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连云港"7.23”气瓶连环爆炸事故案例分析

时间:2010年08月08日 17:57  来源:互联网  已被浏览369次  评论0

  连云港市东海县2004年7月23日下午5小时内先后发生了3起气瓶爆炸事故,笔者全过程参与了事故的调查,对其原因作了具体分析。

  1 3起事故的基本情况

  2004年7月23日13时50分左右,连云港新力源石英制品有限公司发生一起3只氢气瓶爆炸事故,事故造成2间平房倒塌,另有1间平房严重变形,墙体开裂,距爆炸地点60m上的房屋窗户的玻璃被震碎,事故中1人死亡;18时20分左右连云港东海县宏伟石英制品有限公司又发生一起2只氢气瓶爆炸事故,死亡1人,瓶组间炸塌;18时35分左右连云港鑫安石英制品有限公司再次发生一起3只氢气瓶爆炸事故,爆炸导致瓶组间隔墙倒塌,死亡2人,受伤2人,距爆炸地点60多m远处的房屋窗户的玻璃被震碎。

  2 对事故的调查

  调查组作了现场勘查和大量的调查工作。从现场勘查和调查中得到了如下信息:①瓶组间的建造均不规范:3家单位的瓶组间均为混砖结构,房屋的泄压面积均很小,瓶组没有可靠接地,而且都没有另设重瓶库和空瓶库,而是将待用重瓶和换下的空瓶直接堆放在瓶组间;②发生爆炸的气瓶数量多,3起事故共发生了8只气瓶爆炸;③爆炸均发生的换瓶(开瓶阀)过程中;④爆炸特征相似,8只气瓶均被炸为数块,气瓶残片断口形状相似,大部分断口与瓶壁呈45°,少部分呈90°。气瓶残片均未发现腐蚀、机械划伤、裂纹等缺陷,气瓶残片壁厚未见明显减薄;⑤爆炸气瓶无必然联系,尚能辨别基本信息的5只气瓶分属3家制造厂制造,制造日期各不相同;⑥气瓶的充装为同一单位。

  3 事故定性

  为了准确的分析事故原因,首先必须对事故进行定性,即确定爆炸属于物理性还是化学性爆炸。

  3.1初步分析

  由于物理爆炸和化学爆炸发生的机理不同,因而两者爆炸呈现不同的特征:①达到化学爆炸条件的气瓶,无论气瓶质量如何,均会发生爆炸,因此会表现出明显的共性特征,而物理爆炸通常会呈明显的个性特征。②所瓶发生物理爆炸一般不产生碎片或只产生少量碎片,而气瓶发生化学爆炸一般会产生碎片或碎片数量较多。③气瓶发生物理爆炸时,断口的撕裂方向一般和气瓶的轴向大体一致,而发生化学爆炸时,断口的撕裂方向一般呈无规则状态。④气瓶发生物理爆炸,气瓶残片一般有明显的塑性变形,而发生化学爆炸,气瓶残征一般塑性变形量较小。⑤物理爆炸的发生无特定阶段,而化学爆炸由于除了混合气体外,还必须有能量的输入,因而会发生在特定阶段。对照事故的调查情况,爆炸事故主要特征均和化学爆炸一般特征相吻合,而和物理爆炸特征不相符。因而通过事故特征得到的初步续结论是爆炸为化学性爆炸。

  3.2定性

  为了更好的确定事故的性质,我们对爆炸的5只气瓶(另3只气瓶是后来事故现场清理出来)残片进行了测厚,对其中3只气瓶(每个单位各一只)残片作了力学能和化学分析。

  对照GB13447-1992《无缝气瓶用钢坯》,发现3只气瓶材料的化学成分和力学性能均符合34Mn2V的要求(其中含碳量虽略低于标准0.30%~0.37%,但在分析允许误差范围内),因此可以认定爆炸的气瓶所选用的材料不存在问题。从测厚情况看,只有1号及5号气瓶各有一测点测出的壁厚略低于气瓶设计厚度,我们以实测的最小壁厚和实测的最低抗拉强度为依据,按照GB5099-1994《钢质无缝气瓶》作了强度校核,其理论爆破压力仍然超过了36MPa。8只不同制造单位、不同制造日期生产的合格气瓶在正常使用情况下(充装单位压缩机压缩最大压力不超过15MPa,充装中不可能严重超压)同时发生物理爆炸,显然是不可能的,通过分析可以确定“7.23”事故的是化学性爆炸。

  4 混气环节确定

  化学性爆炸的发生,说明氢气瓶混入了助燃气体,具体在哪个环节发生问题,需要进一步的取证和分析。

  4.1氢气生产流程

  该公司用电解食盐水的方法生产氢气,其化学反应方程式为:

  2NaCI+2H2O→2Na(OH)+H2↑+CI2↑

  该公司在电解槽出口和三合一合成炉入口设2个取样点,对氢气每班进行2次化验,另外每次开车前还有充装排前取样化验。

  4.2气体化验结果

  9月15日通过机械控制方式对剩余气瓶进行了取样,并作了气体成分分析,对第一个事故单位随机抽取的5只气瓶的气体化验结果是其中抽取的第二瓶中混有空气,其混入量超过50%,根据混入空气这一结果,我们认为混气不是发生在充装环节,越晚充装的气瓶存在问题的可能性越大,因此从第二个事故单位有针对性的抽取了5只气瓶,其化验结果是5瓶气均混入了空气。最后又有针对性抽取了第三个事故单位的3只气瓶进行化验,其结果3只气瓶的气体均混入了大量空气。

  4.3混气环节

  由于氢气中混入的是空气,这就排除了错充的可能。从调查情况看,事故发生前数日内,该公司制氢过程一直比较正常,氢气成分化验无异常情况。由于生产出的氢气还分别送至合成炉和氢气用户,而且其中1个用户也是石英制品生产,在事故发生前后,合成炉和氢气用户均无异常,这就排除生产环节混气的可能性。结合化验结果和分析来看,基本可以断定混气发生的压缩环节。

  5 事故原因

  5.1泄漏点的确定

  根据上述推断,调查组作了大量细致的调查,发现:该公司在充装被查封后,为了平衡氢气柜(浮桶式)的气量,从图2中安装b1、b2膜的2个缓冲罐之间的放空阀排气、8月1日左右,公司人员发现氢气柜下沉,关闭排空阀后,氢气柜仍然继续下沉,于是关闭这一管路上氢气柜出口的二次分配台上阀门,发现氢气柜开始上升。随后,公司对这一管路进行了检查,发现b1防爆膜已不见踪影,随即更换了防爆膜。根据这一情况,笔者推测事故发生前,防爆膜已经部分损坏,空气正是从此处进入系统,同时可以肯定当时防爆膜不会完全损坏,否则氢气柜早就会下沉。

  5.2负压形成

  该公司氢气柜的压力为4500Pa,通过2次分配台分两路送至压缩机,其中图2中上边一路(即管路防爆膜损坏这一路连有1号、2号2台压缩机,另一路连接3号压缩机,3台压缩机出口均连在同一氢气总管上。)2次分配台至压缩机的连接管为Φ89mm和Φ108mm混用,每台压缩机的额定压缩量为3.5m3/min。

  根据上述参数,从理论和经验上看,在正常情况下,即使防爆膜损坏,整个系统也不会形成负压,氢气将从损坏处外漏,而不是空气被吸入。为了证实这一点,对系统进行了试验,发现在3台压缩同时开启的情况下,压缩机进口处的压力几乎和氢气柜的压力相等。由于供气能力远远大于压缩机的压缩能力,证实了我们分析的准确性。在试验过程中还确定了系统不存在其它的泄漏点,同时发现2号压缩机3、4节压缩已不能正常进行。根据试验结果,笔者推断发生混气的时间,二次分配台上的阀门不可能是全开的,正是由于这一点,系统才形成了负压。根据上述推断而进行的深入调查表明:7月22日晚,供电部门对该公司进行了限电,为了保证工艺用电,约23点10分时,值班长在确认压缩机停止工作后,下令关闭了二次分配台通往压缩机管道上的2个常开阀门,而该公司通常做法仅仅是下指令要求压缩机停机并确认。由于种种原因,从23日大夜班(22日23:45至23日至7:45)开始至23日19时(此后压缩机未再运行过),通向1、2号压缩机的阀门没有被打开,而通向3号压缩机的阀门却被打开(24日该公司主管单位主要领导对该处阀门检查情况证实了这一点)。通向1、2号压缩机的阀门非正常关闭,正是系统形成负压的根本原因。

  5.3防爆膜损坏原因

  调查表明防爆膜实际上是由该公司用3mm普通石棉板制成,公司对防爆膜的更换、检查、材料的领用等均无章可循,防爆膜使用情况长期不明,加之缺少可靠的防雨措施,石棉板制成的防爆膜经长期使用后,其可靠性不可能得到保证,防爆膜开裂的现象在该公司曾多次发生过。就本次事故而言,笔者倾向于系统形成负压后,外压使防爆膜开裂,但也不排除防爆膜在负压形成前已开裂,负压加剧了防爆膜损坏的可能性。

  5.4事故原因

  在经过上述的分析和调查基础上,笔者得出了事故的最终原因:由于23日夜班压缩机工作时,二次分配台通向压缩机的管路上阀门被关闭,这一管路内形成了负压,防爆膜损坏后,大量空气从防爆膜处吸入,吸入的空气和3号机吸入的氢气在压缩机出口处的氢气总管内混合,并被充入氢气瓶,由于充装排有可靠接地,充装过程中没有发生爆炸。而使用单位在开瓶阀时,由于瓶组没有可靠接地,静电的聚集最终导致了爆炸事故的发生。

  6 经验教训

  6.1公司安全管理存在严重问题

  ①尽管规定经理层全面负责生产经营,但实际上董事长常常直接插手生产活动,导致生产管理混乱;②公司存在重生产,轻安全现象,为了省线,2003年没有进行一年一度的大修,而且2003年底大量减员重组后,对新到压缩工段的工人没有进行必要的安全知识培训(包括充装前检查和新上岗的充装操作人员均无证上岗);③公司的管理制度、操作规程不够全面,不能满足安全生产需要;④由于管理制度的不合理,导致车间对压缩工段的管理权限和管理力度远小于其它工段。

  6.2设备及系统存在不足

  ①防爆膜的防雨措施不可靠,防爆膜定期检查、更换不及时;②在压缩环节没有设置合理的取样点,也未在压缩环节对氢气进行定期化验;③由于压缩机入口处U型压力计未使用,无法监控压缩机入口处压力。

  6.3事故发生单位存在隐患(最专业的安全生产管理-风险世界网)

  事故发生单位的厂房没有正规设计,厂房的结构不够合理,没有足够的泄压面积,而且瓶组间的管道没有可靠接地,也没有单独设置实瓶库和空瓶库。

责任编辑:tingting

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