在世界范圍內(nèi)無數(shù)次的火災(zāi)、爆炸、中毒案例說明，工業(yè)過程特別是化工、石油化工過程火災(zāi)爆炸事故理論與工程以及分析鑒定技術(shù)的研究與應(yīng)用是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展乃至世界范圍內(nèi)亟待解決的大課題。圍繞經(jīng)濟(jì)建設(shè)中出現(xiàn)的工業(yè)裝置的大型化、自動化、規(guī)模化、高能量儲備的特點(diǎn)，當(dāng)代事故災(zāi)害性、突發(fā)性、社會性的現(xiàn)實(shí)，對經(jīng)濟(jì)建設(shè)中50余套危險(xiǎn)性極大、最具普遍性和技術(shù)密集性的典型化工和石油化工裝置和生產(chǎn)過程，進(jìn)行充分、系統(tǒng)的論證和分析，在已經(jīng)創(chuàng)立的化學(xué)化工安全工程理論體系的基礎(chǔ)上，選擇和剖析國內(nèi)外幾百起典型火災(zāi)、爆炸事故案例為模型化、模式化研究剖析的對象，進(jìn)行理論穿透、工程技術(shù)分析，提煉和創(chuàng)建化學(xué)化工火災(zāi)、爆炸災(zāi)害事故理論。結(jié)合我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)安全生產(chǎn)領(lǐng)域迫切需要解決的疑難課題，創(chuàng)建我國化學(xué)化工過程火災(zāi)、爆炸災(zāi)害事故模式與分析鑒定技術(shù)體系及應(yīng)用系統(tǒng)。
一．工業(yè)過程火災(zāi)、爆炸災(zāi)害事故模式的基礎(chǔ)理論
圍繞經(jīng)濟(jì)建設(shè)尤其是化工、石油化工過程威脅極大的火災(zāi)、爆炸、毒氣泄漏擴(kuò)散事故的難題等一系列安全生產(chǎn)課題，對火災(zāi)、爆炸過程的知識結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)體系以及科研選題進(jìn)行了充分、系統(tǒng)的論證和設(shè)計(jì)。以化學(xué)化工安全工程為基礎(chǔ)，以研究事故原點(diǎn)、危險(xiǎn)要素、危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)與狀態(tài)及其轉(zhuǎn)化為事故的過程和機(jī)理為主要內(nèi)容，以宏觀過程的正常平衡、平穩(wěn)、協(xié)調(diào)為目的，研究過程的平衡條件、平穩(wěn)因素、過程控制、邊界條件、臨界狀態(tài)等一系列技術(shù)理論問題。相繼創(chuàng)建了安全設(shè)計(jì)、過程與工藝安全工程、過程爆炸與分析技術(shù)、過程安全原理等安全工程事故分析技術(shù)的理論體系。及時總結(jié)國內(nèi)外不斷出現(xiàn)的典型事故案例，不斷補(bǔ)充和提煉經(jīng)濟(jì)建設(shè)安全生產(chǎn)領(lǐng)域迫切需要解決的事故理論、事故模式與分析控制技術(shù)。結(jié)合科研課題、生產(chǎn)實(shí)際，以案例研究為核心進(jìn)行理論穿透、技術(shù)分析、應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模擬。其中案例研究體系包括：化工裝置爆炸模式、火災(zāi)模式、泄漏擴(kuò)散模式以及相應(yīng)的技術(shù)分析體系，建立火災(zāi)爆炸事故的分析、鑒定及控制研究實(shí)驗(yàn)體系。
工業(yè)過程最重要的危險(xiǎn)是火災(zāi)爆炸事故災(zāi)害，而熱量是爆炸能量的源泉。熱的反應(yīng)、熱的發(fā)生和積累，過程熱的傳遞和變換，熱的流動和轉(zhuǎn)移，無不和爆炸相關(guān)。運(yùn)用化工熱力學(xué)、工程熱力學(xué)、反應(yīng)工程理論、反應(yīng)動力學(xué)、催化理論以及爆炸突變理論等，研究熱平衡，熱積累，熱突變，過程爆炸，臨界條件和規(guī)律，以及各臨界點(diǎn)之間的關(guān)系。過程裝置的工藝結(jié)構(gòu)決定了裝置系統(tǒng)的危險(xiǎn)特征，對裝置結(jié)構(gòu)中的傳質(zhì)單元、機(jī)械分離單元、傳熱單元、輸送單元等過程的物料平衡、熱量平衡、能量平衡、動量平衡等條件進(jìn)行分析，研究過程動態(tài)變量對平衡與穩(wěn)定條件的影響以及反應(yīng)變化過程危險(xiǎn)要素的動態(tài)特性和轉(zhuǎn)化機(jī)理、邊界狀態(tài)變量，極限控制參數(shù)，對過程氧化熱、燃燒熱、自催化熱、分解熱、聚合熱以及各種物理熱的產(chǎn)生、傳遞、轉(zhuǎn)移、積累等進(jìn)行研究。
二．在解剖典型裝置、典型事故的基礎(chǔ)上建立災(zāi)害事故模式
為了建立系統(tǒng)實(shí)用的火災(zāi)爆炸以及介質(zhì)泄漏擴(kuò)散模式，在研究過程中，主要選擇的典型過程及典型裝置考慮如下原則：
1）有極高經(jīng)濟(jì)社會價值和技術(shù)密集性、危險(xiǎn)性的重點(diǎn)核心過程及裝置；
2）危險(xiǎn)性特別大而且已經(jīng)出現(xiàn)或多次出現(xiàn)過特別重大事故的生產(chǎn)過程及裝置；
3）事故過程機(jī)理復(fù)雜影響因素又多變，科學(xué)性和理論性很強(qiáng)的生產(chǎn)過程及裝置；
4）一旦發(fā)生事故具有災(zāi)害性、社會性、能量集中，破壞性大，可能波及系統(tǒng)及社會，
5）事故涉及的理論和技術(shù)工程問題對我國各類生產(chǎn)裝置和研究裝置，尤其對于化學(xué)工業(yè)和石化工業(yè)發(fā)展具有普遍意義和指導(dǎo)意義。
選擇的典型過程與典型裝置共有50余個，揭示事故奧秘，探索事故規(guī)律，其中主要有：
氧化過程、過氧化過程、環(huán)氧化過程；熱裂化、催化裂化、加氫裂化過程；高壓加氫及還原過程；芳烴硝化及加工系列；食鹽電解、水電解及氯加工系列；乙烯氧化、環(huán)乙烯氧化、丙烯氨氧化、芳烴抽提、催化重整、催化加氫、乙烯聚合、氯乙烯聚合、丁二烯聚合；煤制氣、輕油制氣、重油制氣及凈化處理系統(tǒng)；氣體液化及深冷分離（液氮、液氧、液氫）系統(tǒng)；液態(tài)烴及液化烴類貯運(yùn)系統(tǒng)；氨合成及氨加工系統(tǒng)；乙炔發(fā)生及加工系統(tǒng)；工業(yè)反應(yīng)爐、加熱爐運(yùn)行系統(tǒng)。
經(jīng)過對以上裝置的典型分析與解剖，建立以下災(zāi)害事故模式，理論模型、控制模型與鑒定模型。
1）物系分類模式分為：裝置外可燃?xì)怏w—空氣（O2）混合系爆炸；裝置內(nèi)可燃?xì)怏w—助燃?xì)怏w混合系爆炸；壓縮氣體過壓爆炸；反應(yīng)系熱平衡破壞爆炸；物質(zhì)或物系熱分解爆炸；壓力平衡破壞爆炸；液化氣體，過熱液體爆炸；凝聚相、相態(tài)轉(zhuǎn)化爆炸；懸浮狀粉塵爆炸；液體噴霧爆炸；相忌物混合系爆炸；蒸汽或氣云擴(kuò)散爆炸；局限化快速燃燒爆炸；液態(tài)烴熱波爆炸，油層薄膜爆炸。
2）按機(jī)理分類模式分為：燃燒熱爆炸；氧化熱爆炸；分解熱爆炸；聚合熱爆炸；自催化熱爆炸；氣液相平衡破壞爆炸；外熱氣化爆炸；裝置功能失效爆炸；能量蓄積爆炸；超臨界狀態(tài)爆炸；能量非定常流向爆炸（能量意外釋放事故）；不穩(wěn)定物（系）突變爆炸。
裝置外混合系爆炸
因?yàn)楦鞣N技術(shù)原因及操作原因裝置泄漏，可燃性介質(zhì)在裝置外引起的一種爆炸或火災(zāi)事故。
1）裝置質(zhì)量因素泄漏A材料錯誤，品質(zhì)不符；B強(qiáng)度不足；C加工焊接組裝缺陷；D裂讎擴(kuò)展；E結(jié)構(gòu)缺陷；F密封失效。
2）裝置工藝因素泄漏A高流速介質(zhì)沖擊磨損；B反復(fù)應(yīng)力作用；C腐蝕破壞；D蠕變失效；E冷脆斷裂；F結(jié)焦原因；G結(jié)垢；H老化變質(zhì)；I內(nèi)壓超高。
3）外力因素破壞A外力飛行物打擊；B運(yùn)載過程傾倒；C施工破壞；D強(qiáng)力拉斷；E基礎(chǔ)下沉或傾斜；F支撐變化；G過猛操作；H地震破壞；I設(shè)備誤敞開。
裝置內(nèi)混合系爆炸
1）空氣進(jìn)入裝置A負(fù)壓；B密封失效；C隔斷閥打開；D空氣壓送。
2）配氣錯誤A氣源錯誤；B計(jì)算設(shè)計(jì)錯誤；C操作失誤；壓差破壞。
3）新生爆炸系A(chǔ)新生氣體；B新生爆炸危險(xiǎn)物；C新生過氧化物；D雜質(zhì)積累。
4）可燃?xì)忮e流A點(diǎn)燃失控；B燃燒中斷；C隔斷失效；D壓差失效；E氣體倒流。
壓力平衡破壞
1）高壓串入低壓系統(tǒng)A隔斷失效；B逆止未裝或失效；C壓差變化；D負(fù)壓；E液封失效。
2）憋壓A系統(tǒng)阻力；B排空系統(tǒng)失效；C呼吸閥失效；D液封或物阻；E出口閥關(guān)閉。
3）倒流A氣源中斷或故障；B高壓串入；C逆止閥失效；D液封或物阻；E出口閥關(guān)閉；F隔膜擊穿。
4）負(fù)壓A錯接真空；B真空過大；C系統(tǒng)降溫；D呼吸閥失效；E冷液浸入；F液位降低。
過壓爆炸
A高壓串入；B壓縮氣體源增壓；C異常反應(yīng)；D外殼失效；E熱膨脹；F真空失效。
熱平衡破壞
1）反應(yīng)物料配比失控：A超濃度；B配比錯誤；C配制錯誤。2）初始反應(yīng)溫度低：A忘開攪拌；B忘開加熱系統(tǒng)；C熱載體問題。3）反應(yīng)物積聚過量：A計(jì)量錯誤；B加料過快；C混配不均；D忘開攪拌。4）溫升過快：A熱源過猛；B降溫系統(tǒng)失效；C反應(yīng)物系影響；D催化劑活性高；E引發(fā)劑過量；F局部熱積累。5）催化劑影響：A催化劑活性高；B數(shù)量超；C粒徑、規(guī)格不符合要求；D活化過程失效。6）熱敏感物、副產(chǎn)物：A熱分解；B原料雜質(zhì)影響；C殘留物積累；D處理介質(zhì)選擇不當(dāng)；E精制或分離工藝不符合要求。7）過反應(yīng)物：A溫度或壓力失控；B反應(yīng)周期過長；C雜質(zhì)或催化劑影響；D存放條件有誤。8）測量控制系統(tǒng)有誤：A計(jì)量錯誤；B測量失控或錯誤；C判斷失誤；D調(diào)節(jié)系統(tǒng)失控；9）異常反應(yīng)：A暴聚；B起泡反應(yīng)；C加熱介質(zhì)選擇不當(dāng)，參加反應(yīng)。
裝置內(nèi)壓突變
1）反應(yīng)平衡條件破壞；2）產(chǎn)生新的危險(xiǎn)物（系）；3）超過臨界值；4）控制失效；5）熱分解；6）相忌物反應(yīng)；7）熱積累；8）副反應(yīng)；9）過反應(yīng)；10）相變；11）液體蒸發(fā)氣化；12）液體或固體快速燃燒；13）混合系引燃爆炸；14）固體殘?jiān)鼰岱纸猓?5）溶解氣釋放；16）熱敏物積聚變化；17）高壓串入；18）排空泄壓系統(tǒng)及平衡系統(tǒng)失效；19）液滿受熱膨脹。
液化氣體、過熱液體蒸氣爆炸
1）外殼破裂氣液平衡破壞液態(tài)介質(zhì)氣化閃蒸。A設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足；B材質(zhì)缺陷；C焊接加工缺陷；D結(jié)構(gòu)缺陷；E附件不符合要求；2）過熱液體減壓閃蒸；3）超過臨界溫度液體氣化；4）低沸點(diǎn)流體進(jìn)入高溫系統(tǒng)；5）高溫?zé)彷d體夾帶低沸點(diǎn)液體；6）反應(yīng)熱液相快速氣化。A倒灌進(jìn)反應(yīng)物；B混進(jìn)反應(yīng)物；C混裝；D沉淀或積累危險(xiǎn)物；7）滿罐脹裂液態(tài)迅速氣化。A充裝滿罐溫升；B低溫充裝、高溫液滿脹裂；C殘液不除超裝；8）外熱影響溫度超高：A裝置內(nèi)固定熱源；B裝置外熱源。
裝置失效泄漏燃燒、爆炸
1)本體材料泄漏：A材質(zhì)缺陷；B局部應(yīng)力；C反復(fù)載荷；D蠕變外力；E應(yīng)力腐蝕；F殘余應(yīng)力；G裂紋擴(kuò)展；H異常溫度；I異常外力；J腐蝕穿孔。2)法蘭泄漏：A平行度不良，加工缺陷；B緊固缺陷；C熱變形；D腐蝕；E材質(zhì)不符；F錯裝備；G熱應(yīng)力；H疲勞；I外力；J強(qiáng)度影響。3)焊縫：A焊條選擇不當(dāng)；B焊接電流影響；C加工坡口不良；D雜質(zhì)異物影響；E施焊方法不當(dāng)；F材質(zhì)問題；G殘余應(yīng)力；H裂紋；I熱影響；J振動。4)襯墊：A材質(zhì)不良；B殘余應(yīng)力；C縮孔；D位移；E硬度影響；F機(jī)械強(qiáng)度；G使用錯誤；H疲勞；I內(nèi)壓增大；J振動；K熱應(yīng)力；L反復(fù)荷重；M安裝質(zhì)量；N腐蝕。5)螺栓：A材質(zhì)影響；B應(yīng)力影響；C溫差影響；D安裝質(zhì)量；E選型不當(dāng)；F內(nèi)壓作用；G振動；
凝聚相燃燒爆炸
1）罐內(nèi)液體快速燃燒；2）油面燃燒熱波突沸爆炸；3）裝置內(nèi)物系熱分解；4）裝置內(nèi)殘?jiān)驓埩粑锸軣岱纸猓?）溶解氣體釋放被點(diǎn)燃；6）裝置保溫材料局限化燃燒；7）結(jié)晶體積垢物局部過熱燃燒。
物質(zhì)（系）熱分解爆炸
1）單一氣體分解爆炸；2）爆炸物受熱分解爆炸；3）有機(jī)過氧化物熱分解爆炸；4）無機(jī)過氧物分解爆炸；5）熱敏感物熱分解爆炸；6）有機(jī)物熱分解爆炸；7）高分子物熱分解爆炸；8）結(jié)晶體釜?dú)埼餆岱纸獗ā?BR> 混合危險(xiǎn)系爆炸
1）氧化劑與還原劑強(qiáng)反應(yīng)爆炸；2）遇水燃燒爆炸；3）遇水發(fā)熱燃燒；4）混合發(fā)熱燃燒爆炸。
噴霧爆炸
1）可燃液體高速泄漏擴(kuò)散燃燒；2）裝置排空擴(kuò)散燃燒；3）可燃液體噴射擴(kuò)散燃燒；4）氣體凝縮預(yù)混系爆炸；5）可燃液體飛散沉降凝聚預(yù)混系爆炸；6）高壓油路系統(tǒng)泄漏擴(kuò)散爆炸；7）噴井引燃；8）壓縮氣體夾帶油霧擴(kuò)散燃燒。
粉塵爆炸
1）懸浮粉塵被點(diǎn)燃；2）高速風(fēng)送粉塵爆炸；3）堆積粉塵燃燒引爆；4）粉塵捕集系統(tǒng)爆炸。
三．災(zāi)害事故模式的工程應(yīng)用
通過過程模擬與理論分析，對重大災(zāi)害事故的典型過程的危險(xiǎn)要素分布、特性、狀態(tài)、轉(zhuǎn)化條件及影響因素等進(jìn)行分析和鑒別，對國內(nèi)外具有普遍意義、典型意義的災(zāi)害案例進(jìn)行剖析與解釋，提取爆炸災(zāi)害基礎(chǔ)理論體系和工程技術(shù)體系。事故有其本身的規(guī)律。任何事故的出現(xiàn)都有自己的技術(shù)原因，任何危險(xiǎn)的存在都有自己的技術(shù)狀態(tài)，都有自己的物系結(jié)構(gòu)和危險(xiǎn)要素，要素在同一空間或相關(guān)空間的配置便構(gòu)成了危險(xiǎn)存在的條件及狀態(tài)，研究這些危險(xiǎn)要素存在的條件、狀態(tài)、轉(zhuǎn)化、變換以及能量流動的方向就可以掌握事故原點(diǎn)轉(zhuǎn)化成事故的規(guī)律。在事故理論與工程技術(shù)控制和分析鑒定系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，積極參與國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)安全生產(chǎn)與安全工程事業(yè)，主持和參加國內(nèi)、省內(nèi)40余起重大爆炸、火災(zāi)事故專家技術(shù)鑒定和論證工作，其中有國內(nèi)影響很大的南京煉油廠1993年“10.21”萬噸油罐重大爆炸火災(zāi)事故、1996年河北遷安化肥廠ф1400mm尿素合成塔爆炸事故以及陜西興化集團(tuán)公司98年“1.6”硝銨裝置特大爆炸事故的技術(shù)鑒定以及2000年“6.30”滬寧高速公路超大型液化氣罐車翻車事故緊急處理等，運(yùn)用創(chuàng)立的事故模式與分析鑒定預(yù)防控制技術(shù)體系，可以快速、科學(xué)、準(zhǔn)確地對火災(zāi)、爆炸事故進(jìn)行分析、鑒定和結(jié)論，有效地制定相應(yīng)措施，提高裝置的反事故能力和安全運(yùn)行水平，為我國工業(yè)企業(yè)，特別是化工、石油化工企業(yè)的安全生產(chǎn)、事故技術(shù)分析和預(yù)防控制技術(shù)提供理論根據(jù)和科學(xué)方法。
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