的進回水溫度報警和聯鎖, 檢測氧氣噴槍通過爐內冷卻水進回水系統的進水和回水流量。
可以說,氧氣噴槍沒有設定獨立的流量報警和聯鎖系統,是事故隱患。 只不過,這種隱患通常被氧氣槍包裹在安全狀態下,就像一層保護層,阻斷了隱患進化事故的發展鏈條。 但是,一旦氧槍出現異常,不再處於安全狀態,這種隱患就相當於從保護層“逃走”了。
我們可以從事故圖的E&CFC圖中清楚地看到這一系列的演變。
2.18“ 事故圖 E&CFC 圖。
在仔細閱讀調查報告後,我們分析了導致事故最終發生的四個故障點。
1.設計失效問題(1)聯鎖設計不合理。
根據當時實施的《冶金行業重大生產安全事故判定標準(2017年版)》(簡稱“八鋼”)的要求氧氣槍等水冷部件未配備出口水溫差與進出口水流量差檢測、報警裝置及溫度檢測,以及與爐體傾斜、氧氣啟閉等聯鎖,屬於重大生產安全事故。
煉鋼安全規程(AQ2001-2018) 91.4 也很清楚:......當氧氣壓力低於規定值時,冷卻水流量低於規定值,出水溫度超過規定值當進出水流量差大於規定值時,應自動公升起氧氣噴槍,停止吹氧。 對於轉爐氧氣噴槍的供水,應設定電動或氣動快速截止閥
鋼廠自行加裝爐壁氧槍,卻沒有配置符合要求的安全聯鎖裝置,只裝有進回水溫差報警和聯鎖裝置,流量差報警和聯鎖裝置開始“打草率”,而爐體一側是冷卻水進水和回水流量監測, 當氧氣噴槍頭脫落,冷卻水進入爐膛時,不能第一時間切斷相關迴路,抬起噴槍頭,停止吹氧,冷卻水繼續進入爐膛。它顯然不符合煉鋼行業的安全規定和“八鋼”中強調的重大隱患處理要求,安全聯鎖不能起到保護作用。
2)沒有設計交接和技術交接。
操作人員不了解水冷元件的具體功能,不了解水冷元件對氧槍頭部的保護作用,也不知道氧槍水冷元件的具體設計意圖,導致在氧槍缺乏水冷保護的情況下,魯莽地將氧槍長時間放置在爐內更換,導致噴槍材料強度降低。
3)未編制符合實際生產情況、有效、符合設計意圖的維護手冊。
作為易碎零件,氧槍經常需要更換,氧槍的更換應該是日常操作,因此需要更換有效且符合實際生產的操作手冊。 事故單位《電爐氧氣槍系統維護手冊》41.第1部分只要求使用前“檢查所有管件是否緊固(氧氣和水)”,但沒有具體要求如何進行啟動前的安全檢查,肉眼很難檢查噴槍尖端和水冷管件的密封性,手冊也沒有對更換操作時間和操作細節提出具體要求。
2.筆者認為,這起事故的核心點在於:重要行業法規落實不力,導致風險識別不足的嚴重問題。 由於《調查報告》沒有過多提及安全設施設計與評審的具體細節,只提到事故單位聘請了第三方公司為改造專案設計安全設施,並對技術公升級改造專案進行安全預評估,我們只能猜測導致此問題的幾種可能情況:
1)未邀請決策者和專業技術人員參與風險分析,或相關人員參與後仍不能充分了解風險和隱患。
報道稱,鑄造廠主要負責人金景亮學歷低,沒有冶金煉鋼專業背景,缺乏安全知識,因此相關決策者可能無法理解缺乏獨立安全聯鎖可能帶來的嚴重後果; 而且,這家工廠從爐長到爐前工人都缺乏安全生產的基本知識,專業技術人員是否具備這些知識存在嚴重疑問。
2)安全設施設計人員或安全預評估人員存在技術能力問題。
氧槍及其水冷部件是煉鋼行業的重要配件,在對齊安全設施的設計和安全評價中,有大量的案例可供參考。 要麼是設計了聯鎖,但企業沒有實施; 要麼是安全評估人員對隱患的識別和分析能力不足; 要麼隱患被識別出來,但決策者為了效率而決定省略部分安全成本。
3.可以看出操作程式的故障,最初的原因是純氧噴槍漏水。 在異常工況發生後,不具備相關專業技能和安全知識的操作人員不能妥善處理偏差。
1)更換並連線到新水管後,無需進行啟動前檢查。
在調查報告中明確指出,廠區《裝置設施檢修、維護、保養管理制度》第二條要求,檢修完成後,裝置操作人員和維修人員應對裝置進行全面檢查,拆除維修輔助設施並試執行良好, 並做好《安全驗收評價報告》後方可投入使用。《電爐氧氣噴槍系統維護手冊》41.第1部分,要求在使用前“檢查所有管件是否緊密(氧氣和水)”,但在實踐中,管理制度毫無用處,操作規程嚴重無效。
2)操作程式不可執行。
繼第(1)條之後,如何對沒有專業知識的工人進行“全面檢查”? 如何判斷零件是否緊固? 替代工作有哪些風險? 《安全驗收評價報告》的意義是什麼? 這些問題徹底說明,事故單位的各項檔案和報告只是形式上的,操作規程模糊,作業規程的要求不具體,以致整體作業規程不按規章可循,作業規程不具有可執行性,不能起到防止事故發生的作用。
4.安全管理失靈問題請參考《煉鋼安全規程》(AQ 2001-2018),企業應:
4.1、煉鋼企業安全生產管理應符合GB T 33000的有關規定。
4.2、新建、改建、擴建工程的安全設施應當與主體工程同時設計、建造和投入使用......在專案的可行性研究階段,應委託有資質的評估機構進行安全預評估。
4.4、建設專案的建設應按設計進行。 安全設施的變更應當經設計單位書面同意。
4.6、煉鋼企業應當依法設立安全生產管理機構或者專職安全生產管理人員,並應當有註冊安全工程師從事安全生產管理工作。
4.7.煉鋼企業應加強安全管理、監控和監控......主要危害
4.13、煉鋼企業發生事故的,應當按照國家有關規定進行報告、調查和處理。
基本上該怎麼辦,這家公司都沒做,安全管理嚴重失敗。
通過以上分析,結合事故過程,我們可以清楚地看到:在日復一日的工作中,人類的不安全行為是高度不可控的,沒有人能保證他們能夠完全處理異常情況。 工人不是機器,沒有辦法充分實現“安全”的很多細節,就像案例中的工人一樣,他們知道漏水很危險,他們也第一時間關閉了水閥,但是在更換水管的時候,他們自己並沒有意識到,長時間烘烤氧氣槍是一件危險的事情。
如果人為操作不能正確響應異常工況,則說明就足夠了沒有辦法阻止危險的蔓延。此時,安全系統的作用至關重要,在關鍵時刻,能夠在崩盤點之前切斷風險因素的擴散。
不同工況下相應偏差示意圖。
然而,在事故發生之前,安全聯鎖的設計缺陷影響了整個安全系統的有效性,使其無法發揮安全功能。 讓我們想象一下,從一開始,工廠就是按照規定建立的獨立流差報警和聯鎖那麼,即使有一些不安全的行為導致噴嘴脫落,在此期間流量的異常變化也可以觸發安全聯鎖,系統可以立即抬起氧氣噴槍的頭部並切斷冷卻水**,從而避免事故及其膨脹。 少量冷卻水的汽化可能使其無法達到臨界壓力點......在爐子裡但最終,我們只能停留在想象中。 事故的總結和反思
在這種情況下,我們可以從事故圖中清楚地看到最初的原因是如何一步步發展到崩潰點的,更深刻地感受到在乙個事故系統中,危險是如何流動的,一開始,隱患就存在於安全聯鎖的不合規設計中,隨著人員的不安全行為的不可控, 流程一步乙個腳印,最終隱患爆發成一場事故,導致悲劇一幕。
另外,我們不禁要問,“鋼八”從2017年到2022年,事故發生時,已經實施了兩三年,其間相關部門從上到下,各種大大小小的檢查、整改、突擊行動都一茬接一茬,冶金行業是重點行業, 哪個應該更“呵護”,然而,四年過去了,這個工廠還存在這麼大的安全隱患,值得深思。
在匯報反思會上,相關部門負責人多次批評不能為了利潤而犧牲安全要把人民生命安全放在首位。 現在,該工廠已經登出,很難找到相關的業務資料,但我們從應急管理部對廣東惠東縣華業鑄造廠“2.18”事故現場會議的安全預警教育中得知,在事故發生前,該工廠的工業總產值達到了2492億元,納稅2715萬元,從《2021年惠東縣決算披露》可以看出,2021年惠東縣GDP為701億元,全縣一般公共預算收入為314662萬元,其中稅收收入為195037萬元。 也許不僅僅是工廠本身為了效率而犧牲了安全。