閆 磊 ，孫光華

（上海梅山鋼鐵股份有限公司能源環(huán)保部，江蘇南京 210039）

前言

目前梅鋼有4座焦?fàn)t，年產(chǎn)焦炭250萬(wàn)t，日產(chǎn)焦?fàn)t煤氣約300萬(wàn)m3。3座高爐，年產(chǎn)鐵706萬(wàn)t，目前日產(chǎn)高爐煤氣約3000萬(wàn)m3。

高爐煤氣熱值3800 kJ/m3，CO含量23.81%，管網(wǎng)壓力8～10 kPa，焦?fàn)t煤氣熱值18000 kJ/m3，CO含量6.97%，管網(wǎng)壓力4.5～6.0 kPa。焦?fàn)t煤氣毒性比高煤小，熱值比高煤高，為了適應(yīng)需氣量的變化和氣源條件的變化、滿足調(diào)節(jié)熱值的需要、充分利用低熱值的工廠余氣，梅鋼廣泛采用了混合煤氣作氣源，即把低熱值的高爐煤氣經(jīng)過(guò)焦煤摻混作為混合煤氣后，才可外供熱軋加熱爐正常燃燒，同時(shí)采用混合煤氣時(shí)，按照規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)其燃燒特性，以使燃燒器得以適應(yīng)[1]。

1 煤氣倒灌事故

1.1 混合煤氣加壓站系統(tǒng)簡(jiǎn)介

梅鋼新三加壓混合煤氣站由307#、308#、309#（混合煤氣加壓機(jī)組）組成，主要為熱軋加熱爐提供混合煤氣，風(fēng)機(jī)參數(shù)型號(hào)Y5-36-14，流量1000 m3/min，電機(jī)參數(shù)YB630-2功率630 kW。梅鋼熱軋廠有1422 mm和1780 mm兩個(gè)單元，年產(chǎn)熱軋卷697萬(wàn)t。其中1422熱軋建有3座額定產(chǎn)量250 t/h的步進(jìn)梁式加熱爐，1780熱軋建有300 t/h步進(jìn)梁式加熱爐3座。目前控制混合煤氣加壓到13～14 kPa，熱值 8790～9648 kJ/m3。

新三加壓站區(qū)混合煤氣由焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣通過(guò)DN1200、DN1400管道引入站區(qū)，高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣從站區(qū)外面引入，首先通過(guò)水封，水封后緊跟布置一個(gè)電動(dòng)蝶閥，通過(guò)水封和電動(dòng)蝶閥實(shí)現(xiàn)煤氣站區(qū)內(nèi)外的完全隔絕；中間采用流量孔板實(shí)現(xiàn)高、焦煤氣的計(jì)量，孔板后面采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行高、焦煤氣的調(diào)節(jié)。新三加煤氣混合站采用流量配比調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即將高煤氣與焦煤氣以流量配比方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)混合煤氣的壓力和兩種煤氣的流量比例進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。其方法是保持高焦兩種煤氣的體積混合比1.5不變以及混合后煤氣壓力恒定，從而保證在混合煤氣熱值不變的前提下滿足用戶用量變化的需要。經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥節(jié)流后的高、焦煤氣經(jīng)過(guò)一個(gè)電動(dòng)蝶閥和一個(gè)水封實(shí)現(xiàn)煤氣的二次隔絕，之后進(jìn)入離心式風(fēng)機(jī)的進(jìn)口，經(jīng)過(guò)混合煤壓機(jī)加壓后由熱軋總管送至1780熱軋加熱爐用于板坯加熱。具體新三加壓站區(qū)混合煤氣的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 混合煤氣加壓站系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.2 混合煤氣倒灌事故發(fā)生

2016年12月29日上午11點(diǎn)，新三加壓作業(yè)區(qū)接調(diào)度通知?；旌厦簹鈾C(jī)組，停機(jī)作業(yè)結(jié)束后，關(guān)閉機(jī)組進(jìn)、出口電動(dòng)蝶閥，關(guān)閉高煤頭道、二道電動(dòng)蝶閥，高煤調(diào)節(jié)閥改“手動(dòng)”并關(guān)閉，關(guān)閉混煤出口總管電動(dòng)蝶閥、調(diào)節(jié)閥。崗位規(guī)程要求關(guān)閉總管頭道、二道電動(dòng)蝶閥，因頭道電動(dòng)蝶閥故障，無(wú)法關(guān)閉。

混合煤氣各個(gè)管道利用焦?fàn)t煤氣保壓，機(jī)后回流調(diào)節(jié)閥改“手動(dòng)”，閥門(mén)開(kāi)度打開(kāi)至50%左右，檢查確認(rèn)焦煤頭道、二道電動(dòng)蝶閥全開(kāi)，焦煤總管進(jìn)口調(diào)節(jié)閥開(kāi)度調(diào)節(jié)為30%左右，匯報(bào)調(diào)度。

停機(jī)作業(yè)結(jié)束后，當(dāng)時(shí)3人上班，午飯時(shí)間2人外出就餐，只有1人值班，11：02分，出現(xiàn)機(jī)前壓力（7.5 kPa）高于焦煤設(shè)定最高壓力上限（7.0 kPa）報(bào)警，運(yùn)行人員消除報(bào)警，12：30分，單純采用焦?fàn)t煤氣進(jìn)行鋼包烘烤的煉鋼廠發(fā)現(xiàn)火焰燃燒困難，熱值低、易熄火，懷疑焦?fàn)t煤氣有問(wèn)題，聯(lián)系調(diào)度詢問(wèn)情況，調(diào)度發(fā)現(xiàn)新三加壓站區(qū)焦?fàn)t煤氣總管壓力從4.5 kPa升高到8 kPa，明顯異于焦?fàn)t煤氣總管正常壓力，因此懷疑高煤倒灌至焦煤總管，導(dǎo)致焦煤總管壓力異常。隨即告知作業(yè)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)查看混煤是否存在倒灌現(xiàn)象。

12：40分當(dāng)班工現(xiàn)場(chǎng)查看混合煤氣管道，發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在高爐煤氣倒灌入焦?fàn)t煤氣的現(xiàn)象，發(fā)生了高爐煤氣倒灌入焦?fàn)t煤氣事故。隨后當(dāng)班工采取應(yīng)急處置預(yù)案投用高煤頭道水封，杜絕倒灌進(jìn)一步擴(kuò)大。

事后了解當(dāng)時(shí)實(shí)際情況是高煤頭道電動(dòng)蝶閥處于故障檢修狀態(tài)，無(wú)法關(guān)閉，而高煤二道電動(dòng)蝶閥關(guān)閉不嚴(yán)。停機(jī)作業(yè)結(jié)束時(shí)，出現(xiàn)機(jī)前壓力（7.5 kPa）高于焦煤設(shè)定最高壓力上限（7.0 kPa）報(bào)警，運(yùn)行人員以為誤報(bào)警復(fù)位后消除報(bào)警，而后發(fā)生了高爐煤氣倒灌入焦?fàn)t煤氣總管的事故。

1.3 高爐煤氣倒灌入焦煤總管后應(yīng)急處置

作業(yè)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)查看混合煤氣管道發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在高爐煤氣倒灌入焦?fàn)t煤氣的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后采取應(yīng)處置預(yù)案，果斷投用高煤頭道水封，杜絕倒灌進(jìn)一步擴(kuò)大。隨即當(dāng)班工立即開(kāi)啟309#混合煤氣加壓機(jī)，單獨(dú)送焦?fàn)t煤氣，待焦?fàn)t煤氣總管壓力降低后，并且加熱爐熱值恢復(fù)正常后停309#混合煤氣加壓機(jī)。將焦?fàn)t煤氣總管內(nèi)部的高爐煤氣排出徹底。

2 倒灌原因

2.1 報(bào)警沒(méi)及時(shí)處理

當(dāng)混煤機(jī)組正常送氣過(guò)程中，離心機(jī)入口是一種負(fù)壓狀態(tài)，高焦煤氣混合后流向負(fù)壓不會(huì)發(fā)生倒灌[2]。而一旦混煤機(jī)組停機(jī)，目前系統(tǒng)焦?fàn)t煤氣總管壓力在4.5～6 kPa之間，若機(jī)前壓力高于7 kPa，就高于焦?fàn)t煤氣總管壓力，會(huì)導(dǎo)致高爐煤氣倒灌入焦?fàn)t煤氣中。這就是混煤機(jī)組機(jī)前壓力大于7 kPa報(bào)警設(shè)計(jì)原因，現(xiàn)場(chǎng)混煤機(jī)組機(jī)前壓力大于7 kPa報(bào)警后，當(dāng)班工不清楚報(bào)警是什么意思，到底會(huì)有什么影響，沒(méi)有引起足夠的重視，員工對(duì)7 kPa報(bào)警的認(rèn)識(shí)不夠、對(duì)報(bào)警的重視程度不足，而是隨手對(duì)報(bào)警簡(jiǎn)單復(fù)位了之，錯(cuò)過(guò)最佳處置時(shí)間，造成事故擴(kuò)大。

2.2 高煤沒(méi)完全隔絕

原先考慮混煤機(jī)組短暫停機(jī)不超過(guò)4 h情況下，當(dāng)班工投水封、恢復(fù)送氣拆水封，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，規(guī)定短時(shí)間停機(jī)不超過(guò)4 h情況下不投水封，只有停機(jī)超過(guò)4 h才投水封。而事實(shí)是當(dāng)班工墨守成規(guī)，在高煤頭道電動(dòng)蝶閥檢修無(wú)法關(guān)閉情況下，沒(méi)有投水封，調(diào)度也沒(méi)有通知投水封。最終水封沒(méi)投，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)高爐煤氣完全隔絕。為后面高爐煤氣倒灌入焦?fàn)t煤氣提供了氣源。

2.3 高煤頭道電動(dòng)蝶閥檢修

當(dāng)天高煤頭道電動(dòng)蝶閥處于檢修狀態(tài)，無(wú)法關(guān)閉。作業(yè)區(qū)沒(méi)有辨識(shí)出異常情況可能造成的后果，沒(méi)有開(kāi)展好危險(xiǎn)預(yù)知活動(dòng)，造成了后面高爐煤氣隔絕不嚴(yán)發(fā)生倒灌事故。

3 高爐煤氣倒灌入焦?fàn)t煤氣危害

（1）高煤熱值低、CO含量23.81%，而焦?fàn)t煤氣熱值高、CO含量6.97%。焦?fàn)t煤氣毒性比高煤小，熱值比高煤高。一般可燃?xì)怏w焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣分別具有較低和較高兩種不同爆炸極限的特點(diǎn)，高煤倒灌入焦?fàn)t管道后容易造成燃燒焦?fàn)t煤氣用戶熄火，進(jìn)而煤氣泄漏容易引起中毒事件，并且恢復(fù)時(shí)吹掃不徹底還容易引起爆炸事故；高煤倒灌入焦?fàn)t管道后造成煉鋼焦煤烘烤熱值低，進(jìn)一步惡化后會(huì)造成煉鋼廠房?jī)?nèi)大面積的煤氣泄漏，容易引起大量人員中毒，并且恢復(fù)時(shí)若吹掃不徹底還容易引起爆炸事故。

（2）倒灌入二加壓城市精制焦?fàn)t煤氣中，造成民用煤氣用戶熄火，高煤無(wú)色無(wú)味，民用用戶煤氣知識(shí)淡薄更難以察覺(jué)，容易引起民用用戶煤氣中毒，一旦民用用戶管道內(nèi)充滿高爐煤氣則后期吹掃置換十分困難，后果不堪設(shè)想。

（3）高爐煤氣總管壓力高，倒灌入焦?fàn)t煤氣管道中有沖破焦?fàn)t總管上水封，引起沿途水封泄漏煤氣，引起大面積煤氣彌漫中毒的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）倒灌進(jìn)一步惡化進(jìn)入制氫站區(qū)造成變壓吸附制氫系統(tǒng)無(wú)法制出氫氣，耽誤冷軋和化工苯加氫生產(chǎn)。

總之高爐煤氣倒灌入焦?fàn)t煤氣中會(huì)造成十分嚴(yán)重后果，如用戶熄火、人員中毒、變壓吸附制氫癱瘓、影響主線生產(chǎn)，對(duì)民用用戶造成不可估量后果。

4 杜絕高爐煤氣倒灌焦?fàn)t煤氣舉措

4.1 重新研究7 kPa設(shè)定原因，對(duì)報(bào)警參數(shù)追根溯源

重新研究7 kPa設(shè)定原因，發(fā)現(xiàn)報(bào)警參數(shù)設(shè)定不合理，重新梳理報(bào)警邏輯，報(bào)警參數(shù)改為邏輯報(bào)警：即只要混煤機(jī)前壓力高于高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣壓力中的任何一個(gè)壓力就報(bào)警，這樣不單單是高于焦?fàn)t煤氣壓力上限7 kPa報(bào)警，報(bào)警設(shè)定更合理，同時(shí)在能源調(diào)度系統(tǒng)增加三加壓混合煤氣站“機(jī)前壓力高”語(yǔ)音報(bào)警，形成互保機(jī)制，并將一級(jí)報(bào)警設(shè)置為語(yǔ)音報(bào)警。借此契機(jī)梳理編制報(bào)警體系分級(jí)，輸出18條一級(jí)報(bào)警，19條二級(jí)報(bào)警。將一級(jí)報(bào)警全部改為聲光報(bào)警，提高對(duì)報(bào)警的重視程度，最終達(dá)到減少報(bào)警，提高報(bào)警質(zhì)量，做到提前預(yù)防，管理向前走。

4.2 技術(shù)說(shuō)明書(shū)的完善

在崗位技術(shù)說(shuō)明書(shū)中增加報(bào)警參數(shù)的溯源內(nèi)容，同時(shí)將該事故編制成典型案例，放入崗位技術(shù)說(shuō)明書(shū)中，做好技術(shù)積累和溯源工作。

4.3 崗位規(guī)程明確高煤水封停機(jī)時(shí)必須投用

新三加壓混合煤氣站在混煤機(jī)組全停機(jī)條件下必須投用高爐煤氣頭道水封，并納入新三加壓混煤機(jī)組停機(jī)崗位規(guī)程固化；同時(shí)核心要素?fù)Q版時(shí)將高煤倒灌危害納入崗位核心要素，提高當(dāng)班人員的認(rèn)識(shí)，提醒及時(shí)采取相應(yīng)措施。

4.4 采用大家喜聞樂(lè)見(jiàn)方式對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)

全面梳理煤氣系統(tǒng)中的連接點(diǎn)，辨識(shí)可能發(fā)生煤氣倒竄的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，修訂完善《煤氣倒竄事故預(yù)案》，利用大班會(huì)期間，組織員工學(xué)，每半年演練一次，提高員工現(xiàn)場(chǎng)處置能力。同時(shí)將此次事故編制為典型案例，積極利用多媒體方式為員工講授倒灌知識(shí)，組織學(xué)習(xí)，制作煤氣倒灌小視頻，采用大家喜聞樂(lè)見(jiàn)方式對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)，提高培訓(xùn)接受程度和效果。

4.5 報(bào)警溯源每日一講

針對(duì)員工對(duì)報(bào)警理解不深情況，作業(yè)區(qū)每日班前會(huì)，對(duì)報(bào)警參數(shù)溯源進(jìn)行每日一講，告知數(shù)字背后的隱含內(nèi)容，提高員工技能。

4.6 小流量時(shí)提高警惕預(yù)防倒灌

當(dāng)熱軋檢修用氣量低、或加熱爐保溫；造成混煤出口小流量（1.5萬(wàn)m3左右），風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力大于焦煤管道壓力時(shí)，高爐煤氣倒灌入焦?fàn)t煤氣總管，措施要求調(diào)度增加混煤機(jī)組用量，同時(shí)調(diào)小高爐煤氣調(diào)節(jié)閥，若有轉(zhuǎn)煤摻混入混煤總管時(shí)向調(diào)度申請(qǐng)關(guān)閉轉(zhuǎn)煤摻混。如以上現(xiàn)象仍存在，逐漸關(guān)閉高煤二道閥門(mén)，確保風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力低于焦煤管道壓力，直至投用高煤水封，供純焦煤，防止高煤倒灌入焦煤管道。

5 混煤倒灌事故的體會(huì)

雖然事故發(fā)生在萌芽狀態(tài)即被妥善解決沒(méi)有造成十分嚴(yán)重后果，但是值得好好反思。

（1）通過(guò)此次煤氣倒灌事故，不難發(fā)現(xiàn)，日常工作的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)施設(shè)備還存在一些缺陷。在崗人員未充分考慮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備存在異常而直接按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行停機(jī)作業(yè)，說(shuō)明我們員工對(duì)生產(chǎn)工藝不夠了解、安全意識(shí)比較薄弱，為此，我們必須加強(qiáng)生產(chǎn)工藝的學(xué)習(xí)、安全生產(chǎn)的演練。

（2）作業(yè)區(qū)還存在頻繁報(bào)警的現(xiàn)象，這將大大降低員工對(duì)報(bào)警的警覺(jué)性，從而出現(xiàn)疏忽的現(xiàn)象。為此，將普通報(bào)警改為語(yǔ)音報(bào)警的同時(shí)，還應(yīng)對(duì)報(bào)警進(jìn)行梳理，取消或更改部分不必要的或報(bào)警數(shù)值不準(zhǔn)確的報(bào)警，進(jìn)而達(dá)到減少假報(bào)警，報(bào)警必重視的狀況。

（3）對(duì)報(bào)警含義與參數(shù)設(shè)定依據(jù)不了解，超過(guò)報(bào)警值之后會(huì)造成什么嚴(yán)重后果不清楚，對(duì)系統(tǒng)研究不深，全憑主觀臆斷，沒(méi)有深入研究透徹，這樣系統(tǒng)遲早會(huì)發(fā)生問(wèn)題，不可能維持系統(tǒng)的穩(wěn)定長(zhǎng)久。

（4）自己作為技術(shù)人員，要有技術(shù)深度，不放過(guò)系統(tǒng)異常，要用系統(tǒng)眼光看問(wèn)題，不能局限于現(xiàn)場(chǎng)正常生產(chǎn)就萬(wàn)事大吉，要研究還有什么系統(tǒng)隱患、能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、減少人工干預(yù)，最大程度降低人工出錯(cuò)可能性。