滨州市山东富凯不锈钢有限公司“11.29”重大煤气中毒事故调查报告

　2015年 11月 29日 17时 40分许，位于滨州市邹平县的山东富凯不锈钢有限公司(以下简称富凯公司)发生重大煤气中毒事故，造成 10人死亡， 7人受伤，直接经济损失 990.7万元。

　　事故发生后，国务院、国家安全监管总局和山东省委、省政府高度重视。国务委员王勇作出重要批示，要求做好伤员救治和事故处理，查明事故原因，吸取教训，严防类似事故发生。国家安全监管总局局长杨焕宁、山东省委书记姜异康、省长郭树清等领导同志先后作出批示，对伤员救治、善后处理和事故调查等工作提出明确要求。国务院安委会对该起事故查处实行挂牌督办。国家安全监管总局派员赶赴事故现场，督导事故救援和调查处理等工作。张务锋副省长带领省有关部门负责同志连夜赶赴事故现场，指导事故抢险救援，组织成立事故调查组，并对伤员救治、善后处理和事故调查处理等工作进行了安排部署。

　　依据《安全生产法》、《生产安全事故报告和调查处理条例》(国务院令第 493号)和《山东省生产安全事故报告和调查处理办法》(省政府令第 236号)等法律法规， 11月 30日，省政府

　　成立了由省安监局、省经信委、省监察厅、省公安厅、省总工会和滨州市政府有关负责同志和工作人员组成的山东富凯不锈钢有限公司 “11•29”重大煤气中毒事故调查组(以下简称事故调查组)，开展事故调查工作。同时，邀请省检察院派员参加，聘请了煤气生产、工程设计、设备制造和应急救援等方面的专家组成专家组，参加事故调查工作。

　　事故调查组按照 “四不放过 ”和“科学严谨、依法依规、实事求是、注重实效 ”的原则，通过现场勘验、查阅资料、调查取证、检测鉴定、模拟试验和分析论证，查明了事故发生经过、事故原因、救援处置、人员伤亡和直接经济损失等情况，认定了事故性质和责任，提出了对有关责任人员和责任单位的处理建议，并针对事故原因及暴露出的问题，提出了事故防范措施。现将有关情况报告如下：

　　一、基本情况

　　(一)事故单位情况

　　1.山东广富集团有限公司(以下简称广富集团)，民营股份制企业，位于滨州市邹平县青阳镇青龙山工业园， 2002年 1月 8日注册成立，法定代表人张广富，注册资本 1亿元，资产总额 148亿元，从业人员 4000余人，年炼钢能力 300万吨，主要产

　　品为：钢材、焦炭、煤焦油、粗苯、硫磺、水泥、煤气等。主要生产装置有： 750立方米高炉 3座， 450立方米高炉 2座， 80吨转炉 2座， 60吨转炉 2座， 100吨电炉 1座， 50吨电炉 1座， 265平方米烧结机 1台， 130万吨/年焦化装置 1套， 60万吨/年焦化装置 1套， 40万吨/年中型棒材轧线 1套， 40万吨 /年小型棒材轧线 1套等。

　　2.富凯公司，广富集团的全资子公司(生产经营及安全环保等由广富集团直接管理)，位于滨州市邹平县青阳镇青龙山工业园， 2005年 4月 11日注册成立，由王新军、刘吉志、范恒军、赵子孝、杨建德等 5个自然人出资(实为广富集团出资，上述五人代持股份)，法定代表人王新军，注册资本 1亿元，资产总额 26亿元，从业人员 2000余人，年炼钢能力 100万吨，主要产品为：钢材、不锈钢制品等，主要生产装置有： 60吨转炉 2座， 50吨电炉 1座， 40万吨/年中型棒材轧线 1套， 40万吨 /年小型棒材连轧线 1套等。事故发生前， 2座 60吨转炉于 2015年 11月 20日停产，其他装置已停产 1年多。

　　(二)厂区布置情况富凯公司作为广富集团内部的炼钢一厂，其厂区西侧为一条山水沟，东侧为横穿广富集团厂区南北方向的社会马路，南侧为

　　广富集团仓库，北侧为广富集团优特钢车间，各厂区、车间无明显间隔，且富凯公司厂区内分布着广富集团技术中心大楼、优特钢车间水泵房等建(构)筑物和装置设施。

　　事故发生区域位于富凯公司厂区西北部，该区域东侧为通道和约 5米高的厂区围墙，西侧为通道和棒材厂房，北侧自东向西为长约 200米、宽约 10米的通道，南侧自东向西为水处理操作室、除尘操作室、压油机房、冷却塔、循环水池等。由于该区域地势南高北低，北侧比南侧低约 2米，在北侧通道处形成一处凹洼。另外，该区域东南角设有广富集团技术中心大楼，大楼一层南部设有化验室 (见图 1)。

　　图 1.事故现场平面示意图

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　　(三)发生事故的煤气管道情况

　　煤气管道于 2015年 2月 28日开工建设， 5月 23日投入运行，用于输送富凯公司和广富集团炼钢二厂的转炉煤气，供给富凯公司 15吨燃气锅炉和广富集团轧钢三车间、炼钢烤包、发电厂作为燃料使用。

　　1.转炉煤气主要成分及一氧化碳含量。转炉煤气是无色、无味、高毒的易燃易爆气体，主要成分为一氧化碳、二氧化碳、氮、氢和微量氧，比重 1.05(大于空气比重)，着火温度 530℃，爆炸极限 18%~83%。据广富集团分析化验， 2015年 11月以来，炼钢二厂转炉煤气的一氧化碳含量为 55~57%。另外，广富集团炼钢一次净化系统采用湿法除尘，煤气中带有较多水分。

　　2.煤气管道主要参数和运行工艺。富凯公司煤气管道的管径为 DN1800毫米，长度为 1900米，设计运行压力约 8000Pa，实际运行压力约 4000Pa。管道末端与富凯公司转炉和 15吨锅炉相连，始端以靠近广富集团炼钢二厂的第一个眼镜阀组为界、接入炼钢二厂煤气管道，两个单位的煤气管道共用一座 10万立方米威金斯转炉煤气柜。富凯公司 15吨燃气锅炉所用煤气，在正常生产时主要由其转炉( 1#炼钢)直接供给，在其转炉停产后主要由炼钢二厂转炉( 2#炼钢)直接供给，直供煤气均未经过煤气柜系统混匀稳压;受冶炼周期影响，当转炉煤气均不回收、煤气主管道压力低于煤气柜压力时，锅炉所用煤气由煤气柜进口反送入煤气主管道补充供给 (见图 2)。

　　3.事故发生区域煤气管道的附属设施。事故发生区域，煤气管道沿北侧循环水池、水泵房配电室房顶敷设，至西侧沿棒材厂房向南延伸，通往煤气加压站及锅炉房。该段管道的主要附属设施有 2#煤气排水器、 DN1800毫米眼镜阀组、 1#煤气排水器、 DN200毫米排灰阀组、风机房煤气管道 U型水封。其中， 1#排水器设置在棒材厂房东墙(正对北侧通道)的煤气管道下方， DN200毫米排灰阀组在 1#排水器南邻。

　　图 2.煤气管道流向示意图

　　4.工程项目有关审批和设计、施工、工程监理情况

　　富凯公司煤气管道没有履行项目立项、工程建设、安全生产、环境保护、消防等方面的审批手续，未经具备相应资质的单位进行设计和工程监理，施工安装由邹平县青阳镇居民李玉良冒用山东福源设备安装有限公司资质进行。

　　(四)事故现场人员情况

　　事故发生前，已停产的富凯公司正进行连铸机改造前的各项准备工作。事故发生当天，共有 62人在岗，主要为电工、维修工、连铸工及值班员工;另外，广富集团技术中心大楼、优特钢车间水泵房内，还有部分广富集团的员工。事故发生时，正值部分员工完成承包工作(企业实行岗位承包制，完成承包工作即可下班)，经由事故发生区域的北侧通道下班出厂。

　　二、事故发生经过和应急处置情况

　　(一)事故发生经过

　　富凯公司煤气管道 2015年 5月 23日投入使用后，运行基本正常。 11月 20日，富凯公司转炉( 1#炼钢)停产后， 15吨燃气锅炉继续运行，所用煤气由广富集团炼钢二厂转炉( 2#炼钢)供给。事故发生前，企业巡检人员未发现煤气输送相关设备和管道运行的异常现象。 11月 29日 17时开始，企业员工陆续下班，部分员工经由事故发生区域的通道离开。 17时 15分开始，事故发生区域光线逐渐昏暗直至漆黑。 17时 40分许，煤气管道内煤气突然泄漏，随西北风向东南方向扩散，致使下班后路经北侧

　　通道的 9名企业员工(含 2名广富集团优特钢车间员工)，以及优特钢车间水处理操作室正在值班的 1名企业员工中毒死亡，广富集团技术中心大楼一层化验室内 6名质检员、化验室西门外 1名物料管理员中毒受伤。

　　(二)应急处置情况

　　11月 29日 17时 41分，富凯公司一名员工发现事故发生区域有人倒伏在地、煤气可能泄漏后，企业立即开展自救，先后关闭蝶阀和盲板阀切断煤气来源、进入现场搜救人员、送往职工医院进行急救; 18时 09分，拨打 120报警，将中毒人员送往邹平县人民医院和解放军第 148医院救治。 18时 52分开始，接到事故报告后，邹平县委、县政府及其公安、消防、卫计、环保、经信、安监等部门和青阳镇党委、政府负责人员陆续赶赴事故现场，启动应急救援预案，设立综合协调、现场处置、伤员救治、善后处理、社会稳控 5个工作组，全面开展救援工作。 21时 10分左右，滨州市委、市政府及其有关部门陆续赶到事故现场，部署开展事故抢救、伤员救治及善后处理等工作。 30日 1时 50分左右，先后有 10名中毒人员经抢救无效死亡。经邹平县环保局检测， 30日 0时 43分开始事故现场空气环境中煤气浓度降至 2.0ppm，符合安全要求。经邹平县各级党委、政府组织安抚，至 12月 6日事故遇难者善后工作顺利完成。经滨州市、邹平县卫生部门和有关医院组织抢救，至 2016年 1月 12日， 6名轻伤人员先后治愈出院， 1名重伤人员转入普通神经内

　　科继续治疗、病情稳定。总的看，这次事故现场处置工作有序有效，没有发生次生事故和社会稳定事件。事故发生后，企业应急响应迅速，及时组织开展自救、控制事故扩大;各级政府及有关部门领导接报后，迅速组织协调各方面力量，科学施救，稳妥处置，全力做好伤员救治、环境监测、现场清理、善后安抚等工作。但是，也暴露出企业应急工作基础薄弱，员工应急意识和自救能力亟待提高等问题。

　　(三)管道内剩余煤气处置情况

　　事故发生后，煤气管道中剩余煤气约 4800立方米，在泄漏原因查明前有可能再次发生泄漏。事故调查组会同滨州市、邹平县相关部门和事故企业有关人员，共同制订了管道内剩余煤气的处置方案，从 11月 30日 22时开始，采取对管道充氮气、高空排放煤气等措施置换管道中的煤气，到 12月 2日 6时 30分止，煤气管网盲端取样检测管道内煤气浓度为 43ppm，达到置换安全要求，有效防止了次生灾害发生。

　　三、事故原因和性质

　　(一)直接原因

　　1#排水器存在安全缺陷，未按规定设置水封检查管头，不能检查水封水位，在顶部放散管阀门关闭后，排水器桶体腔内水封上部形成密闭空间。煤气输送工艺存在安全缺陷，转炉煤气直接供给锅炉使用，未经煤气柜系统稳压、缓冲和混匀成分，煤气管网压力频繁波动。在煤气管道运行过程中，排水器桶体腔和落水

　　管、溢流管内的水伴随煤气管网的压力波动呈现波动性摆动，煤气冷凝水通过落水管大量降落时，水中夹带的部分煤气气泡析出后进入密闭空间;随着上部密闭空间气体(含空气、煤气)体积不断增加，下部水从溢流管口被排出后水位不断降低，直至有效水封水位持续下降，水封被煤气压力瞬间击穿，管道内煤气通过排水器溢流管口大量泄漏。此外，事故发生当晚，事故现场大雾天气、能见度低、气压低、风速低、地势低，导致煤气泄漏后在下风向大量扩散积聚，造成下班后路经厂区北侧通道和附近岗位正在上班的企业职工中毒伤亡。

　　1.煤气泄漏点

　　煤气管道的 1#排水器位于事故发生区域的上风向，与人员在北侧通道内中毒倒地位置的距离，近端约 30米，远端约 85米。 11月 30日晚，在处置管道内剩余煤气过程中，当煤气管道充压至 1300pa时，企业巡检人员用便携式一氧化碳检测报警仪(量程为 0~1000 ppm)检查发现， 1#排水器溢流口的一氧化碳浓度超出 1000ppm，说明该排水器水封已被击穿(之后巡检人员用附近水源注满了排水器，致使无法勘查事发时的实际水封高度)。因此，确定 1#排水器是该起事故的煤气泄漏点。

　　经现场勘查和对位于 1#排水器南侧的排灰阀组阀门(阀盖开裂)进行失效分析鉴定，排除了排灰阀组、 2#排水器、眼镜阀组( DN1800毫米)、风机房煤气管道 U型水封、煤气管道本体以及人为破坏等引发泄漏的因素。

　　2.煤气泄漏原因分析

　　1#排水器为单室结构、碳钢材质，有效水封高度 1360毫米，存在以下主要安全缺陷：一是没有按照《工业企业煤气安全规程》(GB6222)设置水封检查管头，不能检查排水器的水封水位。二是顶部设置的放散管( DN50毫米，管口高 4米，用于排放排水器内可能溢出的煤气)阀门平时处于关闭状态，溢流管( DN80毫米)入口插入水封底部，自动补水管(未连接自动补水装置)阀门关闭，在排水器注满水后，桶体腔内水封上部与外界大气隔绝，形成了密闭空间，当排水器内水位下降时，人工补水或者冷凝水的自然补充均不能起到补水的作用(见图 3)。经现场勘查和询问取证，该排水器投用以来，一直没有检查水封水位，没有进行人工补水，也没有进行检维修和清污;事故发生前，未发现排水器存在着本体渗漏及内部低温冻结等问题;事故发生后，打开排水器顶盖勘查发现，底部没有沉积污泥，落水管、溢流管也无腐蚀破损。

　　图 3.排水器结构图

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　　富凯公司 15吨燃气锅炉所用煤气由其转炉或广富集团炼钢二厂转炉直接供给、煤气柜间歇补充的输送工艺，存在着转炉煤气未经煤气柜系统稳压、缓冲和混匀成分，煤气管网压力频繁波动(受冶炼周期影响，约 30分钟左右波动一次)的安全缺陷。由于无现场压力检测相关记录，经调查转炉风机进口和出口压力、煤气柜进口主管压力、锅炉煤气压力、锅炉前煤气加压机压力以及相关温度、流量等工艺参数，分析确定 1#排水器位置煤气管网的正常运行压力为 4000Pa左右，压力波动值约为最小 3000 Pa、最大 6000Pa，煤气管道运行过程中无超压现象。另外，转炉煤气采用湿法除尘、含有较多水分， 5月 23日煤气管道投用后，锅炉所用煤气由富凯公司转炉供给， 1#排水器处于管道流向始端，接收的冷凝水量较多; 11月 20日富凯公司转炉停产后，锅炉所用煤气由广富集团炼钢二厂转炉供给， 1#排水器处于管道流向末端，接收的冷凝水量较少。

　　在煤气管道运行过程中，伴随煤气管网的压力波动， 1#排水器落水管内初始水位最高时可达 1060毫米、最低时可达 760毫米(分别对应于煤气压力最小 3000 Pa、最大 6000Pa)，落水管内水位的频繁波动，造成桶体腔和落水管、溢流管的水呈现波动性摆动。受煤气管道存在的高低位差、阀门和管件局部阻力等因素影响，煤气冷凝水在管道底部聚集分布不均匀，存在某些时刻大量冷凝水从管道底部(距排水器顶盖高度约 1.8米)瞬间流入排水器落水管的现象。大量冷凝水降落时产生重力势能，冲击落

　　水管内的液面形成水花和气泡，转化为动能后使大量夹带气泡的冷凝水沉入落水管下端水中，之后部分气泡与水分离返回煤气管道，部分气泡则在落水管内水位较低时随冷凝水流入桶体腔内，析出后进入水封上部的密闭空间。经打开排水器顶盖、对冷凝水降落效应进行常压和水面静态的模拟试验，证实当落水管内水位在 760毫米左右、且冷凝水量较大时，有较多气泡在桶体腔内上浮(见图 4);水位分别在 400和 200毫米、且冷凝水量较少时，也能见桶体腔内有大量气泡上浮。

　　根据能量守恒关系，一定质量的冷凝水降落产生的重力势能等于排出落水管内原有水柱所需势能：

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　　mgH T 

　　gAH 3

　　2

　　式中： m为一次落水质量( kg);g为重力系数; HT为煤气管道底部距排水器落水管液面的高度( m);ρ为水的密度(kg/m3);A为落水管截面积( m2);H3为最高煤气压力时落水管内的水位高度。

　　计算得到：

　　1 

　　1000 0.147 2 0.76 2

　　24

　　m 1.86

　　kg

　　1.8 1.6  0.76

　　式中：排水器顶部上至煤气管道底部为 1.8米、下至落水管底端为 1.6米，落水管内径为 0.147米、水柱高度为 0.76米。

　　如不考虑冷凝水降落过程中存在的势能与动能转换、落水管内壁摩擦等能量损耗因素，当水的质量达 1.86千克、且从煤气管道的底部一次性降落时，即可将落水管内原有的水(水柱高

　　0.76米)冲入排水器桶体腔内，也能使大量煤气气泡穿过落水管内的水柱后进入桶体腔内上浮。

　　图 4排水器模拟试验图

　　根据理想气体状态方程：

　　pV=nRT式中： P为气体压力; V为气体体积; n为气体的物质的量; R为通用气体常数; T为热力学温度。在排水器初始状态，以落水管底端为基准，桶体腔下部水位高度为 1360毫米，上部气腔高度为 240毫米，气体压力为 P0

　　(与外界大气压持平)。假设上部气腔内原有气体的量为 n摩尔，当有气泡上浮时，气体的增量为 n摩尔，则在气体的体积、温度和通用气体常数不变的情况下，气体的压力会增加 P达到 P1;从而造成气液界面压力平衡被打破，引起下部水有一部分从溢流管口排出，之后达到新的平衡，此时上部气腔的气体压力为 P2。 P2小于 P1、大于 P0，其相对于 P0的增量  P1引起桶体腔下部水位高度下降了 H1。由于煤气冷凝水不定时的通过落水管降落，水夹带的煤气气泡析出后不断聚集在桶体腔上部气腔内，如此反复，造成上部气腔的气体压力越来越大，下部水位高度越来越小。在煤气管网压力无波动、煤气气泡析出上浮速率恒定的理想状态下，可出现水封被击穿前的临界状态，即：排水器桶体腔下部水位高度下降 1360毫米(水封水位为 0)、气体压力增加 13600 Pa，落水管内水位高度为 760毫米(对应于煤气压力 6000Pa)，溢流管内水位高度为 1360毫米(见图 5)。

　　由于煤气管网压力的频繁波动以及排水器内水的波动性摆动，在接近临界状态时，当一定数量的气泡上浮到桶体腔上部的

　　密闭空间后，气体压力增大、体积膨胀，将使部分气体伴随水位的升降进入落水管和溢流管内，与往返流动的水产生气液混流，形成的气液混合物使落水管和溢流管内水封密度减小，更多气泡容易穿过落水管进入桶体腔内，部分气液混合物涌出溢流管口，经过数次压力平衡后，排水器桶体腔、落水管和溢流管内的有效水封水位不够，不能有效封堵气体，直至被煤气压力瞬间击穿，管道内煤气通过排水器溢流管口大量泄漏。

　　图 5排水器水封水位变化示意图(尺寸单位：mm)

　　3.煤气泄漏量及扩散区域

　　根据企业应急处置情况和门卫监控录像等综合判断， 1#排水器煤气泄漏时间约为 40分钟。煤气出流属于淹没出流，参照空气淹没出流，按照煤气压力 4000Pa、密度( 0℃) 0.9kg/Nm3等参数估算，从溢流管口( DN80毫米)泄漏的煤气流量约为 1266立方米/时，泄漏量约为 844立方米。

　　从邹平县气象局提供的气象资料可以看出，事发当天和事故发生时段，事故现场大雾天气、能见度低、气温低、气压低、风速低、风向西北 (见表 1)。

　　日期平均气温( ℃)最高气温( ℃)最低气温( ℃相对湿度( %)最小相对湿度( %)露点温度( ℃)水气压( hpa)

　　11.29 0.7 4.1 1.8 87 69 1.4 5.5

　　29日 17时 2.6 3.5 2.6 82 77 0.2 6.0

　　29日 18时 1.8 2.6 1.8 85 82 0.4 5.9

　　日期最大风向( °)最大风速( m/s)极大风向( °)极大风速( m/s)降水 (mm)日照 (h)本站气压( hpa)

　　11.29 319 3.8 323 6.6无 0 1020.8

　　29日 17时 308 2.0 313 3.1无 0 1020.6

　　29日 18时 300 1.8 305 2.8无 0 1020.2

　　表 1.事故现场气象要素列表