危化企业管道爆炸原因分析

1、危化企业管道爆炸原因分析 1 事故情况 2008年 1月 25日，某公司计划临时停车检修一天。主要检修项 目包括污水处理风机电机安装、污水处理管道清理，变换预热交换器 更换，变换热水系统检查等，同时要求各分厂、车间利用停车检修机 会，自行安排消漏、清理项目。当日 8 时，该公司合成氨厂停车后， 造气工段职工开始检修，检修人员褚某等三人负责 4#炉放空阀阀前盲 肠管清灰作业， 8时 30分许，管道内煤灰清理完毕，褚某正在拧紧清 灰口防爆板螺丝，管道内突然发生爆炸，防爆板冲出打在正面作业的 褚某身上，褚某身体向后弹出 5 米，头部撞上墙壁严重受伤，当场死 亡。 该公司是一家老国有企业，主要生产碳酸

2、氢氨、工业液氨、 H2、 聚氨酯胶粘剂等产品。公司设有合成氨厂等 4 个分厂、生产部、销售 科、安环科等科室，合成氨厂是公司最大的分厂，下设造气等 5 个车 间，造气车间主要生产合成氨的主要原料半水煤气。因为原料、工艺 的原因，管道中常积有煤灰，只要有停炉的机会，造气工段操作工就 会实施清灰作业，一般情况下，清灰工作不单独列入检修项目中。 2008年 1月 9日该公司合成氨厂停车检修半天，操作工在事故发生点 进行过同样的清灰作业，未发生任何异常情况。 2 爆炸原因初步分析 爆炸发生时，煤气发生炉已按操作规程停炉， 2 个探火孔全敞 开，管道内可燃气体已被点燃，气柜进出口水封已封牢，管道放空阀

3、已打开，不存在管道超压发生物理爆炸情况。从本起事故来看，管道 内没有能产生爆炸的液、固相特性物质，只有可能是管道内存在易燃 易爆气体，在火种 (或高温 ) 的引发下发生爆炸，即爆炸性混合气体爆 炸。那么爆炸性混合气体从哪里来 ?爆炸过程又是怎样发生的呢 ? 3爆炸过程推论 3.1 造气工艺介绍。 该公司采用固定层间歇造气法制取半水煤气，以煤为原料，在高 温下空气和水蒸气交替地通入煤气发生炉，煤中的可燃物质转变为 H2、CO、CO2，通入空气的过程称为吹风，制得的煤气叫空气煤气 ; 通 入水蒸气的过程称为制气，制得的煤气叫水煤气 ; 空气煤气与水煤气的 混合物称为半水煤气，详见反应式 (1) 到

4、反应式 (8) 。正常生产状况下 半水煤气的主要成分为： H2、CO、CO2、N2及极少量的 CH4、 O2和微量 的 H2S。其中， H2、 CO、 CH4如与空气混合，达到爆炸极限，遇到明火 或获得发生爆炸的最小能量，即可发生爆炸。 主要反应式有： 2C+O2=2CO(1) C+O2=CO2(2) 2CO+O2=2CO2(3) CO2+C=2CO(4) C+2H2O=CO2+2H2(5) C+H2O=CO+H2(6) CO+H2O=CO2+H2(7) 主要副反应有： C+2H2=CH4(8) 3.2 临时停炉管道内气体成分分析。 该公司执行的临时停炉工艺操作在国内中小型合成氨厂是比较成 熟

5、的。空气在放空管牵引力作用下从打开的探火孔进入煤气发生炉， 由于空气过量，煤与空气反应大部分生成 CO2，少量的 CO经燃烧也变 成了 CO2。正常情况下管道内主要气体成分为 N2、 O2、CO2，几乎没有 易燃易爆气体。出现易燃易爆气体的主要原因有： (1) 炉口明火熄灭， 含碳物质不完全燃烧产生 CO;(2) 刚加入炉内燃料水分过高，入炉产生 煤气 ;(3) 蒸汽泄漏进入煤气发生炉生成水煤气 ;(4) 燃料挥发分含量 高，停炉时炉上温度偏低 ;(5) 煤气发生炉水夹套渗漏，水或进入炉内 生产水煤气。 3.3 相关事实证据。 (1) 爆炸事故发生后煤气发生炉处于明火熄灭状态。 (2) 当日

6、4#煤气发生炉加煤时间已超过半小时。 (3) 事后发现该煤气发生炉上蒸阀部分腐蚀，各蒸汽手轮阀处于开 启状态，总蒸排污阀处于关闭状态。 (4) 25 日停炉点火后，炉口火苗旺，炉上温度高。 (5) 事后 4#煤气发生炉水夹套经测试证明未发生泄漏。 (6) 放空管一般只在停炉时使用，放空阀阀前盲肠管内有大量煤 灰。 3.4 事故发生过程推论。 检修前， 4#煤气发生炉按规程停炉，在探火孔点火引燃炉子内可 燃气体， 2个探火孔全敞开，放空阀打开，探火孔与放空管成连通状 态，大量空气经牵引进入炉内，煤气发生炉燃烧很旺 ( 少量含碳物质不 完全燃烧产生的 CO和泄漏的水蒸汽与炽热的炭层反应生成的 H2

7、 被点 燃) 。褚某等三人将作业凳摆在防爆板 ( 放空阀阀前肓肠管处 ) 正前方， 旋松螺丝，拔出防爆板，进行清灰作业。防爆板被拔出后，因为阻力 小，放空管立即把这个刚打开的管道口变为进气口。与此同时，路途 遥远且阻力重重的探火孔空气通道变得不畅通起来，从探火孔进入的 空气量明显减少，炉火变小，炉温变低，最后 4#煤气发生炉炉口明火 熄灭，煤中含碳物质不完全燃烧产生出的 CO，泄漏的水蒸汽与炽热的 炭层反应生成的 H2，得不到燃烧，慢慢在管道内累积。清灰作业完毕 后，褚某站在作业凳上，将防爆板插入安装槽，然后身体正面对着防 爆板紧螺丝。当敞开的管道口被防爆板堵住，空气通道被切断后，放 空管又重

8、新启用探火孔这条通道，空气在放空管的牵引力作用下又从 探火孔口进入了管道，与管道内累积的 H2、CO气体混合，涌向放空 管，不幸的是，煤气发生炉内带火星的高温煤灰也被带入管道，爆炸 发生了，混合气体带着强大的能量在还未安装好的防爆板处找到泄压 口，正面作业的褚某成了牺牲品。 4 事故原因与责任分析 4.1 事故原因。 4.1.1 直接原因。 (1) 该公司目前生产半水煤气采用自动加焦工艺，煤气发生炉探火 孔口径比以前人工加焦炉口小，当靠近放空管的管道口被打开时，探 火孔口牵引力变小，入炉空气减少，炉内煤炭得不到充分燃烧，炉温 变低，最后炉口明火熄灭。煤中含碳物质不完全燃烧产生出的CO，泄 漏的

9、水蒸汽与炽热的炭层反应生成的 H2，得不到燃烧，逐渐在管道内 累积，达到了爆炸极限。检修作业完成重新装上防爆板后，大量的空 气在放空管的牵引力作用下从探火孔口进入了管道与管道内累积的 H2、CO气体混合，涌向放空管，煤气发生炉内带火星的高温煤灰也被 带入管道，爆炸发生了，混合气体带着强大的能量在还未安装好的防 爆板处找到泄压口。 (2) 褚某在作业时，不明确煤气发生炉燃烧情况，未进行气体分 析、在不能确保安全的情况下，冒险作业，且身体正面对着防爆板进 行安装作业。 4.1.2 间接原因。 (1) 该公司生产安全管理不到位，未认真教育和督促从业人员严格 执行本单位的安全操作规程，未安排专职人员对

10、造气炉燃烧情况进行 监视，未采取可靠措施确保蒸汽不进入造气炉内，也未对管道内易燃 易爆气体进行检测，在不能确保安全的情况下，从业人员冒险违章作 业。 (2) 该公司造气车间设备陈旧。 (3) 该公司主要负责人督促、检查本单位安全生产工作不力，未及 时消除生产安全事故隐患。 4.2 事故责任。 (1) 该公司生产安全组织管理不严，未认真教育和督促从业人员严 格执行本单位的安全操作规程，安全生产责任制落实不到位，现场监 护不力，对本起事故的发生负有主要责任。 (2) 该公司主要负责人督促、检查本单位安全生产工作不力，未及 时消除生产安全事故隐患，对本起事故的发生负有领导责任。 (3) 该单位操作人

11、员褚某安全意识不强，违反安全操作规程，对本 起事故的发生负有责任。 5 对策与措施 5.1 工艺措施。 5.1.1 停炉时正确控制炉温与燃烧状态。 正常停炉时，应适当提高炉温。视炉口冒火情况，采取开启空气 牵引阀、打开小方门、打开卸灰门等方法，调节炉面温度防止熄火。 5.1.2 确保停炉时蒸汽不进入炉内。 停炉时，必须关闭总蒸手动阀，开启总蒸阀与上、下蒸阀之间的 蒸汽排污阀，确保蒸汽不进入造气炉内。 5.1.3 增加炉口通风面积。 每个煤气发生炉探火孔数由 2 个增加到 3 个。 5.1.4 减少管道阻力。 适当增加管道直径，减少阻力。 5.1.5 选择合理的防爆板安装位置。 造气工段上煤气下行管、灰斗和炉底空气管道必须安装防爆板并 装防护罩 3 。 5.2 管理措施。 5.2.1 加强安全教育培训。 落实企业日常安全教育培训工作，强化员工安全意识教育，杜绝 “三违”。采用新技术、新设备、新工艺时，必须对相关人员进行培 训。 5.2.2 完善管理制度与操作规程。 在操作规程中明确不得正面朝向存在潜在危险的设备设施实施作 业。完善