论氢氧混合爆炸事故成因与对策

论氢氧混合爆炸事故成因与对策论氢氧混合爆炸事故成因与对策 1 氢氧混合爆炸事故的危害 氢氧混合爆炸事故的危害 1 1 本文所指的氢氧混合爆炸 系指氢氧生产制造过程中 因设备故障 操作失误或者是管理混乱违法违规地将钢质气瓶 混装 错装和改装导致的爆炸 如把原装为氢气且瓶内仍剩余 一定压力氢气的钢瓶又混装氧气 或者是把原装为氧气且瓶内 仍有一定压力的剩余氧气的钢瓶又混装氢气 而造成氢与氧的 混合 且均达到爆炸极限范围 往往这些爆鸣的混合气体在压 缩充装过程中而引发火源 或充装后的使用中的 回火 而引发 钢质气瓶的强烈爆炸 导致人身伤亡 财物损失破坏的恶性事 故 给社会带来极大的危害 1 2 湖南地区从 1970 年 3 月 15 日至 1990 年元月 10 日近 20 年中 在株洲某有色冶金企业等 5 个制氢 氧单位陆续出现 6 起氢氧混合爆炸 死亡 2 人 重伤多人 仅炸毁钢质无缝高 压气瓶达 30 只 炸毁设施 容器数台 厂房遭到不同程度破坏 其中两个企业分别停产 15 天 12 天进行抢修 造成较大经济 损失 1 3 氢氧混合爆炸事故在全国各地频频出现 上世纪八十 年代尤为突出 仅 1982 年一年中 公开报导的就达 5 起之多 如 1982 年 10 月 15 16 日天津某合金工具厂由于氢氧生 产的时间短 工作操作不熟练 管理失控 生产出来的气体不 按规定进行纯度检测分析 导致氢与氧的混合 又盲目将氧中 含氢达 11 6 的有爆炸危险的混合气体进行装瓶 销售给市 内 43 个单位使用 造成 10 月 15 日 16 日两天内该造气厂生 产的 氧气 在天津气焊工具厂 天建自行车三厂 天津商业学 院等 10 个单位连续发生 i 起爆炸事故 炸死 2 人 重伤 5 人 厂房设备遭到严重破坏 此次事故涉及面广 危害和影响极大 造成不良社会影响 天津市当时的劳动 公安部门及时采取补 救措施 对该造气工厂停产 关闭整顿长达三年之久 1 4 氢氧混合焊炸 瞬间内工厂一片废墟 1984 年 5 月 3 日 13 时 53 分安徽省淮南市某日用化工厂由于设备维护管理 等原因 造成氢与氧的馄合 在气体压缩充装中 引发氢氧混 合气体强烈爆炸 14 只公称工作压力为 15mpa 公称容积 40l 的高压无缝气瓶呈粉碎性爆炸 13 只气瓶被炸穿孔 7 只气瓶 被炸变形 现场两名操作工 男的被炸断了腿 女的被炸断了 胳膊 264mc 钢筋结构厂房瞬间内全部摧毁 整个氢氧站成了 一片废墟 专家根据现场破坏程度分析 此次爆炸 爆炸压力 大于 90mpa 温度超过 2000 成为国内近几十年来氢氧混合 爆炸建筑破坏之最 1 5 1998 年 14 日 13 时 10 分 苏北沐阳具某施工单位 在施工作业中两只氧气瓶突然同时爆炸 在场的 4 名 6s 工人员 无一幸存 且无一具完尸 并将尸体分别抛离爆炸点 8 20 米 之外 爆炸的两只气瓶中 一只呈粉碎性爆炸 碎片超过 10 块 另一只气瓶爆炸后 瓶壁外翻 部分碾成平板 并飞出 50 米之 外 将农田中的一根钢筋水泥通讯电杆击断 施工现场上一只 乙炔气瓶被爆炸碎片击中变形 两端开裂发生燃烧 且飞离现 场 600 米之外烧毁农田中的一堆玉米杆 后来查明 是由子氢氧混装 瓶内的氧气中混入了氢气 成为可爆炸性的氢氧混合气体 使用时 使用端的火源逆气流 而上 引发密闭的钢质气瓶强烈的化学性爆炸 故称为 回火 爆炸 i 6 氢氧混合爆炸事故频频出现 国家有关部门采取了一 系列措施 矮炸事故虽有所扼制 但目前爆炸仍时有发生 仅 2000 年 1 月 12 日至 3 月 5 日不到 50 天中 在吉林 内蒙 河 北 扛苏等地连续发生 5 起氢氧混合爆炸事故 死亡 6 人 重 伤多人 造成巨大的经济损失 2001 年 l1 月 15 日 10 时 15 分 青岛电站阀门厂在使用瓶 组汇流供氧中 发生氧气瓶爆炸 造成 1 人死亡 1 人受伤 后查清 爆炸气瓶是一只瓶阀出口连接螺纹为 左旋 瓶阀上 有 lh 际志的氢气瓶 由于氢与氧混合而引发焊炸 从以上事例可看到 氢氧混合爆炸事故频繁 且破坏又十 分严重 给人的生命及国家财物造成极大的威胁和损失 危害 极大 是一个值得我们有关部门重视和研究的安全课题 2 氢氧混合爆炸机理 氢氧混合爆炸机理 氢是一种典型的可燃气体 具有较强的化学活性和扩散性 以及渗透性 氢的最低着火温度为 574 c 氢在氧气 或空气 中 既可被明火点燃 也可敬 暗火 如气流中的砂粒 机械杂质的 撞击或静电放电火花点燃 氢的点火能级极小 仅为 0 019mj 这个数值只相当于一枚订书针从 lm 高处下落的能量 故氢与氧一旦混合成爆鸣气体后 在明火及 暗火 下是极易引 发炸燃的 而氧是一种强氧化剂 具有极高助燃性 在高压力的纯氧 下 还可引起金属的燃烧 甚至爆炸 当氢气和氧气在密闭的 气瓶或容器内混合时 瞬间内将混合得非常均匀 混合到爆炸 极限以内的氢氧混合气体一旦有引爆条件 如引火能源或达到 氢的最低着火温度 爆炸即可发生 氢氧混合的爆鸣气体爆炸 后 爆炸生成物为水 并放出大量的热 2h2 十 o2 2h2o 572 8kj 氢和氧混合爆炸极限随压力 温度和水蒸汽含量而变化 在大气压下 氢氧体积含量的爆炸范围 h2 4 95 02 5 96 干燥的氢氧爆鸣气体不易发生爆炸 但当有催化剂和水汽 存在时 加剧了氢与氧的化合反应 促使了爆鸣气体的爆炸 2 份氢和 l 份氧的混合物爆炸威力最大 即形成所谓 爆震 当在密闭的钢质气瓶或容器内的可爆性氢氧混合气体出现 引焊条件 即产生强烈的化学反应 放出大量的热能 在密闭 的钢质气瓶或容器内 瞬间即形成极高的温度并转换成极高压 力 当其压力超越钢质气瓶或容器的极限强度时 致使钢瓶或 容器爆炸 若钢质气瓶或容 9d 内氢氧爆鸣气体数量越多 压力 越高 燃烧和爆炸的速度越快 产生的能量和压力则越大 而 爆炸的威力则越大 破坏和人身伤亡则越严重 这就是氢氧混合爆炸的基本机理 3 氢氧混合爆炸成因 氢氧混合爆炸成因 3 1 因管理残技术上的原因 而造成制氢氧设备不完善 有的长年失修带病运行 安装或检修时出现的错误 如上述 1 4 例的淮南 1984 年 5 月 3 日的爆炸事故后来查明 其中一 台 dy 24 设备安装时有 4 块极板装反 石棉隔膜 7 块穿孔 导 致氢与氧混合 又未进行严格的气体分析 酿成恶性爆炸 3 2 制取氢氧的电解液工艺不符合技术要求 使用钙等杂 质含量过高的硬水 井下抽取的井水或矿泉水作电解液 加之 设备开停频繁 由于温差变化 水的蒸发造成碱液结晶和沉淀 物来并不干燥的气体 变得更为潮湿了 这就为混合气体爆炸 创造了条件 3 9 已混合到爆炸极限范围的氢氧混合气体 在充装中发 生爆炸 其引发爆炸原因往往与气体充装的装备工艺条件有关 如 管道 阀门甚至连接件选用不当 如充装压力 10mpa 的 输气管道使用碳钢 铸钢材质管道 阀门或接头 前述的株洲 某厂氢氧混合爆炸事故 就是使用 25 碳钢接头而引发爆炸的 因这些材料其导电导热性能差 使用中易产生火源 引起氢氧 混合气体爆炸 2 在气体充装装置上未设置导除静电的设施 或虽形式上 有导除装置 但系非正规的专业部门设计制作安装与测试 不 能起导除静电的作用 3 辖送高压气体的管内径与气体 01 量不相匹配 选用的 截止阀通径过小等原因 以致流速大大超出设计规范 导致火 源引起爆炸 4 操作原因 如开启总的截止阀门时 开得过急过猛 充 装压力较高时 如压力 lompa 仍并入或更换少数空瓶充装等等 4 预防与对策预防与对策 4 1 应加强制氢氧设备的维护检修 根据设备腐蚀程度 电解液杂质沉淀情况 工艺参数和运行状况 确定检修周期 使设备保持完好状况 从根本上杜绝因设备问题而产生氢氧混 合 4 2 电解槽安装液位自动控制及液位超低或超高气体自动 排放等安全装置 以防电解液过量堵塞气道或液位过低石棉隔 膜裸露而导致氢氧混合 4 3 应使用符合规范的纯水配制电解液 不准使用硬水 地下水 矿泉水 同时应控制碱液浓度 运行周期较长或其他 特定条件下运行 应注意电解液中的 naoh 或 koh 与空气中及 水中的 c02 反应生成碳酸钠结晶的可能性 还应注意由于设备 开停频繁 电解液蒸发使碱结晶的可能性 4 4 严格对氢和氧的纯度分别定时检测分析 纠正重视氢 而忽视氧的检测分析偏向 有条件的企业应采取连续测定 自 动记录 氢中含氧或氧中含氢含量超标时声光显示报警的自动 监控 4 5 严格执行 气瓶安全监察规程 2000 年版 第 63 条之规 定 以电解法制取氢和氧的单位 当氢中含氧或氧中含氢超过 0 1 体积比 时 严禁充装 4 6 气体充装单位 必须重视对钢瓶充装前的检验 应配 备经省级专业安全技术培训 取得充装前检验员资格的持证人 员进行充装前的气瓶检验工作 并作检验记录 以便责任追踪 4 7 完善气体充装设备与安全设施 杜绝引烽火源 1 气体充装装置所使用的材料应符合技术规范 3mpa 以 上的氢气或氧气输气管道应采用其化学成份和机械性能符合 gb5232 gbl529 gbl530 标准的黄铜管 各种阀门必须采用通 径符合流量和流速要求的铜基合金材料 其阀门密封填料必须 是不含油脂的阻燃材料 2 气体充装台 特别是操作频繁的管段 应设置导除静电 接地装置 其接地电阻 10q 井经电气专业部门测试合格 且 每年至少由权威部门检测一次 3 气体充装站其他安全设施应满足 gbl7246 1998 永久气 体气瓶的充装站安全技术条件 的规定 4 8 已投入使用的气瓶必须专用 不得改装 以往允许改 装 主要是因为经济水平不高 随着国民经济的发展和实力的 提高 对气瓶改装的必要性已不存在 故 2001 年 7 月 1 日起实 施新的 气瓶安全监察规程 后 取消了有关气瓶改装的规定 4 9 切实加强气瓶的安全管理 气体充装单位 气瓶检验 单位 应按照有关法规要求 定期对气瓶颜色标记 配备规定 的瓶阀等安全附件 按照 gb7144 1999 气瓶颜色标记 规定 氧气瓶瓶色为淡酞兰 瓶上中部有醒目的黑色 氧 字 瓶阀以 qf 2 型为常见 而氢气瓶瓶色为淡绿色 瓶上中部有醒目的 红色 氢 字 并配有