江蘇某化工有限公司“8.23”檢修作業燃爆事故
1)事故概況
2013年8月21日至23日,江蘇某化工有限公司亞磷酸二甲酯車間按計劃停產檢修,對氯甲烷回收裝置中的硫酸管道、泵機等設備和管道檢修更換。23日16時18分,檢修承包方某建設集團有限公司安裝工李某在管道動火作業(氣割)時,硫酸中間罐突然爆炸、物料(稀硫酸、氯甲烷)四溢后起火,導致天力公司檢修輔助工張某因爆炸氣浪沖倒在地未能逃離、當場死亡,其他人員逃離現場,其中4人被飛濺的稀硫酸灼傷。
事故發生后,市、區安監、環保、消防、公安等部門及當地政府相關人員立即啟動應急預案、趕赴現場進行事故應急救援;16時40分火勢撲滅,事故主要局限于檢修范圍,未造成其它車間、設施嚴重影響。
2)事故經過
經現場勘查,查閱相關人員的詢問筆錄以及現場監控視頻錄像,事故過程分析如下:
①8月23日上午10:44時,建設公司施工人員江某將設置在稀酸罐(容積5m3,臥式,PP材質,內存75%硫酸2t)罐頂接口法蘭的盲板抽出,著手安裝預制的管段(酸泵與稀酸罐之間的管道)。
②23日16:08時左右,建設公司施工人員王某在稀酸罐與濃酸罐之間連接管道上焊接取樣口,現場情況未發現異常。
③23日16:12時左右,江蘇某化工有限公司韓某啟動硫酸泵,將98%硫酸原料罐向濃酸罐打料,但原料罐出口閥門未開啟。泵運轉直至事故發生時。
④23日16:16時左右,公司員工陳某關閉了稀酸罐與濃酸罐上的放空閥。
⑤23日16:18時左右,建設公司焊工李某在濃酸罐出口閥彎頭接管,管道稍長幾公分即動火切割,隨即稀酸罐發生爆炸,然后物料四溢并起火。
3)事故原因分析
(1)事故直接原因
①爆炸性氣體環境的形成
a.氯甲烷的理化特性及燃爆特性
氯甲烷分子式:CH3Cl;危規號:23040,UN號:1063;
相對分子質量:50.49;外觀與性狀:無色氣體,具有醚樣的微甜氣味;沸點(℃):-23.7,相對密度(空氣=1):1.78;
燃燒熱(KJ/mol):685.5,燃燒(分解)產物:一氧化碳、二氧化碳、氯化氫、光氣;燃燒性:易燃,引燃溫度(℃):632;
爆炸下限(%):7.0,爆炸上限(%):19.0
b.事故時動火點可燃氣體的來源及稀酸罐內爆炸性氣體的形成
經查實,氯甲烷回收裝置檢修前,未對系統進行物料清理清洗、吹掃置換以及檢測分析。稀酸罐(容積5m3)內存有75%硫酸約2t,氯甲烷回收系統內存在氯甲烷,其主要為:稀酸罐及濃酸罐內液面以上的氣相空間、稀酸罐中75%硫酸液體對氯甲烷的溶解度約為0.25g/g,此外,還有堿洗塔、稀酸塔、濃酸塔、冷凝器以及相連的管道系統中也存在有氯甲烷。
檢修第三天即23日10:44時,施工人員拆除盲板,同時新安裝的管道閥門均處于開啟狀態,改變了檢修部位與系統隔離的狀態,形成了檢修部位與系統連通,逐步為形成爆炸性氣體環境創造了客觀條件。
根據事故現場監控視頻錄像,23日10:44時,施工人員拆除盲板后至事故發生期間,現場間斷性有多次動火作業,其中包括16:08時在取樣口的電焊作業。
根據事故調查,16:12時左右啟動原料罐硫酸泵,因原料罐出口閥門未開啟,硫酸泵空運轉吸入空氣,空氣鼓入系統;16:16時關閉了稀酸罐與濃酸罐上的放空閥,空氣與氯甲烷在系統內混合(氯甲烷爆炸極限7.0%~19.0%),為形成爆炸性氣體環境提供了必要條件。
由此,10:44時拆除盲板(包括安裝閥門開啟狀態),16:12時啟動硫酸泵吸入空氣,16:16時關閉放空閥,以及16:18時濃酸罐出口閥接管動火,這些關鍵點系統地提供了爆炸“三要素”:可燃物(氯甲烷),助燃物(空氣),點火能(乙炔-氧氣割),直至爆炸。
c.爆炸能量評估
計算稀酸罐氣相空間中氯甲烷的存在量約為:8.79kg
則氯甲烷的TNT當量計算結果為:WTNT =α*Wf*Qf /QTNT= 1.05kg
(注:上述計算不包括稀酸液相溶解氯甲烷的量)
d.稀酸罐爆炸后2t稀酸溢出溶解氣體氯甲烷的燃燒,又引燃了現場可燃物(塑料管道、塑料零部件、塑料窗框等),燃燒持續了約20分鐘。
②事故點火能
乙炔-氧氣割時溫度可達3000℃以上,氯甲烷的引燃溫度為632℃,因此足以引燃、引發爆燃事故。由于稀酸罐與焊割點之間的連接管道上閥門均開啟,且無任何阻火設施,焊割點引燃的氯甲烷火焰沿管道回火至稀酸罐內,造成稀酸罐內氯甲烷爆炸性混合氣體的爆炸。
③結論
事故直接原因:由于抽除了盲板,檢修部位與系統連通,啟動濃硫酸泵、關閉放空閥,致使動火點氯甲烷濃度達到了爆炸極限,乙炔-氧切割管道動火作業引燃了管道中的氯甲烷,回火至稀酸罐內氯甲烷與空氣的混合物發生化學爆炸。
(2)事故間接原因
①動火作業管理違反AQ3022-2008《化學品生產單位動火作業安全規范》的要求,發包方未對系統進行物料清理清洗、吹掃置換以及檢測分析,對事故動火未辦理一級動火證。
②承包方抽堵盲板管理違反AQ3027-2008《化學品生產單位盲板抽堵作業安全規范》,盲板未掛牌未上鎖,脫離了盲板管理的過程控制,導致能量沒有始終隔離,導致過程失控、措施無效,成為檢修后期動火作業隱患。
③檢修前員工安全培訓、教育不到位,導致檢修作業不規范,作業交叉、交底不清、措施不清,釀成苦果。