侯建勇

（1.新疆大學(xué)商學(xué)院；2.中冶華天工程技術(shù)有限公司）

0 引言

《關(guān)于推進(jìn)實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》(環(huán)大氣[2019]35 號)的發(fā)布，明確指出鋼鐵企業(yè)各生產(chǎn)工序的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，同時山東、河北等省份也制定了嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)。鋼鐵冶煉廢氣主要來源于兩個方面：一方面是焦化、燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵、煉鋼和軋鋼等工序運行時的生產(chǎn)廢氣；另一方面是從原料場、燃料及焦炭輸送、礦物加工等生產(chǎn)工序中逃逸出的含塵廢氣[1]。

為了使這兩種廢氣能夠達(dá)標(biāo)排放，各鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)都進(jìn)行配套的環(huán)保設(shè)施建設(shè)或產(chǎn)業(yè)升級。鋼鐵冶煉廢氣配套的環(huán)保設(shè)施主要有除塵裝置、脫硫裝置、脫硝裝置等。在這些環(huán)保設(shè)施的建設(shè)與運行過程中，承包單位應(yīng)當(dāng)制定完善的安全管理制度和安全培訓(xùn)手冊，對項目管理者進(jìn)行技術(shù)和安全培訓(xùn)，項目的實施和參與者應(yīng)當(dāng)認(rèn)真學(xué)習(xí)并嚴(yán)格執(zhí)行，以防止各類安全事故的發(fā)生。

1 工程安全風(fēng)險的管理

工程建設(shè)與運行的安全風(fēng)險管理主要包括風(fēng)險識別、風(fēng)險評價和風(fēng)險決策，再加上決策實施、監(jiān)督及后評價共同形成項目安全管理的全過程，從而建立完善科學(xué)的企業(yè)安全文化，形成“樹立一個理念、打造一支隊伍、構(gòu)建一套體系、探索一條路徑、培育一種文化”的工作模式，促進(jìn)企業(yè)安全風(fēng)險控制能力水平的明顯提升[2]。

1.1 工業(yè)安全事故的類型

廢氣污染治理工程包含多種專業(yè)工程，如土石方工程、建筑結(jié)構(gòu)工程、機(jī)電安裝工程、調(diào)試試運行工程、運行維護(hù)工程等，在工程建設(shè)的每個子項及其建設(shè)階段，都會隱藏著安全風(fēng)險，成為安全生產(chǎn)事故隱患。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《企業(yè)職工傷亡事故分類》(GB 6441—1986)的規(guī)定，企業(yè)工傷事故分為20 類，近年來在廢氣治理工程中發(fā)生的安全事故類型見表1。

表1 近年廢氣治理工程出現(xiàn)的安全事故類型分布

1.2 工程安全風(fēng)險識別與評價

對潛在安全風(fēng)險進(jìn)行識別與評價，應(yīng)當(dāng)收集工程建設(shè)和運行過程中的各項數(shù)據(jù)，結(jié)合生產(chǎn)工藝對危險介質(zhì)與設(shè)備、不安全行為進(jìn)行識別與分類，建立潛在危險源檔案，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，并進(jìn)行演練。

早期的危險因素識別方法主要有工作危害分析法(JHA)、安全檢查表分析法(SCL)、風(fēng)險矩陣分析法(LS)、作業(yè)條件危險性分析法(LEC)、風(fēng)險程度分析法(MES)等。杜妍芳[3]在2019 年的中國金屬學(xué)會冶金安全與健康年會中，介紹了安陽鋼鐵的安全識別與評價的各項措施，把公司的危險源劃分為五個等級，并根據(jù)危險源辨識和風(fēng)險評價結(jié)果，確定各風(fēng)險點的管控級別，分別用紅、橙、黃、藍(lán)四色進(jìn)行標(biāo)示。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在風(fēng)險識別與評價中逐漸引進(jìn)了新型動態(tài)安全管理技術(shù)，采用三維安全模擬，提前判斷工程項目的風(fēng)險點和參與者所處區(qū)域的風(fēng)險等級，是否會造成潛在安全事故[4-5]。

2 廢氣污染治理工程危險源分析

根據(jù)處理的污染物不同，配備的環(huán)保設(shè)施采用多種工藝對其進(jìn)行脫除，主要的環(huán)保工藝技術(shù)以及其潛在的危險源和風(fēng)險點如下所述。

2.1 除塵裝置

目前常用的鋼鐵冶煉廢氣的除塵裝置主要有旋風(fēng)除塵器、多管除塵器、布袋除塵器、電除塵器、電袋復(fù)合除塵器以及濾筒除塵器等。

旋風(fēng)除塵器與多管除塵器都是利用顆粒物與煙氣的密度不同，采用慣性力使顆粒物從氣相中分離，分離后廢氣走上層，顆粒物在設(shè)備底部收集。布袋除塵技術(shù)主要是利用布袋的過濾作用來去除煙氣中較細(xì)的粉塵顆粒的。靜電除塵器采用電源放電產(chǎn)生電暈的模式吸附粉塵，干式電除塵器主要用于高溫廢氣除塵，濕式電除塵器主要用于在低溫環(huán)境中去除少量細(xì)微顆粒物。電袋復(fù)合除塵器有機(jī)地結(jié)合了靜電除塵和袋式除塵兩種技術(shù)的優(yōu)點，是利用靜電凝并和靜電增強(qiáng)過濾袋表面的二次粉塵層、一次粉塵層和濾料纖維層形成的三維微距作用進(jìn)行除塵的，具有比靜電除塵和布袋除塵單獨使用時更高的脫除效率[6]。濾筒除塵目前主要是采用濾筒本身的微孔或者濾膜對煙氣中的粉塵進(jìn)行分離的，粉塵附著在外層，氣體經(jīng)濾筒內(nèi)孔流出，用陶瓷材料制成的濾筒主要使用在高溫?zé)煔獬龎m的環(huán)境中。

各種大型除塵器在建設(shè)時期均會經(jīng)歷基坑開挖、打樁、澆灌混凝土、鋼結(jié)構(gòu)安裝、成套設(shè)備吊裝、零部件組裝及管道連接等工作，有些還需要進(jìn)行防腐保溫等配套工作。在施工過程中，需要用到各種工程機(jī)械，極易發(fā)生機(jī)械和吊裝傷害；澆灌混凝土前，模板支護(hù)不當(dāng)，還會有坍塌隱患；拆除后的模板如不合理回收，施工人員還有可能會被板上的鐵釘扎傷；有些安裝對接作業(yè)需要在高空進(jìn)行，因此會有高空墜落風(fēng)險；安裝時所用的各種電焊機(jī)、切割機(jī)、打磨機(jī)、配電箱等帶電設(shè)施，也容易發(fā)生觸電風(fēng)險；在有易燃品存在的環(huán)境中動火作業(yè)，應(yīng)當(dāng)采取一系列措施，避免火災(zāi)的發(fā)生[7]。

除塵器在日常運行時應(yīng)當(dāng)注意：轉(zhuǎn)動和移動的設(shè)備容易發(fā)生機(jī)械傷害；用電設(shè)備老化后容易漏電，造成觸電風(fēng)險；在需要進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行檢修時，屬于受限空間作業(yè)，應(yīng)當(dāng)預(yù)防窒息和CO中毒風(fēng)險；如果去除的粉塵具有可爆炸屬性，應(yīng)當(dāng)預(yù)防爆炸風(fēng)險[8]；若系統(tǒng)內(nèi)有壓力容器和壓力管道時，還應(yīng)預(yù)防容器爆炸風(fēng)險[9]。

另外，除塵器一般采用負(fù)壓運行，在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)對除塵器殼體與風(fēng)管受力進(jìn)行充分核算；在施工中應(yīng)保證材料合格，并且焊接強(qiáng)度滿足要求；在建成后保證受力安全，不得出現(xiàn)因負(fù)壓過大致使殼體與風(fēng)管開裂而形成的潛在安全風(fēng)險[10]。

2.2 脫硫裝置

鋼鐵冶煉廢氣脫硫裝置常用的技術(shù)有石灰石膏法、氨法、循環(huán)流化床(CFB)半干法、旋轉(zhuǎn)噴霧(SDA)半干法等。

石灰石膏法和氨法脫硫?qū)儆跐穹摿?，均采用堿性溶液作為吸收劑，經(jīng)噴淋層噴灑后在吸收塔中與煙氣逆流接觸，吸收煙氣中的SO2。CFB 半干法和SDA 半干法采用熟化后的Ca(OH)2粉料為吸收劑，不同點在于SDA 半干法需要將熟石灰粉攪拌成溶液，經(jīng)轉(zhuǎn)子噴霧與煙氣逆流接觸，吸收煙氣中的SO2，而CFB 半干法是將熟石灰粉直接經(jīng)文氏管加速噴入吸收塔，與高壓流體噴槍結(jié)合形成沸騰床層，與工藝水一起同向吸收煙氣中的SO2。

各種脫硫裝置都有SO2吸收塔和配套的各種物料輸送設(shè)備，吸收塔施工安裝時需要進(jìn)行高空作業(yè)，最高時可達(dá)40 m，有高空墜落、高空落物打擊的風(fēng)險。濕法脫硫的塔內(nèi)還需要進(jìn)行防腐作業(yè)，在防腐施工時，該區(qū)域不得有任何動火作業(yè)，因為防腐所用的樹脂具有易揮發(fā)性、可燃性，并且氣體中含有毒有害成分，如丙酮、苯乙烯等，屬于重大風(fēng)險防控工序。經(jīng)統(tǒng)計，在2017～2018年的兩年內(nèi)，就發(fā)生了13 起脫硫塔火災(zāi)事故，火災(zāi)是濕法脫硫塔防腐施工過程中的重大危險因素[11]。除脫硫工程施工中已發(fā)生的機(jī)械傷害、吊裝傷害和物體打擊以外，介質(zhì)毒性也是一個不可忽視的安全因素，如SO2中毒、氨氣中毒、酸堿腐蝕等。

在脫硫裝置所配備的動力設(shè)備中，高壓設(shè)備主要有變壓器、高壓柜、循環(huán)泵高壓電機(jī)、主抽或增壓風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)等，電壓等級通常采用10 kV或6 kV，低壓設(shè)備通常采用380/220 V 電壓，均有潛在的觸電風(fēng)險[12]。在采用加熱爐對GGH 換熱器進(jìn)行升溫時，還需引入煤氣作為燃料，也存在CO中毒和火災(zāi)爆炸風(fēng)險。在封閉的塔器、儲槽內(nèi)進(jìn)行作業(yè)時，需要進(jìn)行有限空間作業(yè)預(yù)案，并且做好逃生演練[13]。

2.3 脫硝裝置

目前，常用的脫硝技術(shù)主要有選擇性非催化還原(SNCR)法、選擇性催化還原(SCR)法、臭氧氧化法等。

SCR 和SNCR 脫硝技術(shù)均采用氨水作為還原劑，把冶煉廢氣中的NOx還原成N2和H2O。SNCR是氨水直接與高溫?zé)煔饨佑|，SCR 還需要把氨水蒸發(fā)成氨氣，通入煙氣中，在催化劑的作用下進(jìn)行還原反應(yīng)。臭氧氧化脫硝是利用O3的強(qiáng)氧化性，將廢氣中占絕大部分且不易被吸收的NO 氧化成NO2，再進(jìn)一步氧化成N2O5，從而在后期脫硫設(shè)施中與堿性溶液反應(yīng)生成硝酸鈣、亞硝酸鈣等無機(jī)鹽，從而達(dá)到脫硝的目的。

在脫硝裝置建設(shè)和運行中，除了上述在除塵和脫硫裝置中出現(xiàn)的物體打擊、機(jī)械傷害、起重傷害、高空墜落、壓力容器爆炸和觸電風(fēng)險以外，還有其他與工藝路線有關(guān)的特殊安全風(fēng)險點。SNCR 反應(yīng)溫度為850～1 100 ℃，SCR 運行溫度為250～350 ℃，操作和檢修時應(yīng)當(dāng)注意燙傷、燒傷風(fēng)險。在SCR 脫硝系統(tǒng)中還配備有加熱爐，需要引入煤氣作為熱源，應(yīng)當(dāng)預(yù)防CO 中毒和燃?xì)獗L(fēng)險。布置在SCR 和SNCR 系統(tǒng)中的氨水儲罐，外表溫度不得高于55 ℃，SCR 使用的氨氣濃度不得超過5%，否則均會存在氨氣爆炸風(fēng)險[15]。

在臭氧氧化脫硝裝置中，臭氧發(fā)生器運行時的輸出電壓為高壓或高頻，氧氣罐和汽化器也均為壓力容器，設(shè)備之間的連接管道均為壓力管道，存在特種設(shè)備爆炸、觸電、電氣火災(zāi)等風(fēng)險。況且，O3具有強(qiáng)氧化性，一旦泄露，不僅會對人體呼吸道造成嚴(yán)重傷害，而且給周圍環(huán)境帶來破壞[16]。

3 安全風(fēng)險的預(yù)防與措施

3.1 完善的安全管理制度和高效的安全管理組織

生產(chǎn)建設(shè)單位應(yīng)根據(jù)法律規(guī)定健全和完善本單位的安全生產(chǎn)責(zé)任制度，并組織制定安全生產(chǎn)規(guī)章制度和操作規(guī)程。企業(yè)應(yīng)當(dāng)依據(jù)原有安全管理制度，結(jié)合廢氣治理工程的生產(chǎn)特點，制定本工程的安全規(guī)章制度和操作規(guī)程。在上崗前對參與人員進(jìn)行培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后才能上崗。

成立專門的安全生產(chǎn)管理部門或?qū)Ｂ毎踩珕T，專職安全員應(yīng)當(dāng)具有建設(shè)部門頒發(fā)的相關(guān)證書。安全管理人員應(yīng)根據(jù)制度和規(guī)程對本工程的建設(shè)與運行的風(fēng)險點進(jìn)行評估，列出易發(fā)生潛在安全事故的工序和設(shè)備，進(jìn)行建檔立卡，熟知針對各種安全事故應(yīng)當(dāng)采取的相應(yīng)措施；對有潛在重大風(fēng)險的大型塔器吊裝工序制定專項安全方案，列出可能出現(xiàn)的風(fēng)險源和危險性，在方案中還必須有應(yīng)急預(yù)案，并對實施全過程進(jìn)行監(jiān)督，一旦發(fā)生安全事故，應(yīng)當(dāng)立即啟動應(yīng)急預(yù)案，采取合理的處理措施，堅持“以人為本”的原則進(jìn)行救援。

3.2 制定針對性的安全管理措施

針對廢氣污染治理工程中容易發(fā)生的主要安全事故風(fēng)險，需要制定出針對性的預(yù)防措施，具體包括以下幾類。

（1）基本勞動防護(hù)用品。進(jìn)入工程現(xiàn)場的施工人員和操作人員，需要帶好安全帽并扎好系帶，穿不產(chǎn)生靜電的勞動服，防穿刺、防擠壓且不導(dǎo)電的勞保鞋，帶好防護(hù)手套。若肢體需要接觸有腐蝕性介質(zhì)時，應(yīng)當(dāng)帶好防護(hù)手套、護(hù)目鏡，穿好防酸堿腐蝕的防護(hù)服和防護(hù)鞋。如果在含有氨氣和SO2等氣體的環(huán)境中作業(yè)，還需要佩戴防毒面具和報警器。在進(jìn)行登高作業(yè)時，必須佩戴安全繩，并確保安全繩合格、牢固。

（2）加強(qiáng)動火作業(yè)管理。在工程建設(shè)和日常運營中，需要進(jìn)行動火作業(yè)的，要嚴(yán)格執(zhí)行動火作業(yè)審批制度，提前切斷一切可能引起火災(zāi)的隱患，設(shè)置動火區(qū)域，并且應(yīng)有專職安全員進(jìn)行監(jiān)督。在易燃易爆區(qū)域和脫硫塔防腐作業(yè)時，禁止任何動火作業(yè)。如需在煤氣區(qū)域動火時，應(yīng)當(dāng)提前辦理《動火作業(yè)證》，并做好專項預(yù)案[17]，關(guān)閉煤氣供應(yīng)，并使設(shè)備及管道內(nèi)殘留的煤氣得到充分置換，做好一系列安全措施后才能進(jìn)行。

（3）加強(qiáng)工程現(xiàn)場防護(hù)設(shè)施。在腳手架上部或者其他高空作業(yè)時間較長時，除了掛好安全繩外，還需要敷設(shè)防護(hù)網(wǎng)，搭設(shè)防護(hù)欄，配備滅火器，設(shè)置應(yīng)急逃生通道。每次作業(yè)前應(yīng)當(dāng)檢查施工機(jī)械和運行設(shè)備運轉(zhuǎn)是否正常，如果出現(xiàn)異常情況，應(yīng)當(dāng)立即報告并停機(jī)檢查，確認(rèn)合格后才能進(jìn)行下一步作業(yè)。在進(jìn)行吊裝作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)設(shè)置警戒帶和標(biāo)語，并應(yīng)有專業(yè)人員維護(hù)現(xiàn)場安全。項目部及運行班組應(yīng)當(dāng)配備應(yīng)急醫(yī)療救護(hù)藥品，值班人員還應(yīng)掌握基本的醫(yī)療救護(hù)知識。

（4）采用合格的材料與設(shè)備。在施工和檢修過程中，往往事故的發(fā)生都是多種原因造成的，但也有一些是因為不合格的產(chǎn)品質(zhì)量造成的。比如吊裝時鋼絲繩突然斷裂，吊車梁變形彎曲甚至斷裂，塔吊因安裝不合格造成的傾覆，用電設(shè)施接地?fù)p壞，漏電保護(hù)失靈，行車軌道小車輪斷裂或脫落等。在外購設(shè)備和材料到貨時，應(yīng)當(dāng)安排專業(yè)人員進(jìn)行到貨檢查，除了外觀檢查以外，還要檢查《合格證》與《使用說明書》等各種材料是否齊全，并做好檢驗記錄。

3.3 引入先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)和管控平臺

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種信息軟件與云技術(shù)的結(jié)合，使現(xiàn)代工程技術(shù)進(jìn)入了一個嶄新的時期，新技術(shù)的引入可以有效減少工程建設(shè)和運維中的失誤，降低建設(shè)資金的投入和時間成本。目前的新興技術(shù)主要有建筑信息模型(BIM)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)與云技術(shù)等。

建筑信息模型(BIM)技術(shù)目前已逐步被引入建筑行業(yè)，鋼鐵冶金新建項目也逐漸要求采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計與管理。目前，市場上已有BIM360、BIMx、Onuma System、廣聯(lián)云、魯班云等產(chǎn)品，實現(xiàn)云計算技術(shù)與BIM 技術(shù)的集成應(yīng)用，張云翼等[18]在BIM 與云、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的集成應(yīng)用研究時得出：物聯(lián)網(wǎng)、云計算與大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)可為BIM 數(shù)據(jù)的積累、管理與應(yīng)用提供更加快捷、高效的手段，維護(hù)BIM 在建設(shè)項目信息化過程中的核心地位，從而充分體現(xiàn)其行業(yè)信息化的價值。BIM 技術(shù)同樣也可以在施工管理過程中發(fā)揮作用，郭紅玲等[19]在BIM 輔助施工管理的模式及流程研究中，采用4D 模型對施工過程、施工安全、施工進(jìn)度等進(jìn)行可視化、集成化模擬，使工程管理者及時發(fā)現(xiàn)施工過程偏差并糾偏。

借助物聯(lián)網(wǎng)在工程施工安全管理中的應(yīng)用也已展開，沈祖安等[20]通過對物聯(lián)網(wǎng)安全智能系統(tǒng)在石化工程建設(shè)項目管理的考察中發(fā)現(xiàn)：智能系統(tǒng)可通過標(biāo)識與感知、通信與傳輸、計算與服務(wù)、應(yīng)用與管理等四大模塊，來實現(xiàn)對人員身份管理、電子作業(yè)票管理、入場許可管理、數(shù)字動態(tài)模擬、現(xiàn)場定位跟蹤、危險區(qū)域控制、統(tǒng)計考評管理等七大功能。安全智能系統(tǒng)的實施結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖1 所示，吊裝作業(yè)現(xiàn)場人員三維模擬定位如圖2 所示，使用時可通過監(jiān)控設(shè)備實時記錄工程現(xiàn)場人員所在區(qū)域及風(fēng)險等級，提升工程建設(shè)中的安全管理效率。

圖1 安全智能系統(tǒng)的實施結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計

4 結(jié)語

隨著我國鋼鐵工業(yè)智能制造的推進(jìn)，尤其是在產(chǎn)業(yè)升級和產(chǎn)能置換項目中，配套的廢氣治理工程也隨之一并進(jìn)行。項目安全管理在各項管理中處于首要地位，在施工人員每次展開作業(yè)前，應(yīng)當(dāng)有清晰的安全意識，不蠻干不莽撞更不能違規(guī)作業(yè)，嚴(yán)格按照安全管理制度和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，以避免安全事故的發(fā)生。

新引入智能化安全管理系統(tǒng)對目前快速發(fā)展的現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)安全防控起到了推動作業(yè)，同時加強(qiáng)對安全管理人員的培訓(xùn)，掌握先進(jìn)設(shè)備的操作與使用技能，做到新技術(shù)與新管理、新執(zhí)行的有機(jī)統(tǒng)一。