【高见】包钢1·18爆炸事故要点信息梳理

20xx年x月x日星期x，欢迎收看第xxx期高见。

一、事故概况与现场梳理

1月18日下午3点05分，内蒙包钢西土钢板材厂发生重大事故。650立方米蒸汽蓄热罐爆炸，泄露400多吨超过200度的高温水，其中几十吨水闪蒸成十几万立方米蒸汽，冲击波与碎片毁伤了周边厂房。事故造成10人死亡，84人受伤，其中5人重症。发生事故的蒸汽蓄热罐大半个罐体被抛射到几百米高空，之后近百吨的残骸坠落在厂区南侧二甲亥村一处废铁回收站院中，水平飞行距离约1.8公里。

二、包钢历史与厂区布局

在梳理事故细节之前，我们先看事发场地背景。“一五”期间，苏联对我国援助156项工程，项目选址遵循苏联生产力均衡发展理论，兼顾国防安全需求与铁路交通枢纽区位，重点布局在中西部与东北地区。156项工程实际落地150个，其中5个在包头，包括两个热电站、两个机械厂以及包钢。

包钢是自治区工业的长子。由于当时自治区工业基础差，全国动员了40多个城市、727个单位支援包钢建设。其中鞍钢先后抽调了1600多名干部与技术人员，2600多名工人直接移交给包钢。包钢从1954年开始建设，在1959年顺利投产。当时周恩来总理出席了包钢一号高炉的出铁剪彩仪式。在包钢建设之前，包头第一产业占比超过七成；包钢投产后，直接把第二产业占比拉升到七成以上。之后几十年，包钢一直是包头的支柱企业。

包钢现有厂区总占地面积36平方公里，分为旧体系与新体系两大板块。这次发生事故的板材厂就在新体系。所谓新体系，就是包钢在“十二五”期间淘汰落后产能的同时，新建的钢铁联合生产项目。新体系从2012年3月开始建设，在2013年9月到2015年10月陆续投产，正好赶上国内新能源产业对西土功能材料的需求周期。包钢新体系有两座4150立容积的高炉，三台240吨转炉，出铁量显著高于下游工序的出钢量，要经常把铁水送到旧体系厂区进行消纳。通过对比多源信息，我在卫星图上粗略绘制了包钢新体系板块的功能分区，这起事故发生地点就在炼钢区。具体来看，这次发生爆炸的蓄热罐位于厂区边缘邻近炼钢车间的构筑物内。

三、爆炸威力与飞行轨迹

爆炸发生瞬间，一大半蓄热罐被炸飞，残骸落在二甲亥村一处废铁回收站的院子里。通过对比周边环境特征，可以确认落点的具体位置。与2022年卫星图相比，现场院子中央的下沉池规模有所扩大，下沉池可能是用来清洗金属废品的。从蓄热罐起爆点到残骸落点，直线距离已刚好1.8公里。这起事故不幸中的万幸是，近百吨蓄热罐残骸没有造成二次伤亡。事故发生时，废品站里没有人，而且蓄热罐残骸是以高仰角抛出的，避免了在飞行过程中与其他建筑物发生碰撞。

四、蒸汽蓄热器的作用与原理

钢铁厂设置蒸汽蓄热罐，是因为产汽与用汽功率不能直接匹配。包钢厂区蒸汽管网总长120公里，管网对接分散的用汽需求，需要保证稳定的蒸汽温度与供汽压强，而产汽端并不总是能够稳定输出蒸汽。以转炉炼钢为例，这是典型的间歇式生产流程。转炉产钢前要装入来自高炉的铁水与废钢，添加以白云石、石灰为主的造渣剂，之后是吹炼。包钢采用了顶底复吹工艺，在转炉上方用氧枪喷氧，对钢水进行脱碳脱硅，同时在炉底吹入氩气搅拌钢水。吹炼会产生含有烟气的高温炉气，高温炉气通过烟气管道进入余热锅炉，利用废热烧水产生蒸汽。转炉每次吹炼只有十几分钟，吹炼结束后，转炉要倾倒钢水、溅渣护炉，之后重新填料，然后才能再次吹炼。因此转炉与下游余热锅炉都是脉冲式产热产汽。为了向厂区管网稳定输送蒸汽，必须设置中继调压的蓄热储罐。储罐内同时储存蒸汽与水，炼钢炉下游蒸汽通过管线注入储罐，在水中冷凝放热，维持储罐存水温度的同时抬升罐内压强。储罐自身也有调节阀，维持罐内压强稳定，之后再通过减压减温装置向厂区管网输送蒸汽。过去钢铁厂常用卧式蓄热罐，罐体容积偏小而且占地空间大，所以最近几年，更节约用地的中大型球罐逐步得到推广。

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六、事故原因推测与技术分析

根据包钢子公司文献，新体系向厂区提供的是低压蒸汽，温度180到240度，压强0.35到0.55兆帕。但这说的是从蓄热罐向低压管线输送的蒸汽指标，转炉和余热锅炉向蓄热罐输送的是近中压蒸汽。根据蓄热罐供应商京诚科林的相关论文，该球罐壁厚52毫米，球罐自重148吨，充热压强2兆帕，放热压强1.3兆帕。罐内有多层管线与对应支架，顶部有被动、主动卸压阀，底部有维持液位的进水管和排水管。球罐阀门接管口都有备份冗余，通常不会因为单点失效而导致运行失控。

按照国标计算公式，可以估算该球罐最高允许工作压强接近3兆帕。在球罐自身不存在隐患的情况下，罐内压强迅速上升到接近9兆帕才有可能将罐体撑爆。罐体内部额定工况压强是2兆帕，上游蒸汽输入压强不会比这高出太多，不可能以接近9兆帕的压强注入蒸汽。当罐内压强显著超出正常区间时，蒸汽根本送不进去。当然，球罐内液体也可以发生液相膨胀，更容易导致球罐瞬间破裂。假定球罐液体充装率是80%，2兆帕饱和蒸汽对应的温度是212.4度，对应球罐内装了440多吨高温水。如果水温瞬间上升，水体膨胀压强上升，也可能会导致球罐爆裂。但440多吨水迅速升温，从520立方米膨胀到650立方米，压强上升到罐体破裂的临界值，需要升温近100度，所需热量远远超出了上游蒸汽的供热能力。

即便三台转炉同时开炉炼钢，同时向一个球罐进行换热，在理想换热情况下，也要连续生产两三个小时才能把罐内水温提升到撑爆罐体的程度。更何况，随着罐内存水升温到接近蒸汽温度，蒸汽根本没法继续对存水进行加热。当然，前面说的爆炸临界罐压是按照理想情况做的计算。实际情况是球罐靠几根支腿架空支撑，球罐内部还装了几百吨水，罐体在支腿支撑点附近肯定会有局部弯曲和剪切受力。此外，罐顶有阀门，罐底有接管管线，这些开口也会切割球壳，导致局部应力集中。在设计和施工时，这些区域都要做结构加强。相比于我们前面做的估算，球罐实际承压能力必然有所削减，但肯定不会按照数量级削减。而爆炸后的无人机画面显示，另一座球罐在翻倒后有持续泄露，说明爆炸前双球罐都在并网运行。而且另一个球罐在经受爆炸冲击与翻倒落地撞击后并没有发生破裂，这也从侧面说明爆炸不太可能是因为球罐内部经受了短时超压。

七、结构失效与管理隐患

罐体残骸也进一步验证了这一点。从现场拍摄画面中可以看到，罐顶开口安装阀门的区域并没有出现明显破损。从另一个画面的画面可以看到，罐体残骸边缘是内凹弧线，曲率走向基本一致，说明罐体破裂时，破裂线大体是沿着同一圈焊缝扩展。我建了个草模，标注了一下破裂线的大致位置。

南方周末在采访冶金工程师时，工程师给出了四类事故原因，包括仪表故障、卸压阀损坏、人为操作问题以及罐体局部质量隐患。关于人为操作问题，采访原文没有展开说，但不难猜，大概想说的就是在检修时有人手动关闭了阀门。也就是说，前三类事故原因都直接指向了罐内超压。但仪表故障不会影响卸压阀自动卸压，就算卸压阀出现故障，由于有备份阀门，也很难同时发生连锁失效。就算同时出现了人为因素将所有阀门关闭，由于罐壁比较厚，输入的蒸汽压强勉强接近中压，按照我们前面的估算，罐体也几乎不可能因为单纯的超压发生爆裂。所以我个人更倾向于第四类原因，也就是罐体局部结构失效。

从罐体残骸现场画面可以看到，除了水平方向的破裂带，还有一处明显的竖向破裂。破裂带交叉点有可能就是破裂的起始点。罐体内壁对应区域很可能还有支架的焊接点。这类特种设备一般设计寿命20年，检验合格还可以延长使用期限。事故储罐从建成投产到现在累计使用了12年，处于设计寿命中期，这很可能给检修作业带来了心理安全感，增加了潜在的漏检概率。此外，由于罐体较大，焊缝较多，很难全面进行探伤检验，往往都是抽检。而且罐内情况更难查验，如果检修工期再紧张一些，漏检率还会更高。我个人推测，事故过程可能是罐体早就出现了局部强度下降，或许是焊接时就有隐患，或许是在经年累月的使用期间发生的局部锈蚀老化。在事故发育阶段，薄弱区域受到管线进气扰动或者水锤作用，在局部动力载荷耦合的情况下发生破裂。随后焊缝失稳，裂口沿着环形焊缝迅速扩展，导致高温水泄露闪蒸爆炸。当然，这些都是我的个人猜测，具体事故分析要看后续的官方通报。

八、包钢安全管理现状

特种设备带病运行，乍一听有点匪夷所思，但如果结合旧闻一起看，似乎也不算奇怪。2022年前九个月，包钢连续发生了五起安全事故。当时应急部专门发文点名批评。我挑重点读一下：

长期以来，包钢集团未按要求单独设置安全管理机构，下属钢铁企业的专职安全管理人员配备数量不足，不能满足安全生产实际需要。包钢集团安全投入不足，历史欠账多，部分重要设备未开展周期性维护保养或低安全标准运行，整体安全生产风险偏高。自2016年以来，包钢集团下属的内蒙古包钢高炉股份有限公司已发生20起生产安全事故，造成28人死亡。2017年包钢集团制定了检维修作业安全确认管理办法，规定了现场监护、防护、确认等安全要求，但后来仍因检维修作业中监护缺失、安全防护确认不到位等造成多起事故。314事故后，包钢集团制定了35项整改措施，仍然是在原有安全管理制度上缝缝补补，缺少破釜沉舟、刮骨疗伤的决心，整改效果十分有限。包钢集团未研究过相关方安全能力和安全防护措施是否有效，对新模式、新业态下的BOT、BOO等项目存在的安全风险辨识不清，三个必须责任落实不到位。在2016年以来发生的20起生产安全事故中，涉及承包单位等相关方事故九起，占比45%，死亡17人，占比60.7%。包钢集团对相关方失管失控，存在安全生产责任一包了之、包而不管的错误思想，安全管理出现真空地带。

从更宏观的角度看，包钢安全管理薄弱与钢铁行业低潮期有关，也与包钢自身的经营状况有关。随着房地产与基建周期结束，上游冶金行业生产事故率有明显的走高趋势。应急部从2023年起开始专门发布冶金行业生产安全事故的年报。2023年，全国冶金行业发生生产安全事故83起，死亡94人。2024年发生事故78起，死亡95人。按理说，以钢铁厂的资产体量，就算突然行业转冷，也有足够的融资窗口。但在房地产与基建周期结束之前，国内钢铁厂就已经普遍在高杠杆运行了。从2011年到2015年底，钢材市场累计有50个月在下跌，随后就是大宗原燃料产品价格上涨。2017年钢材价格虽然出现了小高峰，但不少钢铁企业吨钢利润只有160元。在叠加环保改造的投资，钢铁厂普遍负债累累。包钢的债务问题尤其突出。衡量企业短期偿债压力可以看两个指标，一个是现金比例，一个是现金到期债务比。按照预警通统计口径，从2024年到2025年前三个季度，包钢现金比例从0.2倍下降到0.13倍，现金到期债务比从0.1倍下降到0.03倍。债务负担重，债务利息多，所以包钢报表中的财务费用占比较高。与同行业相比，包钢的经营压力更大。这是最近几年包钢事故率偏高的背景。

具体到这次发生事故的板材厂，去年8月刚刚完成转炉企划系统的相关改造招标。与此同时，板材厂还计划增设一个650立容积的球罐，在去年9月找包钢集团设计研究院做了设计，原计划在这个月底进行建设招标，结果爆炸事故把现有的两个球罐也给炸毁了。相关蒸汽蓄热系统升级改造，也可能是导致安全管理效率下降的一个间接因素。

好，本期节目到此结束，感谢各位收看，我们下期再见。