中級安全師

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案例59特大TNT爆炸事故

一、事故經(jīng)過

某年某月某日19：30，某省某廠TNT生產(chǎn)線硝化車間發(fā)生特大爆炸事故，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失。

TNT是一種烈性炸藥，由甲苯經(jīng)硝硫混酸硝化而成。硝化過程中存在著燃燒、爆炸、腐蝕、中毒4大危險。硝化反應(yīng)分為3個階段：一段硝化由甲苯硝化為一硝基甲苯(MNT)，用4臺硝化機(jī)并聯(lián)完成;二段硝化由一硝基甲苯硝化為二硝基甲苯(DNT)，用2臺硝化機(jī)并聯(lián)完成;三段硝化由二硝基甲苯硝化為三硝基甲苯(TNT)，用ll臺硝化機(jī)串聯(lián)起來完成?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下：

CH3C6H5+HNO3+(H2SO4)→CH3C6H4(NO2)+H2O

CH3C6H4(NO2)+HNO3+(H2SO4) →CH3C6H3(NO2)2+H2O

CH3C6H3(NO2)2+HNO3+(H2SO4) →CH3C6H2(NO2)3+H2O

三段硝化比二段硝化困難得多，不僅反應(yīng)時間長，需多臺硝化機(jī)串聯(lián)，而且硝硫混酸濃度高，并需控制在較高溫度下進(jìn)行，因而生產(chǎn)危險性大。這次特大爆炸事故就是從三段2號機(jī)分離器(代號為Ⅲ-2#)開始的。

發(fā)生事故的硝化車間由3個實(shí)際相連的廠房組成。中間為9 m×40 m×15 m的鋼筋混凝土3層建筑，屋頂為圓拱形;東西兩側(cè)分別為8 m×40 m和12 m×40 m的2個偏廈。硝化機(jī)多數(shù)布置在西偏廈內(nèi)，理化分析室布置在東偏廈內(nèi)。整個硝化車間位于高3 m、四周封閉的防爆土堤內(nèi)，工人只能從涵洞出入。爆炸事故發(fā)生后，硝化車問及其內(nèi)部40多臺設(shè)備蕩然無存，現(xiàn)場留下一個方圓約40 m、深7 m的鍋底形大坑，坑底積水深2.7 m.

爆炸不僅使本廠房被摧毀，而且使精制和包裝廠房、空壓站及分廠辦公室遭到嚴(yán)重破壞，相鄰分廠也受到嚴(yán)重影響。位于爆炸中心西側(cè)的三分廠、南側(cè)的五分廠、北側(cè)的六分廠和熱電廠里，凡距爆炸中心600m范圍內(nèi)的建筑物均遭嚴(yán)重破壞，1200m范圍內(nèi)的建筑物局部被破壞、門窗玻璃全被震碎，3000m范圍內(nèi)的門窗玻璃部分被震碎。在爆炸中心四周的近千棵樹木，或被沖擊波攔腰截斷，或被沖倒，或被削去半邊樹冠。

爆炸飛散物——殘墻斷壁和設(shè)備碎塊，大多被拋落在300 m半徑范圍內(nèi)，少數(shù)飛散物被拋落更遠(yuǎn)。例如，一根長800mm、直徑80mm的鋼軸被落至1685m處;一個數(shù)十噸重的鋼筋混凝土塊(原硝化廠房拱形屋頂?shù)臍埡?被拋落在東南方487m處，將埋在地下2m深處的直徑400mm鑄鐵管上水干線砸斷，水溢成河;一個數(shù)十千克重的水泥墻殘塊被拋到310m遠(yuǎn)并砸穿三分廠衛(wèi)生巾生產(chǎn)廠房的屋頂，將室內(nèi)2名女工砸成重傷。

據(jù)統(tǒng)計，這起事故死亡17人、重傷13人、輕傷94人;報廢建筑物約5萬㎡，嚴(yán)重破壞的有5.8萬㎡，一般破壞的有17.6萬㎡;設(shè)備損壞951臺(套)。直接經(jīng)濟(jì)損失2 266.6萬元。此外，由于停產(chǎn)和重建，間接損失更加巨大。

根據(jù)對生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)炸藥量的測算，并從建筑物破壞等級與沖擊波超壓的關(guān)系，以及爆炸坑形狀和大小進(jìn)行估算，確定這起事故爆炸的藥量約為40 t TNT當(dāng)量。

二、事故原因分析

1.事故原點(diǎn)

事故發(fā)生后，由企業(yè)主管部門、政府勞動部門和工會勞動保護(hù)部門等組成聯(lián)合調(diào)查組，對事故進(jìn)行調(diào)查。由于這起事故使原來的廠房和設(shè)備全被炸毀，現(xiàn)場已變成一個大而深的坑，且有積水。因而，盡管調(diào)查組專家反復(fù)勘察了事故現(xiàn)場，但找到的物證很少，儀表及記錄紙殘缺不全，這給確定事故原點(diǎn)和分析事故原因造成很大困難。好在當(dāng)班的34名工人中，有17名幸存。經(jīng)反復(fù)查詢，幸存者提供了發(fā)生事故前的生產(chǎn)情況和事故發(fā)生時的一些現(xiàn)象。調(diào)查組結(jié)合當(dāng)事人口述筆錄，查證了許多有關(guān)圖樣和資料，做了一些模擬試驗(yàn)，并從工藝技術(shù)、生產(chǎn)管理、設(shè)備狀況、原材料質(zhì)量、生產(chǎn)操作等方面，進(jìn)行了認(rèn)真的分析和討論，最終確定并證實(shí)了事故原點(diǎn)——最先發(fā)生燃燒爆炸的設(shè)備是Ⅲ-2#機(jī)分離器。主要依據(jù)是：

(1)當(dāng)事人口述：Ⅲ-2#機(jī)操作工自述，他于19：00從生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)取出硝化物和廢酸樣品。送到理化分析室;約19：15返回本崗位，發(fā)現(xiàn)Ⅲ-2#機(jī)分離器冒煙，就按規(guī)定打開

分離器雨淋裝置和硝化機(jī)冷卻水旁路閥進(jìn)行降溫，然后去儀表控制室找班長報告情況。

(2)班長證詞。班長承認(rèn)19：15左右Ⅲ-2#機(jī)操作工向他報告分離器冒煙，他帶領(lǐng)另2名工人來到硝化廠房，看到Ⅲ-2#機(jī)分離器冒煙很大，就指揮工人打開機(jī)前循環(huán)閥，加人濃硫酸，以進(jìn)一步降溫。但此措施沒有奏效，廠房內(nèi)已硝煙四起，煙氣嗆人，班長便和其他人退到廠房門口，接著就看見分離器沿口與上蓋之間向外噴火，他們心想“不好了”，便立即向防爆土堤外面跑去，剛出涵洞，身后“轟”地一聲就爆炸了。

(3)有關(guān)人員旁證。Ⅲ-2#機(jī)操作工證實(shí)，他于19：15從分析室送樣品回來，看到Ⅲ-2#機(jī)分離器冒煙，就走過去問Ⅲ-2#機(jī)操作工：“溫度高不高?”回答：“不太高。”他就回到本崗位。后來看到班長指揮幾個工人采取降溫抑煙措施。但硝煙越來越大，他就退到廠房外面，一看到著火，就從附近涵洞跑出防爆土堤。

(4)物證。從炸塌了的儀表控制室內(nèi)找到了一些綜合記錄殘片，經(jīng)補(bǔ)貼復(fù)原后顯示的數(shù)據(jù)證明，當(dāng)天19：00左右三段硝化機(jī)硝酸濃度過高。工藝規(guī)程規(guī)定，Ⅲ-2#機(jī)硝酸濃度為1.0%～3.5%，而記錄為7.9%;工藝規(guī)定III-4#至111-7#機(jī)硝酸濃度為2.0%～4.0%，而記錄上Ⅲ-5#機(jī)硝酸濃度為12.6%，高出工藝規(guī)定二三倍。這造成工藝混亂，最低凝固點(diǎn)前移，反應(yīng)最激烈的機(jī)臺為Ⅲ-2#機(jī)。這為Ⅲ-2#機(jī)最先冒煙、著火和爆炸提供了確鑿的物證。

(5)從爆坑形狀分析。從爆坑測繪圖可知，最深處等高線呈鞋底形，口部呈鴨梨形，其主軸線與硝化機(jī)布置主軸線呈大約50夾角，這說明起爆原點(diǎn)在三段硝化前幾臺機(jī)。根據(jù)工人所述冒煙、著火現(xiàn)象，確定為Ⅲ-2#機(jī)。它最先爆炸，其沖擊波使以后各機(jī)臺發(fā)生不同程度位移，隨即發(fā)生殉爆。盡管各機(jī)臺幾乎是同時爆炸的，但爆炸前有規(guī)則的位移使留下的爆坑呈傾斜狀態(tài)。

2.事故原因

調(diào)查組采用故障樹分析法查找事故原因，很見成效。專家們又把硝化過程中可能引發(fā)燃燒爆炸事故的條件按先后次序和因果關(guān)系繪成程序方框圖。它表明了導(dǎo)致事故的因素之間的邏輯關(guān)系。然后，逐項(xiàng)查明各種因素的狀態(tài)及影響程度，排除非相關(guān)因素，保留相關(guān)因素，并對相關(guān)因素進(jìn)一步探細(xì)查微，直至確認(rèn)引發(fā)事故的原因。

經(jīng)過對圖中因素逐項(xiàng)分析，排除了一些非相關(guān)因素，如冷卻蛇管漏水、冷卻水中斷或不足、攪拌器故障、儀表失靈、原料含雜質(zhì)等，留下少數(shù)相關(guān)因素，可理出兩條“事故因果鏈”，如下圖所示。

在第一條“事故因果鏈”中，關(guān)鍵是投料比不正確、工藝條件紊亂，是由硝酸濃度過高引起的。這時硝化反應(yīng)激烈，硝化機(jī)內(nèi)反應(yīng)不充分的反應(yīng)物被提升到分離器內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)。而分離器內(nèi)既無冷卻蛇管，又無攪拌裝置，容易造成硝化物局部過熱而分解、著火。經(jīng)調(diào)查，這起事故之前就有這種現(xiàn)象。事故當(dāng)日，白班生產(chǎn)已發(fā)現(xiàn)Ⅲ-6#、Ⅲ-7#機(jī)硝酸閥泄漏;二班于16：30接班后，由儀表工于17：00進(jìn)行了修理，但已漏人硝化系統(tǒng)中的硝酸使反應(yīng)液硝酸濃度過高，Ⅲ-2#機(jī)內(nèi)硝酸濃度達(dá)7.09%，比工藝規(guī)定的1%～3.5%高二三倍，這就導(dǎo)致工藝條件紊亂，局部高溫分解，最終可能引起硝化物著火、爆炸。

在第二條“事故因果鏈”中，關(guān)鍵是反應(yīng)液接觸意外可燃物，如機(jī)內(nèi)掉人油棉紗、潤滑油、橡膠手套或橡膠墊圈等，它們會與混酸中的硝酸發(fā)生強(qiáng)烈氧化反應(yīng)而冒煙、著火。經(jīng)仔細(xì)調(diào)查，這起事故前并無油棉紗等掉人。但進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在分離器沿口與上蓋之間的填料用的是不符合工藝規(guī)定的石棉繩，它與高溫、高濃度的硝酸混酸接觸，可能成為引發(fā)事故的火種。前面提到，工人為降溫抑煙，曾向機(jī)內(nèi)加了大量濃硫酸，這就使混酸與石棉繩的接觸機(jī)會增多。

關(guān)于不符合工藝規(guī)定的石棉繩問題，據(jù)查是某年某月設(shè)備大修時換上的?通常石棉繩是不可燃的，但從爆炸事故現(xiàn)場找到的石棉繩殘段和工序小庫房中剩下的石棉繩，均能用火柴點(diǎn)燃。經(jīng)省勞動安全衛(wèi)生檢測站分析檢驗(yàn)證明，這種石棉繩中只含有50%的石棉，其余為可燃纖維和油脂。為了證明此石棉繩與硝酸混酸的作用，調(diào)查組專門做了模擬試驗(yàn)，證明了此種石棉繩“與工藝規(guī)定濃度的硝硫混酸作用，反應(yīng)激烈，冒大量黃煙，溫度由110℃上升到1500C.使用這種石棉繩完全有可能引起硝化物著火”。而用符合工藝規(guī)定的石棉繩做對照試驗(yàn)，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。

調(diào)查組還找到了Ⅲ-2#機(jī)分離器起火后火勢蔓延擴(kuò)大的主要途徑：一是通過硝煙排煙管傳火，二是通過低矮的木屋面板傳火。

由著火而轉(zhuǎn)化為爆炸，主要是沒有及時采取緊急安全放料措施。按規(guī)定，硝化機(jī)應(yīng)有遙控、自動、手動3套安全放料裝置.以備萬一著火的緊急情況下能及時打開安全放料裝置，將物料放人安全水池。但這個廠是建廠時間早的老廠，工藝落后，設(shè)備陳舊.廠房低矮，生產(chǎn)自動化程度低，本質(zhì)安全條件差，硝化機(jī)上沒有自動安全放料裝置，著火后操作工和班長也沒有及時手動放料，以致由著火轉(zhuǎn)

（責(zé)任編輯：中大編輯）

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