2010年安全工程师考试《案例分析》练习题（64）

　　案例59特大TNT爆炸事故

　　一、事故经过

　　某年某月某日19：30，某省某厂TNT生产线硝化车间发生特大爆炸事故，造成了严重的人员伤亡和巨大的财产损失。

　　TNT是一种烈性炸药，由甲苯经硝硫混酸硝化而成。硝化过程中存在着燃烧、爆炸、腐蚀、中毒4大危险。硝化反应分为3个阶段：一段硝化由甲苯硝化为一硝基甲苯（MNT），用4台硝化机并联完成；二段硝化由一硝基甲苯硝化为二硝基甲苯（DNT），用2台硝化机并联完成；三段硝化由二硝基甲苯硝化为三硝基甲苯（TNT），用ll台硝化机串联起来完成。化学反应式如下：

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

　　CH₃C₆H₄（NO₂）+HNO₃+（H₂SO₄） →CH₃C6H₃（NO₂）₂+H₂O

　　CH₃C₆H₃（NO₂）₂+HNO₃+（H₂SO₄） →CH₃C6H₂（NO₂）3+H₂O

　　三段硝化比二段硝化困难得多，不仅反应时间长，需多台硝化机串联，而且硝硫混酸浓度高，并需控制在较高温度下进行，因而生产危险性大。这次特大爆炸事故就是从三段2号机分离器（代号为Ⅲ-2#）开始的。

　　发生事故的硝化车间由3个实际相连的厂房组成。中间为9 m×40 m×15 m的钢筋混凝土3层建筑，屋顶为圆拱形；东西两侧分别为8 m×40 m和12 m×40 m的2个偏厦。硝化机多数布置在西偏厦内，理化分析室布置在东偏厦内。整个硝化车间位于高3 m、四周封闭的防爆土堤内，工人只能从涵洞出入。爆炸事故发生后，硝化车问及其内部40多台设备荡然无存，现场留下一个方圆约40 m、深7 m的锅底形大坑，坑底积水深2.7 m.

　　爆炸不仅使本厂房被摧毁，而且使精制和包装厂房、空压站及分厂办公室遭到严重破坏，相邻分厂也受到严重影响。位于爆炸中心西侧的三分厂、南侧的五分厂、北侧的六分厂和热电厂里，凡距爆炸中心600m范围内的建筑物均遭严重破坏，1200m范围内的建筑物局部被破坏、门窗玻璃全被震碎，3000m范围内的门窗玻璃部分被震碎。在爆炸中心四周的近千棵树木，或被冲击波拦腰截断，或被冲倒，或被削去半边树冠。

　　爆炸飞散物——残墙断壁和设备碎块，大多被抛落在300 m半径范围内，少数飞散物被抛落更远。例如，一根长800mm、直径80mm的钢轴被落至1685m处；一个数十吨重的钢筋混凝土块（原硝化厂房拱形屋顶的残骸）被抛落在东南方487m处，将埋在地下2m深处的直径400mm铸铁管上水干线砸断，水溢成河；一个数十千克重的水泥墙残块被抛到310m远并砸穿三分厂卫生巾生产厂房的屋顶，将室内2名女工砸成重伤。

　　据统计，这起事故死亡17人、重伤13人、轻伤94人；报废建筑物约5万㎡，严重破坏的有5．8万㎡，一般破坏的有17．6万㎡；设备损坏951台（套）。直接经济损失2 266．6万元。此外，由于停产和重建，间接损失更加巨大。

　　根据对生产设备内炸药量的测算，并从建筑物破坏等级与冲击波超压的关系，以及爆炸坑形状和大小进行估算，确定这起事故爆炸的药量约为40 t TNT当量。

　　二、事故原因分析

　　1．事故原点

　　事故发生后，由企业主管部门、政府劳动部门和工会劳动保护部门等组成联合调查组，对事故进行调查。由于这起事故使原来的厂房和设备全被炸毁，现场已变成一个大而深的坑，且有积水。因而，尽管调查组专家反复勘察了事故现场，但找到的物证很少，仪表及记录纸残缺不全，这给确定事故原点和分析事故原因造成很大困难。好在当班的34名工人中，有17名幸存。经反复查询，幸存者提供了发生事故前的生产情况和事故发生时的一些现象。调查组结合当事人口述笔录，查证了许多有关图样和资料，做了一些模拟试验，并从工艺技术、生产管理、设备状况、原材料质量、生产操作等方面，进行了认真的分析和讨论，最终确定并证实了事故原点——最先发生燃烧爆炸的设备是Ⅲ-2#机分离器。主要依据是：

　　（1）当事人口述：Ⅲ-2#机操作工自述，他于19：00从生产设备内取出硝化物和废酸样品。送到理化分析室；约19：15返回本岗位，发现Ⅲ-2#机分离器冒烟，就按规定打开

　　分离器雨淋装置和硝化机冷却水旁路阀进行降温，然后去仪表控制室找班长报告情况。

　　（2）班长证词。班长承认19：15左右Ⅲ-2#机操作工向他报告分离器冒烟，他带领另2名工人来到硝化厂房，看到Ⅲ-2#机分离器冒烟很大，就指挥工人打开机前循环阀，加人浓硫酸，以进一步降温。但此措施没有奏效，厂房内已硝烟四起，烟气呛人，班长便和其他人退到厂房门口，接着就看见分离器沿口与上盖之间向外喷火，他们心想“不好了”，便立即向防爆土堤外面跑去，刚出涵洞，身后“轰”地一声就爆炸了。

　　（3）有关人员旁证。Ⅲ-2#机操作工证实，他于19：15从分析室送样品回来，看到Ⅲ-2#机分离器冒烟，就走过去问Ⅲ-2#机操作工：“温度高不高？”回答：“不太高。”他就回到本岗位。后来看到班长指挥几个工人采取降温抑烟措施。但硝烟越来越大，他就退到厂房外面，一看到着火，就从附近涵洞跑出防爆土堤。

　　（4）物证。从炸塌了的仪表控制室内找到了一些综合记录残片，经补贴复原后显示的数据证明，当天19：00左右三段硝化机硝酸浓度过高。工艺规程规定，Ⅲ-2#机硝酸浓度为1.0％～3.5％，而记录为7.9％；工艺规定III-4#至111-7#机硝酸浓度为2.0％～4.0％，而记录上Ⅲ-5#机硝酸浓度为12.6％，高出工艺规定二三倍。这造成工艺混乱，最低凝固点前移，反应最激烈的机台为Ⅲ-2#机。这为Ⅲ-2#机最先冒烟、着火和爆炸提供了确凿的物证。

　　（5）从爆坑形状分析。从爆坑测绘图可知，最深处等高线呈鞋底形，口部呈鸭梨形，其主轴线与硝化机布置主轴线呈大约50夹角，这说明起爆原点在三段硝化前几台机。根据工人所述冒烟、着火现象，确定为Ⅲ-2#机。它最先爆炸，其冲击波使以后各机台发生不同程度位移，随即发生殉爆。尽管各机台几乎是同时爆炸的，但爆炸前有规则的位移使留下的爆坑呈倾斜状态。

　　2．事故原因

　　调查组采用故障树分析法查找事故原因，很见成效。专家们又把硝化过程中可能引发燃烧爆炸事故的条件按先后次序和因果关系绘成程序方框图。它表明了导致事故的因素之间的逻辑关系。然后，逐项查明各种因素的状态及影响程度，排除非相关因素，保留相关因素，并对相关因素进一步探细查微，直至确认引发事故的原因。

　　经过对图中因素逐项分析，排除了一些非相关因素，如冷却蛇管漏水、冷却水中断或不足、搅拌器故障、仪表失灵、原料含杂质等，留下少数相关因素，可理出两条“事故因果链”，如下图所示。

　　在第一条“事故因果链”中，关键是投料比不正确、工艺条件紊乱，是由硝酸浓度过高引起的。这时硝化反应激烈，硝化机内反应不充分的反应物被提升到分离器内继续反应。而分离器内既无冷却蛇管，又无搅拌装置，容易造成硝化物局部过热而分解、着火。经调查，这起事故之前就有这种现象。事故当日，白班生产已发现Ⅲ-6#、Ⅲ-7#机硝酸阀泄漏；二班于16：30接班后，由仪表工于17：00进行了修理，但已漏人硝化系统中的硝酸使反应液硝酸浓度过高，Ⅲ-2#机内硝酸浓度达7．09％，比工艺规定的1％～3.5％高二三倍，这就导致工艺条件紊乱，局部高温分解，最终可能引起硝化物着火、爆炸。

　　在第二条“事故因果链”中，关键是反应液接触意外可燃物，如机内掉人油棉纱、润滑油、橡胶手套或橡胶垫圈等，它们会与混酸中的硝酸发生强烈氧化反应而冒烟、着火。经仔细调查，这起事故前并无油棉纱等掉人。但进一步调查发现，在分离器沿口与上盖之间的填料用的是不符合工艺规定的石棉绳，它与高温、高浓度的硝酸混酸接触，可能成为引发事故的火种。前面提到，工人为降温抑烟，曾向机内加了大量浓硫酸，这就使混酸与石棉绳的接触机会增多。

　　关于不符合工艺规定的石棉绳问题，据查是某年某月设备大修时换上的？通常石棉绳是不可燃的，但从爆炸事故现场找到的石棉绳残段和工序小库房中剩下的石棉绳，均能用火柴点燃。经省劳动安全卫生检测站分析检验证明，这种石棉绳中只含有50％的石棉，其余为可燃纤维和油脂。为了证明此石棉绳与硝酸混酸的作用，调查组专门做了模拟试验，证明了此种石棉绳“与工艺规定浓度的硝硫混酸作用，反应激烈，冒大量黄烟，温度由110℃上升到1500C.使用这种石棉绳完全有可能引起硝化物着火”。而用符合工艺规定的石棉绳做对照试验，几乎不发生反应。

　　调查组还找到了Ⅲ-2#机分离器起火后火势蔓延扩大的主要途径：一是通过硝烟排烟管传火，二是通过低矮的木屋面板传火。

　　由着火而转化为爆炸，主要是没有及时采取紧急安全放料措施。按规定，硝化机应有遥控、自动、手动3套安全放料装置．以备万一着火的紧急情况下能及时打开安全放料装置，将物料放人安全水池。但这个厂是建厂时间早的老厂，工艺落后，设备陈旧．厂房低矮，生产自动化程度低，本质安全条件差，硝化机上没有自动安全放料装置，着火后操作工和班长也没有及时手动放料，以致由着火转化为爆炸。

　　综上所述，可将这起事故的原因概述如下：事故的起因是111-6#、Ⅲ-7#机硝酸阀泄漏造成硝化系统硝酸浓度过高，最低凝固点前移，致使Ⅲ-2#机反应激烈而冒烟。、此时由于高温、高浓度硝硫混酸与不符合工岂规定的石棉绳（含大量可燃纤维和油脂）接触成为火种，引起Ⅲ-2#机分离器内硝化物着火；或者可能由于分离器内反应激烈，局部过热，引起硝化物分解着火。着火后因硝化机本质安全条件差，没有自动放料装置，工人也没有手动放料．以致由着火转化为爆炸。同时，这起事故与工厂管理方面的漏洞有很大关系。领导对安全重视不够；生产工艺设备上问题多，解决不力；工人劳动纪律差，有擅自脱岗现象；再加上使用了不符合工艺规定的石棉绳等。因而这起特大爆炸事故是一起在本质安全条件很差的情况下发生的责任事故。

　　三、事故责任划分及处理

　　1．直接责任

　　（I）三段2号硝化机操作工牛某，在发现了三段2号机分离器冒烟后，虽然打开了雨淋阀和旁路冷却水阀降温，但在发现分离器冒火后，没有采取向安全水池放料这个关键措施就跑出现场，以致火势蔓延，引起爆炸。牛某对这起事故应负直接责任，经研究给牛某开除厂籍、留厂察看处分，建议移交司法机关追究刑事责任。

　　（2）硝化二组当班班长张某，在得知三段2号机分离器冒烟后，虽然指挥工人采取了一些降温措施，但当分离器着火后，没有督促工人打开硝化机安全放料开关，也未采取其他补救措施。张某对这起事故也应负主要责任，经研究给张某开除厂籍、留厂察看处分，建议移交司法机关追究刑事责任。

　　2．间接责任

　　（1）二分厂厂长刘某，作为二分厂生产组织者和安全生产第一负责人，没有认真贯彻执行“安全生产五同时”原则。TNT生产线某年年底停产，次年2月1日恢复生产后，准备工作不足，生产、工艺、设备长时间不正常。开工9天就停产和维修7次，单机停料频繁，换修阀门、衬垫、冷却排管多次。他对这些问题重视不够，解决不力，又擅自中断了夜间干部值班制度。二分厂职工劳动纪律松弛，脱离岗位现象严重，他没有及时纠正。因此，刘某对这起事故负主要领导责任，经研究给予撤销分厂厂长职务、留厂察看处分。

　　（2）总厂厂长金某．虽任厂长才15天，但这起爆炸事故伤亡惨重，财产损失巨大，造成了不良的政治影响，他作为总厂安全生产第一负责人应对这起事故负间接领导责任，经研究给予行政记大过处分。

　　（3）总厂主管生产和安全的副厂长李某，作为企业主管生产、安全的负责人，负有一定的领导责任。

　　（4）事故调查中发现，硝化机分离器与沿盖之间使用的填料是可燃的石棉绳，这是引起分离器着火的主要原因之一。造成这种石棉绳被使用的人对这起事故负有间接责任，应进一步追查，并给予政纪处分。

　　（5）该厂TNT生产线始建于日伪时期，解放后虽经多次改进，但工艺落后、设备陈旧、自控水平低、事故隐患严重的情况日趋突出。工厂和主管部门多次向上级报告，要求进行安全技术改造。但直到事故前3年改造方案才被批准，事故前1年才被批准投资。就在新生产线已开始建设，旧生产线即将退役的时候，发生了特大爆炸事故。因此，上级公司和上级有关部门也应对这起事故负一定的责任。

　　四、事故教训与预防对策措施

　　从这起特大爆炸事故中，我们应该吸取以下教训。

　　1．在设施和技术方面

　　（1）危险品生产厂房应该符合防火防爆要求。这次发生爆炸事故的车间，硝化生产线主要布置在砖木结构的西侧厦内，分离器盖距木屋面板仅1．7 m，以致木屋面板成为传火物。此外，硝化车间的主体建筑采用钢筋混凝土重型屋顶，它在发生爆炸事故时形成大块飞散物砸坏周围建筑物和砸伤人员，造成次生灾害。

　　（2）要提高危险品生产设备的本质安全化程度和自动化水平，不仅生产设备应有完善的安全防护装置，如自动报警和自动放料装置，而且应尽量减少现场操作人员。

　　（3）危险品生产厂房内的工艺布置应整齐有序，方便操作，有利于安全疏散。而发生事故的厂房设备密集，管道纵横；工人操作须从铁梯上下，既不方便，也不利于疏散。

　　（4）危险品厂房与周围建筑物一定要有足够的安全距离。这次事故造成如此巨大的人员伤亡和财产损失，就与工厂布局不合理，安全距离不够，绝大部分厂房破旧有直接关系。

　　2．在生产和安全管理方面

　　（1）危险品生产要有严格的工艺设备管理。硝化车间发生事故前，设备多次出现故障，多次换修阀、垫，开车停车频繁，造成工艺紊乱。但管理干部和技术人员没有及时处理，埋下事故隐患。今后，要严格按照工艺规定的技术条件操作，减少工艺波动，尽量提高设备完好率，减少乃至杜绝事故隐患。

　　（2）危险品生产要有严格的劳动纪律，严禁串岗、脱岗。据调查，这起事故发生前半小时内，34名工人中竟有6人脱离岗位。

　　（3）要经常进行提高安全意识的教育和工人反事故能力（对事故苗头的紧急处置能力）的演练。这起事故发生前，工人和班长都已手忙脚乱，没有及时采取手动放料措施就跑离现场，以致着火转化为爆炸。

　　（4）加强辅助生产用料的管理。如需对石棉绳的耐火耐酸等性能进行检验后才能用于生产。

　　（5）领导干部组织和指挥生产要做到“安全生产五同时”，即安全工作与生产工作同时计划、同时布置、同时检查、同时总结、同时评比。而这起事故的发生在一定程度上与该厂领导未做到“安全生产五同时”有关。

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