l984年5月5日,安徽省淮南市某日用化工廠發生了1次大爆炸,該廠面積247m2的氧氣壓縮站(平房,磚混結構)被炸成一片廢墟,2名操作工受重傷,1輛運送氧氣瓶的載重卡車被爆炸落物砸毀。筆者參加了此次爆炸事故的全程調查分析,歷時近4個月,終于完整的揭示了爆炸的起因、爆炸源和起爆點,圓滿地完成了調查任務。
1 現場收集證據,查明爆炸經過
爆炸發生后,省市立即組織了聯合調查組進入現場,查找爆炸原因。
1.1 現場收集的主要證據
1)l5只爆炸高壓氧氣瓶的殘骸,其中10只炸成碎片飛出,最遠1只鋼瓶碎片離爆心600余m,重約6kg,其余5只被炸呈大開膛形面貌,也有部分碎片飛出。
2)13只氧氣瓶被擊穿,其中7只被擊穿洞口呈規則圓形,外表似穿甲彈擊穿鋼板的彈孔形面貌,其余6只洞口不規則,洞口表面有被擊凹陷,瓶內有擊片殘骸。
3)爆炸發生時氧壓站內共有鋼瓶400余只,其中超過半數為滿瓶,其余為空瓶。使半數以上鋼瓶被砸變形報廢。
4)現場采集了數lO只鋼瓶內的余氣作氣樣分析,結果未發現爆鳴氣體。
5)爆炸中心位于氧壓站氧氣充灌口匯流排一側,混凝土地面炸出直徑2.5m、深約0.8m的大坑一個,附近工作臺上還有一個直徑2m、深O.5m的坑。充灌工作臺與氧壓機隔離的防爆墻(厚40cm高3m的鋼筋水泥墻)被炸成碎塊。
6)氧氣壓縮機雖被砸壞,經拆卸檢查,未發現氣缸及缸套間有潤滑油泄入痕跡,但氧壓機尾部緩沖罐(相當于l只厚壁無縫鋼瓶)有明顯脹粗(最大脹粗處直徑增大20mm),出口接管的第一彎頭處則被瞬間炸開熔斷。
7)氧壓站內50m3膠質氧氣囊被炸成碎片飛散各處,有的碎片掛到附近的樹上。
8)爆炸的氣浪和震動很大,附近車間面朝氧壓站一側的玻璃全部碎裂落下,離氧壓站60m外的兩排平房房頂震呈大波浪型。
9)現場查封了工廠的全部生產、檢驗、檢修、實驗記錄和各種規章制度、操作規程等。
1.2 爆炸簡要經過
該日化廠電解水工段原有2臺DY-24方型電解槽,電解水產物氫氣是工廠的原料氣,副產品氧氣則以氧壓站壓縮瓶裝后外售。1984年4月,工廠技改時在該工段新裝了l臺DY-24圓型電解槽,同時將2臺舊槽停產檢修。5月3日,檢修結束,新槽也安裝完畢。5月4日,2臺舊槽恢復運行,當日夜間開始產氣供應。5月5日凌晨,新槽通電試運行,上午氣體分析合格,新舊槽并聯產氣,氫氣進入工廠l000m3氫氣貯柜,氧氣則送入氧壓站內50m3氧氣囊。中午,氧壓站開機灌裝氣瓶。首批灌滿10只鋼瓶(瓶內壓力15MPa)后,氣囊內壓力下降,第二批只灌裝5瓶。下午14時,瓶內壓力灌至5~6MPa,因氣囊內氣體已快用完,灌裝工將匯流排上灌裝閥門大開,加速充灌,同時,操作工步入氧壓機室,正準備前去切斷氧壓機電源時,突然發生了猛烈爆炸,該操作工身受重傷。
2 爆炸源的查找
根據現場收集的各種物證分析及對爆炸能量的大致推算,在排除了各種人為破壞因素后,調查組趨于認為只有氫氧混合的化學爆炸才可能具備如此大的破壞能量。調查轉入尋查氫氧混合源的關鍵階段。
技術分析小組反復查詢了被毀壞的氧壓站配管系統,確認氫氧混合不可能出在氧壓站內,只有在電解水工藝過程中尋求答案。
2.1 剖析舊槽,找到氫氧混合源之一
小組在電解水工段對參加舊槽檢修的人員進行了逐一調查,對其操作工藝及具體操作步驟都做了核對。經調查確認,該廠制定的舊槽檢修工藝存在明顯缺陷,只強調更換石棉膠墊,安裝時須壓緊防滲漏,而對檢修中至關重要的電解室隔膜的安全檢查及安裝中電解室的方向等均未提及。實際操作中,隔膜拆下僅用水沖,刷子刷,眼睛看,沒有明顯的破損就安裝。針對收集的實際情況分析,小組制定了拆解舊槽檢查的詳細方案,經檢查發現:l#電解槽氫室與氧室隔膜裝反了4塊,隔膜破損,漏光檢查不合格的達14塊,從隔膜上部氣液交界面的痕跡檢查發現,隔膜上部有10%以上的氣相空間。從物理化學原理知:水電解時氫氣產出比氧氣多l倍(體積比),氫室相應比氧室大l倍,氫壓氧壓才能平衡,隔膜才能起氫氧隔斷作用。若安裝錯誤,氫室小,氧室大,氫室內壓高于氧室,氫必然會通過隔膜(鋼網+石棉墊)滲進氧室,造成氫氧混合,更仰況上面還有10%以上氣相空間,氫氣滲透必然加劇。2#電解槽由廠方按本小組定的方法拆檢,發現的問題比l#槽更甚,僅氫氧室裝反的就有5塊。
2.2 新槽管路分析,查出氫氧混合源二
根據新槽結構特點,且剛投用,小組把重點放在分析新槽配管系統的走向上,經與原設計圖紙反復核對和現場查看,發現氫氣的氣液分離器出口接管安裝錯誤,失去了一道安全水封,結果使部分氫氣直接進入了氧氣集氣管中。
經分析小組反復測算,從3臺電解槽正式向氧壓站氣囊進氣的時間與產氣數量推算,爆炸時氧氣中氫氧混合比達l8%~24%之間,遠遠超過了氧氧混合的爆轟比例。
3 起爆點的分析與爆炸過程解釋
找到爆炸源,調查工作僅完成一半,還需將起爆點找到,使調查分析結論趨于完整、爆炸過程解釋合理。
3.1 查找起爆點
剛入爆炸現場時,筆者負責收集爆炸鋼瓶殘骸、殘片等重要物證。當時發現了幾塊殘片情況特殊,內壁表面顏色發黑,似有表面滲碳痕跡,但手摸不見游離碳。筆者曾提出做電鏡分析,測定是否表面滲碳,若能確證,說明問題必然出在某1只爆炸鋼瓶上。無奈因當時省內電鏡稀缺,調查組無法支付此類昂貴試驗費用,議案被否決。現場調查結束,氫氧混合源找到,調查報告寫出來,回避了起爆點,只認為必然會產生爆炸。數月后一次偶然的機會,筆者見到l件極為寶貴的物證,反復推敲才使起爆點問題迎刃而解。淮南市勞動局勞動保護教育中心將日化廠爆炸事故物證收集起來作為展品,在展品中有1件調查當時未找到的物證:爆炸現場的氧氣灌裝匯流排殘骸。這是爆炸發生后,工廠趕到現場救護的同志從廢墟中救人時撿到的一段紫銅管,他們認為紫銅價值高就撿出收藏在工廠的1間化工研究室內,后來被市勞動局同志收集到作為展品。就在這件匯流排上l只灌裝紫銅管口內側,筆者發現內壁附著有游離碳,而其它各口則未見明顯游離碳。此項發現恰證實了筆者先前的推測:爆炸前第二批充灌的5只鋼瓶中1只瓶口粘了油脂,充灌結束前操作工大開充灌閥門,氫氧混合的爆嗚氣體高速充進瓶內,油脂與氣流摩擦生熱,很快超過了油脂的閃點,發生火花點燃了瓶內的爆嗚氣體,引發了這場大爆炸。由于爆炸發生時間極短,油脂燃燒不完全,在充灌紫銅管內壁附著了游離碳,而個別鋼瓶殘片上的黑色亦應該是瞬間高溫高壓作用下,游離碳在爆炸鋼瓶內壁表面留下的滲碳痕跡。
3.2 爆炸過程解釋
l)此次爆炸是由l只瓶嘴粘油脂的正在充灌的鋼瓶爆炸而誘發的連鎖爆炸。
2)其他4只同時充灌未滿的鋼瓶和氧壓機緩沖罐及連接管道爆炸,只因緩沖罐的壁厚比鋼瓶大1倍(鋼瓶壁厚6mm,緩沖罐壁厚12mm)且連接管路多處彎頭炸開,泄壓釋放了爆炸能量,才使緩沖罐免于爆炸而只是瞬間脹粗。
3)第一批充滿的10只鋼瓶和氣囊在前述爆炸的沖擊波及強震動作用下引爆,所有連通的氧氣管線也屬此列,只因管路中爆鳴氣量少,而后端皆已有爆口擴散釋放壓力幸而未引起電解槽爆炸的災難性后果。但末端附近的10只鋼瓶爆炸能量極大,地上一大坑,防爆墻的擊碎,皆發于此力。由此可解釋為10只鋼瓶碎裂而5只開膛。
4)被擊穿的鋼瓶中有7只原是滿瓶,瓶體被擊破時瞬間高溫使破門熔化,瓶內高壓氧氣即刻噴出,氧氣助燃助熔,向外噴射,將破口瞬間就熔成圓洞,似穿甲彈打鋼板。另6只是空瓶,瓶內尚有1~3MPa余氣,雖能助熔,效果不佳,故碎片擊打的凹坑依留,且碎片也打進瓶中存留。
5)由于連鎖爆炸發生的時間極短,間隙也極短,故人們只聽見一聲轟響。
4 工廠管理中的漏洞
調查中發現工廠的管理漏洞極大,僅就本次爆炸事故而言,除前述檢修電解槽的問題外,主要還有:
4.1 有章不循
工廠對電解水生產規定,每2h化驗一次氣體成分,主要為氫氣、氧氣純度,而查歷史生產記錄和化驗記錄,一直未做到。即使做化驗,氧氣純度也常是缺項。究其原因,氫氣是本廠原料氣,質量控制有要求,氧氣是外售的,純度化驗做不做沒關系。再查記錄,本次3臺槽先后開車運行,每臺都僅做了氫氣純度測試合格就并網送氣了(測試合格前是放空的),氧氣則一次都沒有做。到化驗室檢查,發現測氧儀是因某次采集了爆嗚氣,測試中已經炸壞,就干脆不做測氧實驗,免得把化驗員炸傷。結果是失去了最后關口保護,氧壓站發生了爆炸,造成了人員和財產方而損失。
4.2 技術不精
工廠重大技改項目驗收,連配管錯誤這樣的致命缺陷都無人能把關,卻忙于試車交驗,結果引發了爆炸這種嚴重事故。
5 結束語
淮南的這次爆炸事故已過去18年,調查的歷程仍清晰在目,筆者認為至少有幾點應子總結的。
1)事故調查,特別是爆炸事故調查是一項非常艱巨而細致的工作,收集證據不放過任何一個疑點,追蹤到底才能找到事故的真相。
2)調查中會觸及各方面利益,人為阻力極大,應設法排除各方阻力,才能有所作為。
3)調查組中應有實際操作經驗豐富的人,豐富經驗使調查少走彎路。
4)必須遵循工廠的生產安全管理制度,這是前人經驗和教訓的總結。
5)技術改造,必須有依據。掌握技術改造的特點、內容。
6)電解水制氫氣和氧氣,危險性高,應循章操作,保證安全。
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