钢铁企业风险管理111

钢铁生产过程和风险我国钢产量自1996年突破亿吨后，一直居世界首位，目前，已占世界钢产量的1/3以上。图图图图1是我国大陆1949年至2007年的钢产量。在钢铁工业快速发展的同时，钢铁行业的安全生产近年来不断创新和发展，然而，我国与欧美等发达国家相比在技术装备、安全理念、管理水平和安全保障设施等许多方面，还存在一定差距。随着企业规模的扩大和产能的快速增长，一些钢铁企业在安全设备、技术和管理中的投入明显低于企业在生产中的投入。我国的钢铁企业先进产能和落后产能、先进装备和落后装备并存，但亦正朝着装备大型化、连续化、自动化、现代化方向发展，这为高效生产、提高装备可靠性创造了条件，但同时也存在一旦事故发生影响大、损失大、处理难度大的问题。钢铁企业风险分析钢铁生产是一个由采矿、焦化、炼铁、铁水和废钢预处理、炼钢包括轧钢以及相应配套工艺构成的工业体系。在钢铁生产过程中包括高温、高压、高粉尘作业，而炉窖、塔器、管道与大型机械纵横交错，存在各种危险因素，属于高危险的行业之一。而且钢铁生产资产较集中，作业环境差，易燃、易爆、有毒物质多，事故发生率高，一旦发生意外事故所导致的直接损失和间接损失可能非常巨大。钢铁行业的风险有如下特点：一、风险程度高随着科学技术的发展，钢铁工业的规模越来越趋于大型化，尤其是近几年来，我国钢材需求高速增长，钢铁工业的产能迅速扩大，企业的资产规模呈快速扩展，从而使企业资产的风险程度不断增高，由于自然灾害和意外事故引发的经济损失不断增大，企业用于风险管理和风险控制的成本亦应逐渐提高。另一方面，钢铁企业属于资金密集型、技术密集型、人员密集型生产，规模大，人员多、风险相对集中。从矿石的采选、钢铁的冶炼到轧制成材，产业链长，工艺生产线具有大型化、连续化、高速化、自动化的特点。又有高空起重作业、电焊气割作业等，此外还有高炉、焦炉、转炉煤气、乙炔、焦油、盐酸、钝化剂、放射源等众多有毒、易燃、易爆危险品，工作场所及条件相对恶劣。高温、高压、有毒有害、易燃易爆等危险因素同时存在。风险贯穿于生产的每一个环节，风险程度较高。尽管随着企业装备水平、管理水平的不断提高，事故发生率逐步降低，但是单次事故损失金额却呈上升趋势。同时由于装备的大型化、自动化、连续化，事故所导致单位停机时间造成的直接、间接经济损失也呈扩大趋势。二、风险类型复杂多样钢铁风险因素复杂多样，钢铁生产在原料制备、冶炼和加工过程中，工艺流程长、工序复杂，涉及专业多，作业连续性强，大量使用压力容器、管道、特种设备，产出高温铁水、钢水等高温液体，并伴随产生焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、二氧化硫等有毒有害气体，同时需辅助生产氢气、氧气、氮气等，涉及到高温、腐蚀、易燃、易爆等工作状况，存在众多的危险电源，易发生火灾、爆炸、机械及工伤等事故。我国钢铁企业风险分析：一、自然灾害1.地震风险2.风、雪、雹灾风险3.暴雨、洪水风险4.雷击风险5.山崩、地陷、泥石流风险6.海啸风险二、意外事故风险1.爆炸风险2.火灾风险3.工艺设备风险4.能源供应中断风险5.人为操作风险三、其他风险1.原料、辅料、设备零部件供应中断风险2.产品责任风险3.雇主责任风险-煤气中毒，氩气、氮气窒息，钢水铁水烫伤，电击，机械打击,高温辐射，噪声，高空坠落等4.公众责任风险采矿采矿采矿采矿系统系统系统系统采矿即自地壳内或地表采矿产资源，从矿山开采出来的矿石，不仅含有铁矿物，而且含有其他矿物、脉石及有害杂质。选矿的目的就是将铁矿石中的含铁矿物与脉石等分离，采矿铁矿水，降低有害杂质含量，并尽可能综合回收其他有用矿物。此研讨会只述钢铁生产风险，在此不再详述采矿之生产系统及风险。焦化生产焦化生产焦化生产焦化生产系统及风险系统及风险系统及风险系统及风险焦化是钢铁工业的一个重要组成部分。煤炭主要的加工方法是高温炼焦和回收化学产品。产品焦炭可作为高炉冶炼的燃料，也可用于制造煤气、有色金属冶炼、铸造等。焦化生产的基本原理是炼焦煤。将炼焦煤在密封的焦炉内隔绝空气高温加热令放出吸附的气体和水分，随后分解产生焦油和煤气等物质，剩下以碳为主体的焦炭，这种煤热解过程称为煤的干馏。煤的干馏分为高温干馏、中温干馏和低温干馏三种。它们的主要区别在于干馏的最终温度不同，高温干馏通常在900-1000℃，中温干馏通常在700-800℃，低温干馏通常在500-600℃。目前的炼焦炉绝大多数属于高温炼焦炉，主要生产焦炉煤气，冶金焦和炼焦化学成品。焦化生产包括备煤、炼焦、干熄煤、回收、精苯加工、环保处理的主要工序，参阅图图图图2。焦化过程在焦炉的焦化室内进行。焦炉的结构参阅图图图图3。焦化生产除了焦炉还有其他设备，包括推焦车、煤输送设备、储煤塔、熄煤塔、拦焦车、电车和熄煤车。焦化车间的结构可参阅图图图图4。导致风险事故发生的主要工序有：焦化生产中配煤作业、联交作业、化学产品回收作业。主要风险类别有：有毒有害及易燃易爆气体风险、粉尘风险、火灾爆炸风险及高温风险等。引至事故有：火灾、爆炸、中毒、机械伤害及灼烫等。高炉炼铁系统高炉炼铁系统高炉炼铁系统高炉炼铁系统及风险及风险及风险及风险高炉炼铁法，即传统的以焦炭为能源的炼铁法。由于高炉炼铁技术经济指标好，工艺简单、可靠，产量大，效率高，能耗低，这种方法生产的铁占世界生铁总产量的90%以上。一、高炉炼铁生产流程高炉炼铁的本质是铁的还远过程，使用焦炭做燃料将铁还原，在高温下将铁矿石或含铁原料中的铁，从氧化物或矿物状态还原为液态生铁，即铁水。二、高炉内部区域划分高炉的冶炼过程可分为五个主要区域，在炉料与煤气流逆向运动过程中，热交换、还原、溶化与成渣等反应依次在五个区域中进行，这五个区域一般称为五带。三、高炉炼铁设备主要系统高炉本体是冶炼生铁的主题设备，包括高炉基础、高炉炉衬、冷却设备、高炉炉壳、高炉支柱及高炉炉顶框架等。其中高炉基础为钢筋混泥土和耐热混泥土结构，高炉炉衬为耐火材料砌筑而成，其余设备均为金属结构件。在高炉的上部设置有炉料装入口和煤气导出口，下部设置有风口、铁口及渣口。四、高炉炼铁系统的风险炼铁生产工艺设备复杂、作业环境差，作业种类多。炼铁生产过程中存在的主要危险源有：烟尘、高温辐射、铁水和熔渣喷溅与爆炸、高炉煤气中毒、高炉煤气燃烧爆炸、机具损害、煤粉爆炸等。根据历年事故数据统计，按事故发生的次数多少排序分别为：灼烫、机具损害、物体打击、煤气中毒和各类爆炸等事故。此外，触电、高处坠落事故以及尘肺病、矽肺病和慢性一氧化碳中毒等职业病也经常发生。导致事故发生的主要原因为：人为原因、管理原因和物质原因三个方面。人为原因是违章作业，误操作和身体疲劳。管理原因是不熟悉操作技术，现场缺乏检查指导，安全规程不健全，技术和设计上的缺陷。物质原因中是设施工具缺陷，个体防护用品缺乏或缺陷；防护保险装置缺陷，作业环境条件差。铁水及废钢预处理系统铁水及废钢预处理系统铁水及废钢预处理系统铁水及废钢预处理系统及风险及风险及风险及风险一、铁水预处理的要求对钢的力学性能和表面质量要求日益提高，要求钢中的含硫量应控制在0.02%以下，有的甚至要求磷、硫含量达到近于“双零”的水平。为了解决以上这些问题，现广泛采用炉外预脱硫的方法，包括在高炉出铁时脱硫和在炼钢厂设置铁水预处理装置。“高炉→铁水预处理复吹转炉炉外精炼连铸连轧”已成为当代钢铁生产的主要模式和生产流程。二、铁水预处理铁水预处理是指铁水进入炼钢炉之前对其进行脱出杂质元素或从铁水中回收有价值元素的过程：1.铁水预脱硅2.铁水预脱硫3.铁水预脱磷4.铁水预处理提钒、铌三、铁水预处理设备包括铁水罐车、喷粉罐、喷枪、扒渣机、铁水罐。四、铁水预处理系统的风险：1.铁水运输线上或铁水罐车运行和停车对位时发生铁路机车损害事故。2.起重机械钩挂铁水罐时吊具未挂牢固。3.混铁炉进铁水过程中发生铁水喷溅。炼钢炼钢炼钢炼钢系统及风险系统及风险系统及风险系统及风险炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。可以归纳为：“四脱”、“二去”、“二调整”。采用的主要技术手段为：供氧、造渣、升温、加脱氧剂和合金化操作。炼钢方法可以分成转炉炼钢和电炉炼钢二大类：转炉炼钢有顶吹氧气转炉炼钢法、底吹氧气转炉炼钢法和顶底复合吹炼转炉炼钢法。对应三种方法有不同的工艺流程和设备。图图图图5是顶吹氧气转炉炼钢法流程和设备示意图。图图图图6是底吹氧气转炉结构示意图。转炉生产系统包括供料系统、进料系统、输送系统、给料系统、铁合金工业系统、转炉系统、供气系统和净化系统电炉炼钢的原料和工艺方法与转炉生产的有所不同。电炉的炉料熔化过程是转炉生产过程中没有的。其过程可以分为点弧、穿井、主熔化和熔末升温。其过程示意图参阅图图图图7。电路炼钢设备可以分为机械结构和电气设备二大部分。其布置图可以参阅图图图图8。电炉的机械结构主要由四部分组成：炉体装置、炉子倾动机构、电极升降机构和炉盖升转机构。电气设备包括“主回路”设备和电控设备。“主回路”是指高压线直接将高压电送到电炉变压器，然后送到电炉上。而其他的低压设备使用从工厂变电站送过来的380伏交流电。而工厂变电站是将从高压线路送过来的高压电降低电压后，向各用电设备输送。转炉、电炉炼钢系统的风险如下：1.炼钢生产中高温作业线长，设备和作业种类多，起重作业和运输作业频繁。其主要危险源有：高温辐射、钢水和熔渣喷溅与爆炸、氧枪回火燃烧爆炸、煤气中毒、机械伤害等。炼钢生产的主要事故类别有：氧气回火、钢水和熔渣喷溅等引起的灼烫和爆炸，机具伤害，物体打击，以及触电和煤气中毒事故。统计表明，炼钢生产安全事故的主要原因有：人为的违章作业和误操作，作业环境条件不良，设备缺陷，操作技术不熟悉，作业现场缺乏督促检查和指导，安全规程不健全或执行不严格，个体防护措施和用品有缺陷等。2.炼钢中主要风险包括：煤气使用风险、钢包准备风险、灌器使用风险、烘烤器使用风险、爆炸喷溅风险、铁水废钢预处理风险、转炉炼钢风险、电炉炼钢风险、钢水二次精炼风险等，其中又可以分为工艺风险和设备风险。铸钢系统及风险铸钢系统及风险铸钢系统及风险铸钢系统及风险一、钢水二次精炼生产操作的风险钢水二次精炼处理的主要目的是脱碳、脱气、脱氧、去除杂质、控制夹杂物的形态、调整成分及温度。其处理是在初炼炉以外的钢包或专用容器中进行，所以可以称为钢水炉外精炼，炉外精炼的基本手段有加热、真空、搅拌、清洗、喷吹和喂丝。钢水二次精炼生产操作的风险有：1.插入管应烘烤干燥方可使用；真空罐新砌耐火材料及喷粉喷枪，应预热干燥，否则易发生爆炸事故。2.防精炼钢包上口粘结物过多，否则易造成脱落后砸伤人员事故。3.氩气底吹搅拌装置根据工艺要求调节搅拌强度，强度过大易发生喷溅或溢钢。4.炉外精炼区域与钢水罐运行区域，地坪不得有水或潮湿物品，否则易发生爆炸事故。5.精炼过程中发生漏水事故，需立即终止精炼，若冷却水漏入钢包，立即切断漏水件的水源，钢包应静止不动，人员撤离危险区域，待钢液面上的水蒸发完毕方可动包，否则漏水时仍继续摇动钢包易发生爆炸事故。6.配气站应加强检查，发现泄露及时处理。进入配气站应预先开启门窗与通风设施，维修时应始终开启门窗与通风设施，否则易发生中毒事故。7.吊运满包钢水或红热电极，应有专人指挥；吊放钢包应检查确认挂钩、脱钩，否则易发生钢包掉落等重大事故。8.钢水线卷周围5m以内不应有人，若操作人员违规靠近线卷，极易将操作人员卷进钢水中造成人员伤亡。9.若工厂停电，很容易使精炼设备中的水冷元件洪水中断造成元件烧坏，甚至漏水造成爆炸事故。受钢液高温影响的水冷元件，应设可靠的断点供水设施，确保在断电期间保护设备免遭损坏；可能因冷却水泄露酿成爆炸事故的水冷元件，应配备进出水流量差报警装置；报警信号发出后，氧枪应自动提升并停止供氧，停止精炼作业。10.真空吹氧脱碳精炼装置、蒸汽喷射真空泵的水封池易泄露煤气，造成煤气中毒事故，所以应密闭，并设风机与排气管。11.电加热的供电设施若绝缘措施不到位易造成设备短路和人员触电事故，应遵循有关电气规程、规范，设备与线路的绝缘电阻应达到规定值，电极与炉盖提升机械应有可靠接地装置；若采用石墨电阻