2015年 11月 29日 17時(shí) 40分許，位于濱州市鄒平縣的山東富凱不銹鋼有限公司(以下簡稱富凱公司)發(fā)生重大煤氣中毒事故，造成 10人死亡， 7人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失 990.7萬元。

　　事故發(fā)生后，國務(wù)院、國家安全監(jiān)管總局和山東省委、省政府高度重視。國務(wù)委員王勇作出重要批示，要求做好傷員救治和事故處理，查明事故原因，吸取教訓(xùn)，嚴(yán)防類似事故發(fā)生。國家安全監(jiān)管總局局長楊煥寧、山東省委書記姜異康、省長郭樹清等領(lǐng)導(dǎo)同志先后作出批示，對(duì)傷員救治、善后處理和事故調(diào)查等工作提出明確要求。國務(wù)院安委會(huì)對(duì)該起事故查處實(shí)行掛牌督辦。國家安全監(jiān)管總局派員趕赴事故現(xiàn)場，督導(dǎo)事故救援和調(diào)查處理等工作。張務(wù)鋒副省長帶領(lǐng)省有關(guān)部門負(fù)責(zé)同志連夜趕赴事故現(xiàn)場，指導(dǎo)事故搶險(xiǎn)救援，組織成立事故調(diào)查組，并對(duì)傷員救治、善后處理和事故調(diào)查處理等工作進(jìn)行了安排部署。

　　依據(jù)《安全生產(chǎn)法》、《生產(chǎn)安全事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例》(國務(wù)院令第 493號(hào))和《山東省生產(chǎn)安全事故報(bào)告和調(diào)查處理辦法》(省政府令第 236號(hào))等法律法規(guī)， 11月 30日，省政府

　　成立了由省安監(jiān)局、省經(jīng)信委、省監(jiān)察廳、省公安廳、省總工會(huì)和濱州市政府有關(guān)負(fù)責(zé)同志和工作人員組成的山東富凱不銹鋼有限公司 “11?29”重大煤氣中毒事故調(diào)查組(以下簡稱事故調(diào)查組)，開展事故調(diào)查工作。同時(shí)，邀請(qǐng)省檢察院派員參加，聘請(qǐng)了煤氣生產(chǎn)、工程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造和應(yīng)急救援等方面的專家組成專家組，參加事故調(diào)查工作。

　　事故調(diào)查組按照 “四不放過 ”和“科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、依法依規(guī)、實(shí)事求是、注重實(shí)效 ”的原則，通過現(xiàn)場勘驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查取證、檢測鑒定、模擬試驗(yàn)和分析論證，查明了事故發(fā)生經(jīng)過、事故原因、救援處置、人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失等情況，認(rèn)定了事故性質(zhì)和責(zé)任，提出了對(duì)有關(guān)責(zé)任人員和責(zé)任單位的處理建議，并針對(duì)事故原因及暴露出的問題，提出了事故防范措施?，F(xiàn)將有關(guān)情況報(bào)告如下：

　　一、基本情況

　　(一)事故單位情況

　　1.山東廣富集團(tuán)有限公司(以下簡稱廣富集團(tuán))，民營股份制企業(yè)，位于濱州市鄒平縣青陽鎮(zhèn)青龍山工業(yè)園， 2002年 1月 8日注冊(cè)成立，法定代表人張廣富，注冊(cè)資本 1億元，資產(chǎn)總額 148億元，從業(yè)人員 4000余人，年煉鋼能力 300萬噸，主要產(chǎn)

　　品為：鋼材、焦炭、煤焦油、粗苯、硫磺、水泥、煤氣等。主要生產(chǎn)裝置有： 750立方米高爐 3座， 450立方米高爐 2座， 80噸轉(zhuǎn)爐 2座， 60噸轉(zhuǎn)爐 2座， 100噸電爐 1座， 50噸電爐 1座， 265平方米燒結(jié)機(jī) 1臺(tái)， 130萬噸/年焦化裝置 1套， 60萬噸/年焦化裝置 1套， 40萬噸/年中型棒材軋線 1套， 40萬噸 /年小型棒材軋線 1套等。

　　2.富凱公司，廣富集團(tuán)的全資子公司(生產(chǎn)經(jīng)營及安全環(huán)保等由廣富集團(tuán)直接管理)，位于濱州市鄒平縣青陽鎮(zhèn)青龍山工業(yè)園， 2005年 4月 11日注冊(cè)成立，由王新軍、劉吉志、范恒軍、趙子孝、楊建德等 5個(gè)自然人出資(實(shí)為廣富集團(tuán)出資，上述五人代持股份)，法定代表人王新軍，注冊(cè)資本 1億元，資產(chǎn)總額 26億元，從業(yè)人員 2000余人，年煉鋼能力 100萬噸，主要產(chǎn)品為：鋼材、不銹鋼制品等，主要生產(chǎn)裝置有： 60噸轉(zhuǎn)爐 2座， 50噸電爐 1座， 40萬噸/年中型棒材軋線 1套， 40萬噸 /年小型棒材連軋線 1套等。事故發(fā)生前， 2座 60噸轉(zhuǎn)爐于 2015年 11月 20日停產(chǎn)，其他裝置已停產(chǎn) 1年多。

　　(二)廠區(qū)布置情況富凱公司作為廣富集團(tuán)內(nèi)部的煉鋼一廠，其廠區(qū)西側(cè)為一條山水溝，東側(cè)為橫穿廣富集團(tuán)廠區(qū)南北方向的社會(huì)馬路，南側(cè)為

　　廣富集團(tuán)倉庫，北側(cè)為廣富集團(tuán)優(yōu)特鋼車間，各廠區(qū)、車間無明顯間隔，且富凱公司廠區(qū)內(nèi)分布著廣富集團(tuán)技術(shù)中心大樓、優(yōu)特鋼車間水泵房等建(構(gòu))筑物和裝置設(shè)施。

　　事故發(fā)生區(qū)域位于富凱公司廠區(qū)西北部，該區(qū)域東側(cè)為通道和約 5米高的廠區(qū)圍墻，西側(cè)為通道和棒材廠房，北側(cè)自東向西為長約 200米、寬約 10米的通道，南側(cè)自東向西為水處理操作室、除塵操作室、壓油機(jī)房、冷卻塔、循環(huán)水池等。由于該區(qū)域地勢南高北低，北側(cè)比南側(cè)低約 2米，在北側(cè)通道處形成一處凹洼。另外，該區(qū)域東南角設(shè)有廣富集團(tuán)技術(shù)中心大樓，大樓一層南部設(shè)有化驗(yàn)室 (見圖 1)。

　　圖 1.事故現(xiàn)場平面示意圖

　　5

　　(三)發(fā)生事故的煤氣管道情況

　　煤氣管道于 2015年 2月 28日開工建設(shè)， 5月 23日投入運(yùn)行，用于輸送富凱公司和廣富集團(tuán)煉鋼二廠的轉(zhuǎn)爐煤氣，供給富凱公司 15噸燃?xì)忮仩t和廣富集團(tuán)軋鋼三車間、煉鋼烤包、發(fā)電廠作為燃料使用。

　　1.轉(zhuǎn)爐煤氣主要成分及一氧化碳含量。轉(zhuǎn)爐煤氣是無色、無味、高毒的易燃易爆氣體，主要成分為一氧化碳、二氧化碳、氮、氫和微量氧，比重 1.05(大于空氣比重)，著火溫度 530℃，爆炸極限 18%~83%。據(jù)廣富集團(tuán)分析化驗(yàn)， 2015年 11月以來，煉鋼二廠轉(zhuǎn)爐煤氣的一氧化碳含量為 55~57%。另外，廣富集團(tuán)煉鋼一次凈化系統(tǒng)采用濕法除塵，煤氣中帶有較多水分。

　　2.煤氣管道主要參數(shù)和運(yùn)行工藝。富凱公司煤氣管道的管徑為 DN1800毫米，長度為 1900米，設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力約 8000Pa，實(shí)際運(yùn)行壓力約 4000Pa。管道末端與富凱公司轉(zhuǎn)爐和 15噸鍋爐相連，始端以靠近廣富集團(tuán)煉鋼二廠的第一個(gè)眼鏡閥組為界、接入煉鋼二廠煤氣管道，兩個(gè)單位的煤氣管道共用一座 10萬立方米威金斯轉(zhuǎn)爐煤氣柜。富凱公司 15噸燃?xì)忮仩t所用煤氣，在正常生產(chǎn)時(shí)主要由其轉(zhuǎn)爐( 1#煉鋼)直接供給，在其轉(zhuǎn)爐停產(chǎn)后主要由煉鋼二廠轉(zhuǎn)爐( 2#煉鋼)直接供給，直供煤氣均未經(jīng)過煤氣柜系統(tǒng)混勻穩(wěn)壓;受冶煉周期影響，當(dāng)轉(zhuǎn)爐煤氣均不回收、煤氣主管道壓力低于煤氣柜壓力時(shí)，鍋爐所用煤氣由煤氣柜進(jìn)口反送入煤氣主管道補(bǔ)充供給 (見圖 2)。

　　3.事故發(fā)生區(qū)域煤氣管道的附屬設(shè)施。事故發(fā)生區(qū)域，煤氣管道沿北側(cè)循環(huán)水池、水泵房配電室房頂敷設(shè)，至西側(cè)沿棒材廠房向南延伸，通往煤氣加壓站及鍋爐房。該段管道的主要附屬設(shè)施有 2#煤氣排水器、 DN1800毫米眼鏡閥組、 1#煤氣排水器、 DN200毫米排灰閥組、風(fēng)機(jī)房煤氣管道 U型水封。其中， 1#排水器設(shè)置在棒材廠房東墻(正對(duì)北側(cè)通道)的煤氣管道下方， DN200毫米排灰閥組在 1#排水器南鄰。

　　圖 2.煤氣管道流向示意圖

　　4.工程項(xiàng)目有關(guān)審批和設(shè)計(jì)、施工、工程監(jiān)理情況

　　富凱公司煤氣管道沒有履行項(xiàng)目立項(xiàng)、工程建設(shè)、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、消防等方面的審批手續(xù)，未經(jīng)具備相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì)和工程監(jiān)理，施工安裝由鄒平縣青陽鎮(zhèn)居民李玉良冒用山東福源設(shè)備安裝有限公司資質(zhì)進(jìn)行。

　　(四)事故現(xiàn)場人員情況

　　事故發(fā)生前，已停產(chǎn)的富凱公司正進(jìn)行連鑄機(jī)改造前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。事故發(fā)生當(dāng)天，共有 62人在崗，主要為電工、維修工、連鑄工及值班員工;另外，廣富集團(tuán)技術(shù)中心大樓、優(yōu)特鋼車間水泵房內(nèi)，還有部分廣富集團(tuán)的員工。事故發(fā)生時(shí)，正值部分員工完成承包工作(企業(yè)實(shí)行崗位承包制，完成承包工作即可下班)，經(jīng)由事故發(fā)生區(qū)域的北側(cè)通道下班出廠。

　　二、事故發(fā)生經(jīng)過和應(yīng)急處置情況

　　(一)事故發(fā)生經(jīng)過

　　富凱公司煤氣管道 2015年 5月 23日投入使用后，運(yùn)行基本正常。 11月 20日，富凱公司轉(zhuǎn)爐( 1#煉鋼)停產(chǎn)后， 15噸燃?xì)忮仩t繼續(xù)運(yùn)行，所用煤氣由廣富集團(tuán)煉鋼二廠轉(zhuǎn)爐( 2#煉鋼)供給。事故發(fā)生前，企業(yè)巡檢人員未發(fā)現(xiàn)煤氣輸送相關(guān)設(shè)備和管道運(yùn)行的異?，F(xiàn)象。 11月 29日 17時(shí)開始，企業(yè)員工陸續(xù)下班，部分員工經(jīng)由事故發(fā)生區(qū)域的通道離開。 17時(shí) 15分開始，事故發(fā)生區(qū)域光線逐漸昏暗直至漆黑。 17時(shí) 40分許，煤氣管道內(nèi)煤氣突然泄漏，隨西北風(fēng)向東南方向擴(kuò)散，致使下班后路經(jīng)北側(cè)

　　通道的 9名企業(yè)員工(含 2名廣富集團(tuán)優(yōu)特鋼車間員工)，以及優(yōu)特鋼車間水處理操作室正在值班的 1名企業(yè)員工中毒死亡，廣富集團(tuán)技術(shù)中心大樓一層化驗(yàn)室內(nèi) 6名質(zhì)檢員、化驗(yàn)室西門外 1名物料管理員中毒受傷。

　　(二)應(yīng)急處置情況

　　11月 29日 17時(shí) 41分，富凱公司一名員工發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生區(qū)域有人倒伏在地、煤氣可能泄漏后，企業(yè)立即開展自救，先后關(guān)閉蝶閥和盲板閥切斷煤氣來源、進(jìn)入現(xiàn)場搜救人員、送往職工醫(yī)院進(jìn)行急救; 18時(shí) 09分，撥打 120報(bào)警，將中毒人員送往鄒平縣人民醫(yī)院和解放軍第 148醫(yī)院救治。 18時(shí) 52分開始，接到事故報(bào)告后，鄒平縣委、縣政府及其公安、消防、衛(wèi)計(jì)、環(huán)保、經(jīng)信、安監(jiān)等部門和青陽鎮(zhèn)黨委、政府負(fù)責(zé)人員陸續(xù)趕赴事故現(xiàn)場，啟動(dòng)應(yīng)急救援預(yù)案，設(shè)立綜合協(xié)調(diào)、現(xiàn)場處置、傷員救治、善后處理、社會(huì)穩(wěn)控 5個(gè)工作組，全面開展救援工作。 21時(shí) 10分左右，濱州市委、市政府及其有關(guān)部門陸續(xù)趕到事故現(xiàn)場，部署開展事故搶救、傷員救治及善后處理等工作。 30日 1時(shí) 50分左右，先后有 10名中毒人員經(jīng)搶救無效死亡。經(jīng)鄒平縣環(huán)保局檢測， 30日 0時(shí) 43分開始事故現(xiàn)場空氣環(huán)境中煤氣濃度降至 2.0ppm，符合安全要求。經(jīng)鄒平縣各級(jí)黨委、政府組織安撫，至 12月 6日事故遇難者善后工作順利完成。經(jīng)濱州市、鄒平縣衛(wèi)生部門和有關(guān)醫(yī)院組織搶救，至 2016年 1月 12日， 6名輕傷人員先后治愈出院， 1名重傷人員轉(zhuǎn)入普通神經(jīng)內(nèi)

　　科繼續(xù)治療、病情穩(wěn)定?？偟目?，這次事故現(xiàn)場處置工作有序有效，沒有發(fā)生次生事故和社會(huì)穩(wěn)定事件。事故發(fā)生后，企業(yè)應(yīng)急響應(yīng)迅速，及時(shí)組織開展自救、控制事故擴(kuò)大;各級(jí)政府及有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)接報(bào)后，迅速組織協(xié)調(diào)各方面力量，科學(xué)施救，穩(wěn)妥處置，全力做好傷員救治、環(huán)境監(jiān)測、現(xiàn)場清理、善后安撫等工作。但是，也暴露出企業(yè)應(yīng)急工作基礎(chǔ)薄弱，員工應(yīng)急意識(shí)和自救能力亟待提高等問題。

　　(三)管道內(nèi)剩余煤氣處置情況

　　事故發(fā)生后，煤氣管道中剩余煤氣約 4800立方米，在泄漏原因查明前有可能再次發(fā)生泄漏。事故調(diào)查組會(huì)同濱州市、鄒平縣相關(guān)部門和事故企業(yè)有關(guān)人員，共同制訂了管道內(nèi)剩余煤氣的處置方案，從 11月 30日 22時(shí)開始，采取對(duì)管道充氮?dú)?、高空排放煤氣等措施置換管道中的煤氣，到 12月 2日 6時(shí) 30分止，煤氣管網(wǎng)盲端取樣檢測管道內(nèi)煤氣濃度為 43ppm，達(dá)到置換安全要求，有效防止了次生災(zāi)害發(fā)生。

　　三、事故原因和性質(zhì)

　　(一)直接原因

　　1#排水器存在安全缺陷，未按規(guī)定設(shè)置水封檢查管頭，不能檢查水封水位，在頂部放散管閥門關(guān)閉后，排水器桶體腔內(nèi)水封上部形成密閉空間。煤氣輸送工藝存在安全缺陷，轉(zhuǎn)爐煤氣直接供給鍋爐使用，未經(jīng)煤氣柜系統(tǒng)穩(wěn)壓、緩沖和混勻成分，煤氣管網(wǎng)壓力頻繁波動(dòng)。在煤氣管道運(yùn)行過程中，排水器桶體腔和落水

　　管、溢流管內(nèi)的水伴隨煤氣管網(wǎng)的壓力波動(dòng)呈現(xiàn)波動(dòng)性擺動(dòng)，煤氣冷凝水通過落水管大量降落時(shí)，水中夾帶的部分煤氣氣泡析出后進(jìn)入密閉空間;隨著上部密閉空間氣體(含空氣、煤氣)體積不斷增加，下部水從溢流管口被排出后水位不斷降低，直至有效水封水位持續(xù)下降，水封被煤氣壓力瞬間擊穿，管道內(nèi)煤氣通過排水器溢流管口大量泄漏。此外，事故發(fā)生當(dāng)晚，事故現(xiàn)場大霧天氣、能見度低、氣壓低、風(fēng)速低、地勢低，導(dǎo)致煤氣泄漏后在下風(fēng)向大量擴(kuò)散積聚，造成下班后路經(jīng)廠區(qū)北側(cè)通道和附近崗位正在上班的企業(yè)職工中毒傷亡。

　　1.煤氣泄漏點(diǎn)

　　煤氣管道的 1#排水器位于事故發(fā)生區(qū)域的上風(fēng)向，與人員在北側(cè)通道內(nèi)中毒倒地位置的距離，近端約 30米，遠(yuǎn)端約 85米。 11月 30日晚，在處置管道內(nèi)剩余煤氣過程中，當(dāng)煤氣管道充壓至 1300pa時(shí)，企業(yè)巡檢人員用便攜式一氧化碳檢測報(bào)警儀(量程為 0~1000 ppm)檢查發(fā)現(xiàn)， 1#排水器溢流口的一氧化碳濃度超出 1000ppm，說明該排水器水封已被擊穿(之后巡檢人員用附近水源注滿了排水器，致使無法勘查事發(fā)時(shí)的實(shí)際水封高度)。因此，確定 1#排水器是該起事故的煤氣泄漏點(diǎn)。

　　經(jīng)現(xiàn)場勘查和對(duì)位于 1#排水器南側(cè)的排灰閥組閥門(閥蓋開裂)進(jìn)行失效分析鑒定，排除了排灰閥組、 2#排水器、眼鏡閥組( DN1800毫米)、風(fēng)機(jī)房煤氣管道 U型水封、煤氣管道本體以及人為破壞等引發(fā)泄漏的因素。

　　2.煤氣泄漏原因分析

　　1#排水器為單室結(jié)構(gòu)、碳鋼材質(zhì)，有效水封高度 1360毫米，存在以下主要安全缺陷：一是沒有按照《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》(GB6222)設(shè)置水封檢查管頭，不能檢查排水器的水封水位。二是頂部設(shè)置的放散管( DN50毫米，管口高 4米，用于排放排水器內(nèi)可能溢出的煤氣)閥門平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，溢流管( DN80毫米)入口插入水封底部，自動(dòng)補(bǔ)水管(未連接自動(dòng)補(bǔ)水裝置)閥門關(guān)閉，在排水器注滿水后，桶體腔內(nèi)水封上部與外界大氣隔絕，形成了密閉空間，當(dāng)排水器內(nèi)水位下降時(shí)，人工補(bǔ)水或者冷凝水的自然補(bǔ)充均不能起到補(bǔ)水的作用(見圖 3)。經(jīng)現(xiàn)場勘查和詢問取證，該排水器投用以來，一直沒有檢查水封水位，沒有進(jìn)行人工補(bǔ)水，也沒有進(jìn)行檢維修和清污;事故發(fā)生前，未發(fā)現(xiàn)排水器存在著本體滲漏及內(nèi)部低溫凍結(jié)等問題;事故發(fā)生后，打開排水器頂蓋勘查發(fā)現(xiàn)，底部沒有沉積污泥，落水管、溢流管也無腐蝕破損。

　　圖 3.排水器結(jié)構(gòu)圖

　　13

　　富凱公司 15噸燃?xì)忮仩t所用煤氣由其轉(zhuǎn)爐或廣富集團(tuán)煉鋼二廠轉(zhuǎn)爐直接供給、煤氣柜間歇補(bǔ)充的輸送工藝，存在著轉(zhuǎn)爐煤氣未經(jīng)煤氣柜系統(tǒng)穩(wěn)壓、緩沖和混勻成分，煤氣管網(wǎng)壓力頻繁波動(dòng)(受冶煉周期影響，約 30分鐘左右波動(dòng)一次)的安全缺陷。由于無現(xiàn)場壓力檢測相關(guān)記錄，經(jīng)調(diào)查轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)進(jìn)口和出口壓力、煤氣柜進(jìn)口主管壓力、鍋爐煤氣壓力、鍋爐前煤氣加壓機(jī)壓力以及相關(guān)溫度、流量等工藝參數(shù)，分析確定 1#排水器位置煤氣管網(wǎng)的正常運(yùn)行壓力為 4000Pa左右，壓力波動(dòng)值約為最小 3000 Pa、最大 6000Pa，煤氣管道運(yùn)行過程中無超壓現(xiàn)象。另外，轉(zhuǎn)爐煤氣采用濕法除塵、含有較多水分， 5月 23日煤氣管道投用后，鍋爐所用煤氣由富凱公司轉(zhuǎn)爐供給， 1#排水器處于管道流向始端，接收的冷凝水量較多; 11月 20日富凱公司轉(zhuǎn)爐停產(chǎn)后，鍋爐所用煤氣由廣富集團(tuán)煉鋼二廠轉(zhuǎn)爐供給， 1#排水器處于管道流向末端，接收的冷凝水量較少。

　　在煤氣管道運(yùn)行過程中，伴隨煤氣管網(wǎng)的壓力波動(dòng)， 1#排水器落水管內(nèi)初始水位最高時(shí)可達(dá) 1060毫米、最低時(shí)可達(dá) 760毫米(分別對(duì)應(yīng)于煤氣壓力最小 3000 Pa、最大 6000Pa)，落水管內(nèi)水位的頻繁波動(dòng)，造成桶體腔和落水管、溢流管的水呈現(xiàn)波動(dòng)性擺動(dòng)。受煤氣管道存在的高低位差、閥門和管件局部阻力等因素影響，煤氣冷凝水在管道底部聚集分布不均勻，存在某些時(shí)刻大量冷凝水從管道底部(距排水器頂蓋高度約 1.8米)瞬間流入排水器落水管的現(xiàn)象。大量冷凝水降落時(shí)產(chǎn)生重力勢能，沖擊落

　　水管內(nèi)的液面形成水花和氣泡，轉(zhuǎn)化為動(dòng)能后使大量夾帶氣泡的冷凝水沉入落水管下端水中，之后部分氣泡與水分離返回煤氣管道，部分氣泡則在落水管內(nèi)水位較低時(shí)隨冷凝水流入桶體腔內(nèi)，析出后進(jìn)入水封上部的密閉空間。經(jīng)打開排水器頂蓋、對(duì)冷凝水降落效應(yīng)進(jìn)行常壓和水面靜態(tài)的模擬試驗(yàn)，證實(shí)當(dāng)落水管內(nèi)水位在 760毫米左右、且冷凝水量較大時(shí)，有較多氣泡在桶體腔內(nèi)上浮(見圖 4);水位分別在 400和 200毫米、且冷凝水量較少時(shí)，也能見桶體腔內(nèi)有大量氣泡上浮。

　　根據(jù)能量守恒關(guān)系，一定質(zhì)量的冷凝水降落產(chǎn)生的重力勢能等于排出落水管內(nèi)原有水柱所需勢能：

　　12

　　mgH T ?

　　?gAH 3

　　2

　　式中： m為一次落水質(zhì)量( kg);g為重力系數(shù); HT為煤氣管道底部距排水器落水管液面的高度( m);ρ為水的密度(kg/m3);A為落水管截面積( m2);H3為最高煤氣壓力時(shí)落水管內(nèi)的水位高度。

　　計(jì)算得到：

　　1 ?

　　?1000 ??0.147 2 ?0.76 2

　　24

　　m ??1.86

　　kg

　　1.8 ?1.6 ? 0.76

　　式中：排水器頂部上至煤氣管道底部為 1.8米、下至落水管底端為 1.6米，落水管內(nèi)徑為 0.147米、水柱高度為 0.76米。

　　如不考慮冷凝水降落過程中存在的勢能與動(dòng)能轉(zhuǎn)換、落水管內(nèi)壁摩擦等能量損耗因素，當(dāng)水的質(zhì)量達(dá) 1.86千克、且從煤氣管道的底部一次性降落時(shí)，即可將落水管內(nèi)原有的水(水柱高

　　0.76米)沖入排水器桶體腔內(nèi)，也能使大量煤氣氣泡穿過落水管內(nèi)的水柱后進(jìn)入桶體腔內(nèi)上浮。

　　圖 4排水器模擬試驗(yàn)圖

　　根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：

　　pV=nRT式中： P為氣體壓力; V為氣體體積; n為氣體的物質(zhì)的量; R為通用氣體常數(shù); T為熱力學(xué)溫度。在排水器初始狀態(tài)，以落水管底端為基準(zhǔn)，桶體腔下部水位高度為 1360毫米，上部氣腔高度為 240毫米，氣體壓力為 P0

　　(與外界大氣壓持平)。假設(shè)上部氣腔內(nèi)原有氣體的量為 n摩爾，當(dāng)有氣泡上浮時(shí)，氣體的增量為 ?n摩爾，則在氣體的體積、溫度和通用氣體常數(shù)不變的情況下，氣體的壓力會(huì)增加 ?P達(dá)到 P1;從而造成氣液界面壓力平衡被打破，引起下部水有一部分從溢流管口排出，之后達(dá)到新的平衡，此時(shí)上部氣腔的氣體壓力為 P2。 P2小于 P1、大于 P0，其相對(duì)于 P0的增量 ? P1引起桶體腔下部水位高度下降了 H1。由于煤氣冷凝水不定時(shí)的通過落水管降落，水夾帶的煤氣氣泡析出后不斷聚集在桶體腔上部氣腔內(nèi)，如此反復(fù)，造成上部氣腔的氣體壓力越來越大，下部水位高度越來越小。在煤氣管網(wǎng)壓力無波動(dòng)、煤氣氣泡析出上浮速率恒定的理想狀態(tài)下，可出現(xiàn)水封被擊穿前的臨界狀態(tài)，即：排水器桶體腔下部水位高度下降 1360毫米(水封水位為 0)、氣體壓力增加 13600 Pa，落水管內(nèi)水位高度為 760毫米(對(duì)應(yīng)于煤氣壓力 6000Pa)，溢流管內(nèi)水位高度為 1360毫米(見圖 5)。

　　由于煤氣管網(wǎng)壓力的頻繁波動(dòng)以及排水器內(nèi)水的波動(dòng)性擺動(dòng)，在接近臨界狀態(tài)時(shí)，當(dāng)一定數(shù)量的氣泡上浮到桶體腔上部的

　　密閉空間后，氣體壓力增大、體積膨脹，將使部分氣體伴隨水位的升降進(jìn)入落水管和溢流管內(nèi)，與往返流動(dòng)的水產(chǎn)生氣液混流，形成的氣液混合物使落水管和溢流管內(nèi)水封密度減小，更多氣泡容易穿過落水管進(jìn)入桶體腔內(nèi)，部分氣液混合物涌出溢流管口，經(jīng)過數(shù)次壓力平衡后，排水器桶體腔、落水管和溢流管內(nèi)的有效水封水位不夠，不能有效封堵氣體，直至被煤氣壓力瞬間擊穿，管道內(nèi)煤氣通過排水器溢流管口大量泄漏。

　　圖 5排水器水封水位變化示意圖(尺寸單位：mm)

　　3.煤氣泄漏量及擴(kuò)散區(qū)域

　　根據(jù)企業(yè)應(yīng)急處置情況和門衛(wèi)監(jiān)控錄像等綜合判斷， 1#排水器煤氣泄漏時(shí)間約為 40分鐘。煤氣出流屬于淹沒出流，參照空氣淹沒出流，按照煤氣壓力 4000Pa、密度( 0℃) 0.9kg/Nm3等參數(shù)估算，從溢流管口( DN80毫米)泄漏的煤氣流量約為 1266立方米/時(shí)，泄漏量約為 844立方米。

　　從鄒平縣氣象局提供的氣象資料可以看出，事發(fā)當(dāng)天和事故發(fā)生時(shí)段，事故現(xiàn)場大霧天氣、能見度低、氣溫低、氣壓低、風(fēng)速低、風(fēng)向西北 (見表 1)。

　　日期平均氣溫( ℃)最高氣溫( ℃)最低氣溫( ℃相對(duì)濕度( %)最小相對(duì)濕度( %)露點(diǎn)溫度( ℃)水氣壓( hpa)

　　11.29 0.7 4.1 1.8 87 69 1.4 5.5

　　29日 17時(shí) 2.6 3.5 2.6 82 77 0.2 6.0

　　29日 18時(shí) 1.8 2.6 1.8 85 82 0.4 5.9

　　日期最大風(fēng)向( °)最大風(fēng)速( m/s)極大風(fēng)向( °)極大風(fēng)速( m/s)降水 (mm)日照 (h)本站氣壓( hpa)

　　11.29 319 3.8 323 6.6無 0 1020.8

　　29日 17時(shí) 308 2.0 313 3.1無 0 1020.6

　　29日 18時(shí) 300 1.8 305 2.8無 0 1020.2

　　表 1.事故現(xiàn)場氣象要素列表