2015年安全工程師輔導資料《案例》：特大TNT爆炸事故

　　一、事故經過

　　某年某月某日19：30，某省某廠TNT生產線硝化車間發(fā)生特大爆炸事故，造成了嚴重的人員傷亡和巨大的財產損失。

　　TNT 是一種烈性炸藥，由甲苯經硝硫混酸硝化而成。硝化過程中存在著燃燒、爆炸、腐蝕、中毒四大危險。硝化反應分為3個階段：一段硝化由甲苯硝化為一硝基甲苯 （MNT），用四臺硝化機并聯(lián)完成；二段硝化由一硝基甲苯硝化為二硝基甲苯（DNT），用二臺硝化機并聯(lián)完成；三段硝化由二硝基甲苯硝化為三硝基甲苯 （TNT），用11臺硝化機串聯(lián)起來完成。

　　化學反應式如下：

　　CH3C6H5 + HNO3 + （H2SO4） → CH3C6H4（NO2） + H2O

　　CH3C6H4（NO2） + HNO3 + （H2SO4） →CH3C6H4（NO2）2十H2O

　　CH3C6H4（NO2）2 + HNO3 + （H2SO4） → CH3C6H2（NO2）3+ H2O

　　三段硝化比二段硝化困難得多，不僅反應時間長，需多臺硝化機串聯(lián)，而且硝硫混酸濃度高，并控制在較高溫度下進行，因而生產危險性大。這次特大爆炸事故就是從三段2號機（代號為III_2+）開始的。

　　發(fā)生事故的硝化車間由3個實際相連的工房組成。中間為9m×40 m×15 m的鋼筋混凝土3層建筑，屋頂為圓拱形；東西兩側分別為8 m×40 m和 12m x 40m的2個偏廈。硝化機多數(shù)布置在西偏廈內，理化分析室布置在東偏廈內。整個硝化車間位于高3 m、四周封閉的防爆土堤內，工人只能從涵洞出入。爆炸事故發(fā)生后，該車間及其內部40多臺設備蕩然無存，現(xiàn)場留下一個方圓約40 m、深7m的鍋底形大坑，坑底積水2.7 m深。

　　爆炸不僅使本工房被摧毀，而且精制、包裝工房，空壓站及分廠辦公室遭到嚴重破壞，相鄰分廠也受到嚴重影響。位于爆炸中心西側的三分廠、南側的五分廠、北側的六分廠和熱電廠，凡距爆炸中心600 m范圍內的建筑物均遭嚴重破壞；1200 m范圍內的建筑物局部破壞，門窗玻璃全被震碎；3000 m范圍內的門窗玻璃部分振碎。在爆炸中心四周的近千棵樹木，或被沖擊波攔腰截斷，或被沖倒，或被削去半邊樹冠。

　　爆炸飛散物——殘墻斷壁和設備碎塊，大多拋落在 300 m半徑范圍內，少數(shù)飛散物拋落甚遠，例如，一根長800 mm、Φ80mm的鋼軸飛落至1 685 m處；一個數(shù)10 t重的鋼筋混凝土塊（原硝化工房拱形屋頂?shù)臍埡。┍粧伮湓跂|南方487 m處，將埋在地下2m深處的Φ400mm鑄鐵管上水干線砸斷，水溢成河；一個數(shù)10 公斤重的水泥墻殘塊飛至310 m遠并砸穿3分廠衛(wèi)生巾生產工房的屋頂，將室內2名女工砸成重傷。

　　據(jù)統(tǒng)計，這起事故中死亡17人、重傷13人、輕傷94人；報廢建筑物約5萬㎡.嚴重破壞的5. 8萬㎡，一般破壞的17.6萬㎡；設備損壞951臺（套），直接經濟損失2266.6萬元。此外由于停產和重建，間接損失更加巨大。

　　根據(jù)對生產設備內的炸藥量的測算，并從建筑物破壞等級與沖擊波超壓的關系，以及爆炸坑形狀和大小的估算，確定這次事故爆炸的藥量約為40t TNT當量。

　　二、事故原因分析

　　1．事故原點

　　事故發(fā)生后，由企業(yè)主管部門、政府勞動部門和工會勞動保護部門組成聯(lián)合調查組，負責對事故進行調查，由于這起事故已使原來的工房和設備全被炸毀，現(xiàn)場已變成一個大而深的坑，且有積水。因而，盡管調查組專家反復勘察了事故現(xiàn)場，但找到的物證很少，儀表及記錄紙殘缺不全，這就給確定事故原點和分析事故原因造成很大困難。好在當班的34名工人中，尚有17名幸存，經反復查詢，他們提供了發(fā)生事故前的生產情況和事故發(fā)生時的一些現(xiàn)象，這對調查進展很有幫助。調查組結合當事人口述筆錄，查證了許多有關圖紙和資料，做了一些模擬試驗，并從工藝技術、生產管理、設備狀況、原材料質量、生產操作等方面，進行了認真的分析和討論，最終確定并證實了事故原點——即最先發(fā)生燃燒爆炸的設備是三段2號機分離器。主要依據(jù)是：

　　（1）當事人口述。III-2+機操作工自述，他于19：00從生產設備內取出硝化物和廢酸樣品，送到理化分析室，約19：15返回本崗位，發(fā)現(xiàn)Ш-2+機分離器冒煙，就按規(guī)定打開分離器雨淋裝置和硝化機冷卻水旁路閥進行降溫，然后去儀表控制室找班長報告情況。

　?。?） 班長證詞。班長承認19：15左右III-2+機操作工向他報告分離器冒煙，他就帶領另兩名工人來到硝化工房，看到III-2+機分離器冒煙很大，就指揮工人打開機前循環(huán)閥和加入濃硫酸，以進一步降溫。但此措施沒有奏效，工房內已硝煙嗆人，便和其他人退到工房門口，接著就看見從分離器沿口與上蓋之間向外噴火，心想“不好了”，便立即向防爆土堤外面跑去，剛出涵洞，身后“轟”地一聲就爆炸了。

　　（3）有關人員旁證。III-10+機操作工證實，他于19：15從分析室送樣品回來，看到III-2+機分離器冒煙，就走過去問III-2+機操作工：“溫度高不高？”回答：“不太高”。他就回到本崗位。后來看到班長指揮幾個工人采取降溫抑煙措施。但硝煙越來越大，他就退到工房外面，一看到著火，就從附近涵洞跑出防爆土堤。

　?。?）物證。從炸塌了的儀表控制室內找到了一些綜合記錄殘片、經補貼復原后顯示的數(shù)據(jù)證明，當天19：00左右三段硝化機硝酸濃度過高。工藝規(guī)程規(guī)定，Ш-2+機硝酸濃度為 1.0％~3.5％，而記錄為7 .9％；工藝規(guī)定III-4+，III-7+機為2. 0％~4 .0％、而記錄上III-5+機為12 .6％，高出工藝規(guī)定二、三倍。這就造成工藝混亂、最低凝固點前移，反應最激烈的機臺為III-2+機，這就為III-2+機最先冒煙、著火和爆炸提供了確鑿的物證。

　?。?）從爆坑形狀分析。從爆坑測繪圖可知，最深處等高線呈鞋底形，口部呈鴨梨形、其主軸線與硝化機布置主軸線呈大約5°夾角，這就說明起爆原點在三段硝化前幾臺機。根據(jù)工人所述冒煙、著火現(xiàn)象，確定為Ш一2+機。它最先爆炸，其沖擊波使以后各機臺發(fā)生不同程度位移，隨即發(fā)生殉爆。盡管各機臺幾乎是同時爆炸的、但爆炸前的有規(guī)則位移使留下的爆坑呈傾斜狀態(tài)。

　　2．事故原因

　　調查組采用故障樹分析法查找事故原因，很見成效。專家們把硝化過程中可能引發(fā)燃燒爆炸事故的條件按先后次序和因果關系繪成程序方框圖。它表明了導致事故的因素之間的邏輯關系。然后，逐項查明各種因素的狀態(tài)及影響程度，排除非相關因素，保留相關因素，并對相關因素進一步探細查微，直至確認引發(fā)事故的原因。

　　經過對圖中逐項分析，排除了一些非相關因素，如冷卻蛇管漏水、冷卻水中斷或不足、攪拌器故障、儀表失靈、原料含雜質等，留下少數(shù)相關因素，可理出兩條“事故因果鏈”，如圖5—1所示。

　　在第一條“事故因果鏈”中，關鍵是投料比例不正確、工藝條件紊亂，它是由硝酸濃度過高引起的。這時硝化反應激烈，硝化機內反應不充分的反應物被提升到分離器內繼續(xù)反應，而分離器內既無冷卻蛇管，又無攪拌裝置，容易造成硝化物局部過熱而分解、著火。經調查，這次事故之前就有這種現(xiàn)象。事故當日白班生產已發(fā)現(xiàn)Ш -6+、III-7+機硝酸閥泄漏，2班于16：30接班后，由儀表工于17：00進行了修理，但已漏入硝化系統(tǒng)中的硝酸使反應液硝酸濃度過高，Ш-2+ 機內硝酸含量達7.09％，比工藝規(guī)定的1％~3.5％高2～3倍，這就導致工藝條件紊亂，局部高溫分解，最終可能引起硝化物著火、爆炸。

　　在第二條“事故因果鏈”中，關鍵是反應液接觸意外可燃物，如機內掉入油棉紗、潤滑油、橡膠手套或橡膠墊圈等，它們會與混酸中的硝酸發(fā)生強烈氧化反應而冒煙、著火。經仔細調查。這次事故前并無棉紗等掉入。但進一步調查發(fā)現(xiàn)。在分離器沿口與上蓋之間的填料用的是不符合工藝規(guī)定的石棉繩。它與高溫高濃度的硝酸混酸接觸?？赡艹蔀橐l(fā)事故的火種，前面提到，工人為降溫抑煙，曾向機內加了大量濃硫酸，這就使酸與石棉繩的接觸機會增多了。

　　關于不符合工藝規(guī)定的石棉繩問題。據(jù)查是某年某月設備大修時換上的，通常石棉繩是不可燃的、但從爆炸事故現(xiàn)場找到的石棉繩殘段和工序小庫房中使用剩下的石棉繩、均能用火柴點燃。經該省勞動安全衛(wèi)生檢測站分析檢驗證明，這種石棉繩中只含有50％石棉、其余為可燃纖維和油脂。為了證明此石棉繩與硝酸混酸的作用、調查組專門做了模擬試驗，證明此種石棉繩與工藝規(guī)定濃度的硝硫混酸作用，反應激烈，冒大量黃煙，溫度由110℃上升到150℃。使用這種石棉繩完全有可能引起硝化物著火。而用符合工藝規(guī)定的石棉繩做對照試驗，幾乎不發(fā)生反應。

　　調查組還找到了III-2+機分離器起火后火勢蔓延擴大的主要途徑。一是通過硝煙排煙管傳火；二是通過低矮的木屋面板傳火。

　　由著火而轉化為爆炸。主要是沒有及時采取緊急安全放料措施。按規(guī)定硝化機應有遙控、自動、手動3套安全放料裝置以備萬一著火的緊急情況能及時打開安全放料裝置，將物料放入安全水池。但這個廠是個歷史悠久的老廠、工藝落后，設備陳舊，工房低矮，生產自動化程度低，本質安全條件差、硝化機上沒有自動安全放料裝置、著火后操作工和班長也沒有及時手動放料。以致由著火轉化為爆炸。

　　綜上所述，可將這次事故的原因概述如下：事故的起因是III-6+、 III-7+機硝酸閥泄漏造成硝化系統(tǒng)硝酸含量過高，最低凝固點前移。致使III-2+機反應激烈而冒煙，此時由于高溫高濃度硝硫混酸與不符合工藝規(guī)定的石棉繩（含大量可燃纖維和油脂）接觸成為火種，引起III-2+機分離器內硝化物著火；或者可能由于分離器內反應激烈，局部過熱，引起硝化物分解著火。著火后因硝化機本質安全條件差、沒有自動放料裝置，工人也沒有手動放料，以致由著火轉化為爆炸。同時，這次事故與工廠管理方面的漏洞有很大關系，領導對安全重視不夠；生產工藝設備上問題多，解決不力；工人勞動紀律差、有擅自脫崗現(xiàn)象；再加上使用了不符合工藝規(guī)定的石棉繩等。因而這起特大爆炸事故是一起在本質安全條件很差的情況下發(fā)生的責任事故。

　　三、事故責任劃分及處理

　　1．直接責任

　?。?）三段2號硝化機操作工牛某，在發(fā)現(xiàn)了三段2號機分離器冒煙后，雖然打開了雨淋閥和旁路冷卻水閥降溫，但在發(fā)現(xiàn)分離器冒火后，沒有采取向安全水池放料這個關鍵措施就跑出現(xiàn)場，以致火勢蔓延，引起爆炸，因此，牛某對這起事故應負直接責任。經研究給予他開除廠籍、留廠察看處分，建議移交司法機關追究刑事責任。

　　（2）硝化二組當班班長張某，在得知二段2號機分離器冒煙后、雖然指揮工人采取了一些降溫措施，但當分離器著火后，沒有督促機手打開硝化機安全放料開關，也未采取其他補救措施，而是喊撤，以致大家跑離現(xiàn)場。他對這次事故也應負主要責任，經研究給予他開除廠籍、留廠察看處分，建議移交司法機關追究刑事責任。

　　2.間接責任

　?。?） 二分廠廠長劉某，作為二分廠生產組織者和安全生產第一負責人，沒有認真貫徹執(zhí)行“安全生產五同時”原則。TNT生產線某年年底停產，次年2月1日恢復生產后，準備工作不足，生產、工藝、設備長時間不正常，開工9天就停產和維修7次。單機停料頻繁，換修閥門、襯墊、冷卻排管多次。他對這些問題重視不夠，解決不力；又擅自中斷了夜間干部值班制度；二分廠職工勞動紀律松弛，脫離崗位現(xiàn)象嚴重，沒有及時糾正，因此，他對這起事故負主要領導責任。經研究給予他撤去分廠廠長職務、留廠察看處分。

　　（2）總廠廠長金某，雖任廠長才15天，但這起爆炸事故傷亡慘重，財產損失巨大，造成了不良的政治影響。他作為總廠安全生產第一負責人應對這起事故負間接領導責任。經研究給予他行政記大過處分。

　?。?）總廠主管生產和安全的副廠長李某，作為企業(yè)主管生產、安全的負責人，負有一定的領導責任。

　?。?）事故調查中發(fā)現(xiàn)硝化機分離器與沿蓋之間使用的填料是可燃的石棉繩，這是引起分離器著火的主要原因之一。造成這種石棉繩被使用的人對這起事故負有間接責任，應進一步追查，并給予政紀處分。

　?。?）該廠TNT生產線始建于日偽時期，解放后雖經多次改進，但工藝落后、設備陳舊、自控水平低、事故隱患嚴重的情況日趨突出，工廠和主管部門多次向上級報告，要求進行安全技術改造。但直到事故前3年才批準改造方案，事故前1年才批準投資。就在新生產線已開始建設，舊生產線即將退役的時候，發(fā)生了特大爆炸事故。因此，上級公司和上級有關部門也應對這起事故負一定的責任。

　　四、事故教訓與預防對策措施

　　從這起特大爆炸事故中我們應該吸取以下教訓：

　　1．在設施和技術方面

　?。?） 危險品生產工房應該符合防火防爆要求。這次發(fā)生爆炸事故的車間，硝化生產線主要布置在磚木結構的西側廈內，分離器蓋距木屋面板僅1.7 m．以致木屋面板成為傳火物；此外，硝化車間的主體建筑采用鋼筋混凝土重型屋頂，它在發(fā)生爆炸事故時形成大塊飛散物砸壞周圍建筑物和砸傷人員，造成次生災害。

　?。?）要提高危險品生產設備的本質安全化程度和自動化水平，不僅生產設備應有完善的安全防護裝置，如自動報警和自動放料，而且應盡量減少現(xiàn)場操作人員。

　?。?）危險品生產廠房內的工藝布置應整齊有序，方便操作。有利于安全疏散。而發(fā)生事故的工房設備密集，管道縱橫，工人操作須從鐵梯上下，既不方便。也不利于疏散。

　　（4）危險品廠房與周圍建筑物一定要有足夠的安全距離。這次事放造成如此巨大的人員傷亡和財產損失，就與工廠布局不合理、安全距離不夠、絕大部分工房破舊有直接關系。

　　2．在生產和安全管理方面

　?。?） 危險品生產要有嚴格的工藝設備管理。硝化車間發(fā)生事故前，設備多次出現(xiàn)故障，多次換修閥、墊，開車停車頻繁、造成工藝紊亂，但管理干部和技術人員沒有及時處理，埋下事故隱患。今后，要嚴格按照工藝規(guī)定的技術條件操作，減少工藝波動，盡量提高設備完好率，減少乃至杜絕事故隱患。

　?。?）危險品生產要有嚴格的勞動紀律，嚴禁串崗、脫崗。據(jù)調查，這次事故發(fā)生前半小時內，34名工人中竟有6人脫離崗位。

　?。?）要經常進行提高安全意識的教育和工人反事故能力（對事故苗頭的緊急處置能力）的演練。這起事故發(fā)生前，工人和班長都已手忙腳亂，沒有及時采取手動放料措施就跑離現(xiàn)場，以致著火轉化為爆炸。

　?。?）要對輔助生產用料。如石棉繩的耐火耐酸等性能進行檢驗后才能用于生產。

　?。?）領導干部組織和指揮生產要做到“安全生產五同時”，即安全工作與生產工作同時計劃、同時布置、同時檢查、同時總結、同時評比。而這次事故的發(fā)生在一定程度上就與該廠領導未做到“安全生產五同時”有關。

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