炼油厂爆炸事故分析

炼油厂爆炸事故分析炼油厂爆炸事故分析 1 事故经过 1993 年 10 月 21 日下午 3 点钟 江苏某石化公司炼油厂油品分 厂半成品车间无铅汽油罐区操作工在开启 310 号汽油罐出口阀 作循环调合时 误开了 311 号汽油罐出口阀 造成了 311 号罐 内汽油打人已经满罐但人口阀处于开启状态的 310 号罐 下午 近 6 00 310 号罐浮顶被顶破 汽油大量外冒 气化 扩散 流淌后 油蒸气遇罐区公路上行驶的手扶拖拉机排气管火星爆 炸燃烧 万吨油罐冒起了冲天大火 罐顶 罐区 阀门 沟管 山林同时多火点烧成一片 燃烧面积达 23437 5m2 市消防支 队 119 调度室闻警后 集中调动全市 99 辆消防车前往火场 江苏省和上海 安徽等兄弟省市又相继调出 88 辆车增援 三省 市共 12 个城市的 187 辆消防车 军警民 6000 余人联合作战 同心协力搏火龙 到场消防力量实施统一指挥 先冷却控制 15 个小时发起总攻 经过 17h 的扑救 大火于次日上午 11 时 15 分被扑灭 加上扑救地面复燃火势和持续冷却 22 个小时后 结束战斗 现场 2 人死亡 其中 1 名是农民工 直接经济损失 38 96 万元 2 事故原因的分析 火灾扑灭后 消防监督部门经过调查勘察 基本得出了一个结 论性的意见 然而 对于这样一起大火 有很多问题需要出示 明确的科学依据 如 310 和 311 号油罐内的油品发生了怎么样 的移位变化 爆炸燃烧共损耗多少汽油 油料的燃烧量怎样分 布 引爆原因究竟是手扶拖拉机排气管还是人体静电等 这些 问题 都由南京市安委会组织的专家组通过勘查论证 科学的 计算分析找到准确的 答案 2 1 爆炸耗油量和 tnt 当量 310 号油罐冒顶溢油后 油蒸气扩散与空气混合遇火源引起爆 炸 在爆炸空间范围与燃烧部位都明显留下痕迹 经测量 可 燃混合气体的爆炸发生面积为 23437 5m2 尽管现场地势不平 烧痕高度不一 但根据树上枝叶烧焦和山坡 建筑物等的烧痕 高度 可估算爆炸混合气体扩散的平均高度为 5m 爆炸的空间 体积为 117187 5m3 1 汽油蒸气浓度的确定 由于汽油爆炸浓度下限为 1 3 因此现场浓度一定大于 1 3 经现场测定 空间爆炸时汽油蒸气平均浓度取值 2 2 因为 一位操作工发现情况从操作室出来 没走几步就忍受不住油气 异味而晕倒在地 据查能致人昏迷的油气浓度为 2 2 当然 各扩散点扩散浓度不尽相同 2 爆炸损耗汽油量的计算 c s h c m 22 4 10 3 式中 c 燃爆损耗汽油量 t s 燃爆面积 m 取 s 二 23437 5m2 h 燃爆平均高度 m 取 h 5m c 平均油蒸气浓度 取 c 2 2 m 油气平均分子量 取 m 96 根据上述公式计算 空间爆炸损耗汽油为 11 15t 3 空间爆炸当量的计算 汽油爆炸能量为 10300keal kg 换算成 tnt 当量相当于 737t 可见 此次爆炸的总能量是非常大的 但它不是 点源 或有效的封闭空间 而是 20000m2 的完全敞开空间 因此没有 形成超压和冲击波 对波及到的建筑物仅有轻微的损坏 2 2 溢流油料分布量 罐区的空间爆炸和大面积燃烧 310 号油罐在罐区爆炸后的罐 顶溢油状态下的燃烧 以及 311 号油罐火灾后油位下降的事实 说明 罐区 310 号和 311 号油罐在爆炸前罐内油位都发生了非 正常变化 310 号油罐在爆炸前处于自循环状态 油位既不应 该增加 也不应该减少 311 号油罐在爆炸前处于静止状态 液位不应变化 也不应和任何罐有油量关系 但火灾后测定 310 号罐油量已增加至满罐燃烧并外溢 311 号罐油平面降低了 1 822m 因此 310 311 号两罐油量的平衡 变化的过程及变 化的原因是揭开事故之谜的关键 经查 310 号罐循环泵的输 送能力为 351m3 h 311 号罐油的减少量 恰是泵在启动后到 爆炸这段时间内打人 310 号罐的量 310 号罐在泵运转前的液 面为 14 26m 爆炸后浮顶外露 油量已经增加 说明 310 号 罐人口阀事故前已经处于开启状态 进入 310 号罐的油量应该 是 311 号罐的减少量 总的物料平衡与分布为 1 总烧损量 311 号油罐原有油位 13 972m 爆炸后检查为 12 15m 减少 1 822m 合计减量为 855 588t 这部分油全部进入了 310 号 罐 在 310 号罐火被扑灭后 为抢修罐底阀门 曾同时向罐内 垫水和向 304 号罐压油 78 984t 火灾后滞留在 310 号罐内的 净增油量为 594 207t 由此可得事故中燃烧 跑损的总量为 182 394t 2 310 罐燃烧量 310 号罐爆炸后燃烧时浮顶凸突 罐顶环形密封处液面完全暴 露在空气中 在 17 78m 的环形面积形成熊熊大火 按下列公 式计算 g1 w s1 h 式中 g1 罐顶燃油量 t w 为汽油燃烧重量速度 取 80 85kg m2 h s1 罐顶环隙面积 m 取 17 78m2 h 燃烧时间 h 17h 计算得 g1 24 439t 在当时风速 3m s 高度为 16m 的环状面积内外环供氧充足 燃烧速度会加快 加上罐顶溢冒流淌火帘 烧掉的油比理论计 算要多 考虑增加一倍 大约烧掉油量为 48 874t 罐底阀门 泄漏量每小时按 1474kg 考虑 烧掉油量为 25 064t 则油罐燃 烧损失总量为 73 938t 3 罐区地面渗透与防洪明沟燃烧量 310 罐在冒罐的状态下 汽油部分雾化扩散 部分流淌到地面 被地面吸附 渗透 顺地势流向防洪沟 流经距离约为 480m 面积为 1160m2 爆炸之后 罐区一片大火 明沟持续燃烧 大 约在半小时之后 明沟火才熄灭 罐区内地面呈蜡烛状燃烧 由于地面本身的阻火作用 地面火很快熄灭 地面吸附及明沟 燃烧损失油量为 g 损失汽油总量 罐顶及罐底阀门燃油量 空间爆燃油量 182 394 48 874 25 064 11 15 97 306 t 排水明沟烧损油量为 80 85 1160 0 5 46893kg 46 893t 地吸附及燃烧油量为 97 306 46 893 50 412t 所以 310 号油罐火灾中汽油总损失量为 182 394t 2 3 确定爆炸着火源 310 号罐汽油冒顶扩散后 是什么能量 着火源 引燃了可燃混 合气体 也是专家组要论证确定的难题之一 当时 对着火源 有两种存在的可能 一种是驾驶通过罐区公路的手扶拖拉机排 气管冒出的火花 还有一种认为是静电所致 专家组通过认真 分析论证 同意了消防部门确定的 手扶拖拉机排气管引爆 的结论 1 静电引爆的可能性 当汽油溢冒扩散后 静电产生的条件分析 人体静电产生静电火花的可能 因为操作工发现油罐冒顶后 跑去关阀门 行走约 300m 有可能产生静电并达到放电的程度 风速对拖拉机手的磨擦也可能产生静电 人处于绝缘状态 产 生的静电不易从四个轮胎导走 其他因素产生静电的可能 如汽油漫罐时喷油气雾带电 地 面汽油蒸发带电等 但经专家组论证 静电引爆给予排除 这 是因为 当时的空气湿度为 70 75 在这种气象条件下产 生静电的可能性极小 汽油大量从罐顶漫溢飘散 油罐中心区 浓度非常之大 操作工跑动关闭阀门之处浓度会超过爆炸上限 爆炸发生后 同伴找到他时 己严重烧伤 身上衣服烧光 头 发烧焦 但还在慢慢行动 嘴中不停地讲话 后虽在送往医院 途中死亡 但显然他没有处于爆炸中心 2 手扶拖拉机排气管火星引爆的认定 经鉴定 吕国生驾驶的手扶拖拉机虽有阻火器 但排气管堵 塞积炭 已失去阻火作用 在起动初速时就有火星冒出 用同样型号的拖拉机进行试验 空载拖拉机 爆炸区内拖拉机 为重载 阻火器除去积炭 爆炸区内拖拉机积炭严重 条件下 驱 动 8min 阻火器部位明显出现火星 驾驶拖拉机经过的道路 恰好是汽油蒸气扩散挥发的边缘偏 内一点 蒸气浓度处在最佳状态 经对拖拉机手与操作工的尸体解剖 操作工烧伤面积 80 其中 度烧伤 45 度烧伤 30 驾驶员烧伤面积达 95 其中 度烧伤 55 度烧伤 45 且烧伤部位明显不 同 左侧面部及脖颈部烧伤严重 前胸有几处开创性伤口 而 背部伤势明显较轻 这是由于位于前方的拖拉机排气管火星引 爆可燃气体的初始状态及传播方向造成的结果 3 事故原因的认定 经上述分析 可以认定事故原因是 当日 15 时左右 白班操作 人员进行 310 罐加剂后用泵循环操作时 本应打开循环线上该 罐的出口阀 但却错误地将循环线上 311 罐出口阀打开 造成 311 罐抽出的油进入 310 罐之后 在计算机连续报警的情况下 始终没有引起操作人员的重视 交接班不严不细 没有发现在 事故状态下运行 接班后事故状态延续 导致 310 罐冒罐外溢 汽油蒸气在罐区及罐区范围之外大面积扩散 18 时 15 分左右 驶入爆燃区域的手扶拖拉机尾气排气火花点燃了大面积扩散的 气油蒸汽与空气混合物 终于酿成这次重大火灾事故 事故的 具体过程是 1 311 罐收满油后 理应关闭罐根阀封罐 但这个岗位不关闭 油罐的罐根阀进行封罐已成惯例 致使在循环线上开错阀的误 操作 将 311 罐中的油泵人 310 罐 造成满罐外溢 2 操作人员工作责任心不强 严重违反操作纪律 对 310 罐的 高液位报警无动于衷 既不报告也不认真查找原因 待闻到汽 油味才去检查已为时过晚 3 操作工交接班不到现场进行交接 也不认真核对运行流程 只是进行了口头交接 致使流程错误未能及时发现 4 巡回检查挂牌制等岗位责任制流于形式 形同虚设 牌已锈蚀 长时间不挂牌 也没有人对巡检制度的执行进行检查和督促 5 罐区阀组各阀门上没有标记 几个罐的阀组并列在一条线上 容易在操作中造成失误 6 该油罐区属一级防火防爆区 拖拉机等机动车辆理应禁入 但厂里对外单位机动车颁发通行证管理不严 手扶拖拉机手竟 持过期的通行证将拖拉机从油罐区旁的马路上驶过 尾气的火 花直接导致了 10 21 火灾事故的发生 7 油罐的消防泡沫线未按正规设计 自 1988 年投用后没有认真 检查完好的状况 油罐的半固定泡沫灭火线底阀没有安装 4 个 阀埋在土下 一个也没安上 长期没有发现 在救火中泡沫短 路跑掉 没有起到消防线应起的作用 延误了灭火的时机 8 防火堤内的排水明沟出罐区没有按规定加装闸板或阀门 造 成满罐溢出的汽油流出堤外 9 该油罐区缺乏符合消防规范的总体设计 建成的汽油罐区一 直没有形成环形消防通道 造成火灾时普通消防车不能接近火 源进行有效的扑救 延长了大火扑灭的时间 4 事故教训 4 1 预防事故必须加强法制 本次事故 从根本上说 是由于管理人员和操作人员长期不重 视安全法律 法规造成的 是这个厂对火险隐患整改不力所致 据消防部门调查 310 号油罐所在的罐区建于 1965 年 1982 年 改建为汽油罐 工程实施过程中既没有按消防规范对消防安全 设施 道路等进行改造 也未按规定要求办理防火审批手续 整个罐区没有消防通道 未按规定设置防火堤 此外 消防设 施不足 已有的也多数损坏 不能发挥作用 特别严重的是库 区对机动车辆管理不严 未装阻火器的机动车辆可以随意进出 这次大火的火种就是未装阻火器的拖拉机带入的 对于这些问题 南京市消防部门曾多次发出重大火险隐患通知 书 要求其尽快整改 1993 年 8 月 3 日和 9 月 17 日也曾先后 两次发出通报 并责成其将整改情况在 9 月 30 日前报市防火委 员会 但该厂仍未重视 由于这个厂长期忽视防火安全 近几年不断发生火险火情 就 在去年 6 月 30 日 这个厂的铂重整车间就因违章作业 致使 氢气罐燃烧爆炸 当场炸死 3 人 但这个厂仍未吸取教训 致 使轰动全国的 10 21 大火发生 4 2 预防事故必须加强人的管理和教育 这次火灾经历了一连串的环节 只要有一个环节不通 也不会 酿成如此大的事故 然而 对石化工业的事故原因进行的统计 结果表明 由于技术上没有解决的问题或由于意外不可抗拒的 原因造成事故的 几乎没有碰到 而事故却经常出在管理上和 纪律上 据了解 其他行业也存在类似的现象 这样 消除和 减少生产事故 所表现的是必然从生产过程的各个环节人手