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1、2023/1/21,1,煤气安全风险分析,2016年8月,1,2023/1/21,2,一、煤气的风险特性 二、工艺过程风险分析 三、煤气事故的风险分析,2023/1/21,3,钢铁企业在生产过程中副产的高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等都是优质的气体燃料,是宝贵的能源财富。合理地利用煤气等二次能源,为企业节能降耗,提高产品的竞争力,有重要的作用。然而,煤气具有易燃、易爆、易中毒的特点。冶金企业常常发生煤气事故,造成较大的人身伤亡和经济损失,严重影响生产进行。我们必须提升煤气安全管理水平,加强煤气技术保障,降低煤气安全风险,保护劳动者身心健康,促进经济建设发展。,2023/1/21,4,风险是指危险
2、概率及后果的综合量度期望值,具有不合意或不希望结果的含义,用于描述未来随机事件的危险可能性或事故可能性,直接与潜在危险变成事故的频率强度和持续时间的概率有关。广义上的风险,可写为:R=(H,P,L)其中:R为风险;H为危险;P为危险发生的概率;L为危险发生导致的损失。狭义的风险,可写为:R=E(L)其中:L为危险发生导致的损失。,2023/1/21,5,1、煤气的风险特性 煤气为可燃性混合气体,是由可燃气体,如一氧化碳、氢气、甲烷和不可燃气体,如氮气、二氧化碳等组成。煤气和空气在一定比例下混合达到爆炸极限,遇激发能源(机械能、热能、光能、电能等)即产生爆炸;煤气中含有大量一氧化碳,散发在作业场
3、所时,容易使人中毒;天然气含有甲烷,散发在作业点或厂房内,易爆炸或使人窒息。煤气中毒、着火和爆炸,是安全生产面临的主要风险。,2023/1/21,6,2、煤气的输送 将煤气通过管道送往用户,保证接点压力和用量要求,保持管网压力稳定。煤气输送的风险特性是:管网延伸长,区域广,受外力破坏的机率高。控制点:管道腐蚀穿孔泄露;管道附属装置泄露、管网稳压泄压失效,管道焊接质量差,管道严密性不符要求等。,2023/1/21,7,事故案例自卸车车斗未落下撞断煤气管,1995年3月30日15时30分,马钢股份有限公司汽车运输公司二队驾驶员赵某(男,25岁)驾驶马钢自编2-504号载重15吨上海大通牌自卸车(装
4、装联锁自控装置)到马钢股份有限公司二钢厂承担运输钢渣生产任务,当其将第二车钢渣运到二钢厂钢渣场卸完后,在车斗未复原位的情况下,即驾驶自卸车返回。18时50分左右,当车行驶至马钢铁合金厂门西侧渣山路与铁道交叉处时,未落下的车斗将横跨厂区道路上方离地面净空高4.3米,直径610毫米的由二钢厂通往铁合金厂的一根高炉煤气管道撞断,造成煤气大量外泄,同时还将煤气管上方并排的氮气、焦炉煤气、蒸气三根管道撞弯。经治金部、省治金厅及马鞍山市有关部门机关组成的事故调查组检测确认,高炉煤气泄漏是约9461立方米,煤气外泄密集区面积为1250平方米,受影响区域3305平方米,致使过往行人及附近居民的66人煤气中毒,
5、其中11人死亡。事故原因:1)司机在车斗未复原位,不下车观察的情况下,即驾车返回,忽视安全,违反自卸车的操作规程。2)横跨道路煤气管道净高仅为4.3米,不符标准要求。,2023/1/21,8,事故案例贵港钢铁公司管网超压煤气泄漏事故,2011年7月28日,贵钢公司使用高炉煤气的轧钢厂、炼铁厂烧结车间按计划限电停产,煤气用量减少。18时,因泥炮机无法正常使用,1080立方米高炉采取减风方式生产;18时30分左右,高炉加风生产,煤气量加大,造成该公司三台自备余热煤气锅炉因空气与煤气比例失衡全部熄火,电厂组织切断了进电厂煤气,导致煤气总管净煤气压力超过正常压力。18时40分,设在轧钢厂的非标准设计的
6、“防爆水封”被击穿,随后轧钢厂组织人员对“防爆水封”进行注水,煤气压力持续超压;19时40分左右,“防爆水封”被完全冲开,煤气大量泄漏。20时30分左右,煤气停止泄漏。因煤气外泄,导致轧钢厂附近作业人员及居民煤气中毒114人入院就诊,无死亡。,2023/1/21,9,三、煤气事故的风险分析,了解煤气事故的风险因素,将煤气控制在可接受的风险范围内,才能用好煤气这个二次能源,遏制煤气事故的发生。1、煤气中毒风险(1)CO的毒性 煤气中毒有时也被称为一氧化碳中毒。由于CO具有多种引起缺氧的作用,其与血红蛋白(Hb)生成碳氧血红蛋白(HbCO)的能力要比O2与血红蛋白(Hb)生成氧合血红蛋白(HbO2
7、)的能力大200300倍,阻断了血液输氧,是煤气中毒的罪魁祸首。,9,2023/1/21,10,10,(2)CO 响应浓度 煤气中毒程度取决于CO进入人体后血液中产生的HbCO含量。人体内正常水平的HbCO含量为0.5%左右,安全阈值约为10%。当HbCO10%时,为轻度中毒;HbCO30%时,为中度中毒;HbCO50%时,为重度中毒;我国作业场所最高允许浓度为30mgm3(24PPM)。按CO 响应浓度,控制作用时间。,2023/1/21,11,11,(3)车间CO的工业卫生标准 1)我国 最高允许浓度为 30mg/m3 日本、美国、德国的有关团体推荐值为50ppm 2)换算关系:标准状态:
8、ppm=(mg/m3)/M22.4 或 mg/m3=(ppm)/22.4M 室温下:ppm=(mg/m3)/M24.或 mg/m3=(ppm)/24.5M 式中:MCO的分子量,按M=28计。,2023/1/21,12,12,(4)中毒事故树(FTA)分析,2023/1/21,13,13,求最小割集:T=A1A2T=B1B2B3(X1+X2)=(X3+X4+X5)(X6+X7+X8)(X9+X10)(X1+X2)=X3X6X9X1+X3X6X9X2+X3X6X10X1+X3X6X10X2+X3X7X9X1+X3X7X9X2+X3X7X10X1+X3X7X10X2+X3X8X9X1+X3X8X9
9、X2+X3X8X10X1+X3X8X10X2+X4X6X9X1+X4X6X9X2+X4X6X10X1+X4X6X10X2+X4X7X9X1+X4X7X9X2+X4X7X10X1+X4X7X10X2+X4X8X9X1+X4X8X9X2+X4X8X10X1+X4X8X10X2+X5X6X9X1+X5X6X9X2+X5X6X10X1+X5X6X10X2+X5X7X9X1+X5X7X9X2+X5X7X10X1+X5X7X10X2+X5X8X9X1+X5X8X9X2+X5X8X10X1+X5X8X10X2由以上式子可以看出,该事故树共有36个最小割集,即发生人员煤气中毒事故共有36个途径。,2023/1
10、/21,14,14,结构重要度分析:由公式:I(3)=I(4)=I(5)=I(6)=I(7)=I(8)=1/24-112=1.5I(9)=I(10)=I(1)=I(2)=1/24-118=2.25则,I(9)=I(10)=I(1)=I(2)I(3)=I(4)=I(5)=I(6)=I(7)=I(8)危险因素中,最重要的因素是报警装置失效、没有进行检测或监测、未戴防护面具及未正确佩戴防护面具。,2023/1/21,15,15,(5)常见的煤气中毒危险因素(1)检修设备与运行的煤气设备未可靠切断,煤气窜入;(2)检修设备未充分置换,残存煤气;(3)带煤气作业(抽堵盲板、开闭眼睛阀、操作插板等)不戴呼
11、吸器(4)作业前,对于作业区域的CO浓度未检测;作业中,也未予监测,(5)在超过卫生标准的煤气区域长时间工作;(6)在可能泄漏的煤气设备附近长时间工作或停留;(7)由于煤气倒窜到停运的蒸汽及水管内,引起汽、水用户中毒事故;(8)管网系统压力波动过大,超过水封安全要求造成水封压穿,煤气泄露;(9)排水器或集液池水封高度不够,煤气窜出;(10)放散的煤气飘逸、积聚于人员活动处.,2023/1/21,16,2、煤气的爆炸风险 煤气浓度进入爆炸范围,就有爆炸的可能。通常认为,煤气的爆炸下限越低,爆炸的可能性越大。各类煤气的爆炸范围取决于各组分的爆炸极限与浓度。(1)煤气的爆炸范围,16,2023/1/
12、21,17,17,(2)爆炸极限的计算,2023/1/21,18,(3)爆炸范围的影响 1)爆炸上限爆炸下限 2)爆炸范围的影响因素 温度的影响:温度越高,爆炸范围变大,即下限降低,上限提高 压力的影响:压力增高,爆炸范围变大,但下限变化不大,上限提高 临界压力:压力降低,上限与下限重合时的压力,此压力时,气体不爆炸 惰性气体影响:惰性气体含量增加,范围变窄 爆炸危险度 H=(爆炸上限-爆炸下限)/爆炸下限 H10 危险性大 1级 10H4 危险性中 2级 如H焦炉煤气=6.87 H转炉煤气=4.92 H4 危险性小 3级 如H高炉煤气=1.14,18,2023/1/21,19,(4)爆炸范围
13、的脱离,19,80,焦炉煤气,空气,氮气,60,40,20,20,40,60,80,M经氮气吹扫脱离爆炸范围,M,2023/1/21,20,20,2023/1/21,21,(6)可燃气体混合物爆炸能量 Eb=VQv 式中:Eb可燃气体混合物爆炸时的能量,kJ;V参与反应的可燃气体在标准状态下的体积,m3;Qv可燃气体的燃烧热,KJ/m3;例:1kg汽油完全蒸发并与空气混合达到爆炸极限,遇火花在1秒内爆炸,求爆炸所做的功.1kcal=427kgf.m,1kw=102kg.f.m/s 1kg汽油的燃烧热=10300kcal 因此(42710300)/102=4.31104kw 若爆炸在1/10秒内
14、发生,功率增大10倍,即达431000kw,若在10分钟内发生,则功率降为43100/600=72kw,着就不足以爆炸,爆炸之所以有很大的摧残力,就在于爆炸反应是瞬间发生的(1/10,1/100秒内),21,2023/1/21,22,22,(7)煤气管道燃爆事故分析,煤气管道燃爆事故树,2023/1/21,23,23,求最小割集:T=T1+T2+T3=AX1+X10X11+X12E=X1X2X3+X1X2X4+X1X2X5+X1X2X6+X1X2X7+X1X2X8+X1X2X9+X10X11+X12X13+X12X14+X12X15+X12X16+X12X17 由以上式子可以看出,该事故树共有
15、13个最小割集,即发生人员煤气中毒事故共有13个途径。,2023/1/21,24,24,结构重要度分析 I(x12)I(x1)=I(x2)I(x10)=I(x11)=I(x13)=I(x14)=I(x15)=I(x16)=I(x17)I(x3)=I(x4)=I(x5)=I(x6)=I(x7)=I(x8)=I(x9)这个顺序说明,X12(动火作业)结构重要系数最大,是煤气管道燃爆的最重要的条件。X1(存在引火源)、X2(巡检不及时未发现泄漏)结构重要系数为第二位,因动火作业是正常事件,因此应控制引火源和加强巡检来避免煤气管道发生燃爆。,2023/1/21,25,25,(10)常见的爆炸危险因素
16、1)煤气设备内煤气未吹扫干净,又未做检验,动火造成爆炸;2)检修设备与运行的煤气设备未可靠切断,煤气窜入;又未做检验,动火造成爆炸;3)窑炉点火违章操作,先送煤气,后点火;4)窑炉正压点火;5)烧嘴不严,煤气泄露炉内,点火前未对炉膛进行通风处理;6)烧嘴点不着火,未对炉膛进行引风或吹扫处理,再点火;7)煤气压力突然降低,煤气回火爆炸;8)鼓风机突然停电,煤气倒流,发生爆炸;9)煤气设备(管道)引入煤气后,未作爆发试验,急于点火;10)管道内压力降低,造成空气吸入,遇火产生爆炸;11)长期停留的煤气设备内的积存物受热挥发,特别是萘升华气体与空气混合达到爆炸范围,遇火发生爆炸;,2023/1/21
17、,26,3、煤气着火风险(1)燃烧三要素:可燃物、助燃物、引火源可用一个燃烧三角形来表示,三要素缺一燃烧不会发生;可燃物 助燃物 引火源(温度),26,2023/1/21,27,(2)煤气的着火温度:焦炉煤气:550-650:高炉煤气:750左右:转炉煤气:530:混合煤气:650750 发生炉煤气:650:事实上,着火温度是压力、速度、容器尺寸、混合比的函数 Ti=f(p,d,v,),27,2023/1/21,28,28,(3)几种常见点火源的温度,2023/1/21,29,29,(4)常见的火灾危险因素(1)煤气管道或设备打开后,管(器)壁因腐蚀生成的硫化物自燃,引燃残存煤气;(2)煤气放散未点燃,遇雷电,引燃放散煤气导致火灾;(3)煤气设施泄露煤气,遇电气火花或机械摩擦火花着火;(4)带煤气工作时,未使用铜制工具,或未在铁制工具上要涂黄油,工作时与设备碰撞产生火花,引发火灾;(5)抽堵盲板时,盲板与发兰摩擦、撞击产生火花着火;(6)带煤气钻孔接管,浇水冷却不够,钻头和管壁过热引起煤气着火;(7)吹扫或引气过程中,煤气设施上拴、拉电焊线,或周围有火源,引燃散发煤气;(8)在运行中的煤气设备或管道上动火,未用电焊,用气焊烧穿,导致着火。,2023/1/21,30,谢 谢!,
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