2015年安全工程師輔導(dǎo)資料《案例》：特大TNT爆炸事故

　　一、事故經(jīng)過(guò)

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

　　TNT 是一種烈性炸藥，由甲苯經(jīng)硝硫混酸硝化而成。硝化過(guò)程中存在著燃燒、爆炸、腐蝕、中毒四大危險(xiǎn)。硝化反應(yīng)分為3個(gè)階段：一段硝化由甲苯硝化為一硝基甲苯 （MNT），用四臺(tái)硝化機(jī)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(tái)硝化機(jī)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(tái)硝化機(jī)串聯(lián)起來(lái)完成。

　　化學(xué)反應(yīng)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(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，需多臺(tái)硝化機(jī)串聯(lián)，而且硝硫混酸濃度高，并控制在較高溫度下進(jìn)行，因而生產(chǎn)危險(xiǎn)性大。這次特大爆炸事故就是從三段2號(hào)機(jī)（代號(hào)為III_2+）開(kāi)始的。

　　發(fā)生事故的硝化車間由3個(gè)實(shí)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(cè)分別為8 m×40 m和 12m x 40m的2個(gè)偏廈。硝化機(jī)多數(shù)布置在西偏廈內(nèi)，理化分析室布置在東偏廈內(nèi)。整個(gè)硝化車間位于高3 m、四周封閉的防爆土堤內(nèi)，工人只能從涵洞出入。爆炸事故發(fā)生后，該車間及其內(nèi)部40多臺(tái)設(shè)備蕩然無(wú)存，現(xiàn)場(chǎng)留下一個(gè)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(yán)重破壞，相鄰分廠也受到嚴(yán)重影響。位于爆炸中心西側(cè)的三分廠、南側(cè)的五分廠、北側(cè)的六分廠和熱電廠，凡距爆炸中心600 m范圍內(nèi)的建筑物均遭嚴(yán)重破壞；1200 m范圍內(nèi)的建筑物局部破壞，門窗玻璃全被震碎；3000 m范圍內(nèi)的門窗玻璃部分振碎。在爆炸中心四周的近千棵樹(shù)木，或被沖擊波攔腰截?cái)?，或被沖倒，或被削去半邊樹(shù)冠。

　　爆炸飛散物——殘墻斷壁和設(shè)備碎塊，大多拋落在 300 m半徑范圍內(nèi)，少數(shù)飛散物拋落甚遠(yuǎn)，例如，一根長(zhǎng)800 mm、Φ80mm的鋼軸飛落至1 685 m處；一個(gè)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(gè)數(shù)10 公斤重的水泥墻殘塊飛至310 m遠(yuǎn)并砸穿3分廠衛(wèi)生巾生產(chǎn)工房的屋頂，將室內(nèi)2名女工砸成重傷。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，這起事故中死亡17人、重傷13人、輕傷94人；報(bào)廢建筑物約5萬(wàn)㎡.嚴(yán)重破壞的5. 8萬(wàn)㎡，一般破壞的17.6萬(wàn)㎡；設(shè)備損壞951臺(tái)（套），直接經(jīng)濟(jì)損失2266.6萬(wàn)元。此外由于停產(chǎn)和重建，間接損失更加巨大。

　　根據(jù)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的炸藥量的測(cè)算，并從建筑物破壞等級(jí)與沖擊波超壓的關(guān)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(dāng)量。

　　二、事故原因分析

　　1．事故原點(diǎn)

　　事故發(fā)生后，由企業(yè)主管部門、政府勞動(dòng)部門和工會(huì)勞動(dòng)保護(hù)部門組成聯(lián)合調(diào)查組，負(fù)責(zé)對(duì)事故進(jìn)行調(diào)查，由于這起事故已使原來(lái)的工房和設(shè)備全被炸毀，現(xiàn)場(chǎng)已變成一個(gè)大而深的坑，且有積水。因而，盡管調(diào)查組專家反復(fù)勘察了事故現(xiàn)場(chǎng)，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(diǎn)和分析事故原因造成很大困難。好在當(dāng)班的34名工人中，尚有17名幸存，經(jīng)反復(fù)查詢，他們提供了發(fā)生事故前的生產(chǎn)情況和事故發(fā)生時(shí)的一些現(xiàn)象，這對(duì)調(diào)查進(jìn)展很有幫助。調(diào)查組結(jié)合當(dāng)事人口述筆錄，查證了許多有關(guān)圖紙和資料，做了一些模擬試驗(yàn)，并從工藝技術(shù)、生產(chǎn)管理、設(shè)備狀況、原材料質(zhì)量、生產(chǎn)操作等方面，進(jìn)行了認(rèn)真的分析和討論，最終確定并證實(shí)了事故原點(diǎn)——即最先發(fā)生燃燒爆炸的設(shè)備是三段2號(hào)機(jī)分離器。主要依據(jù)是：

　?。?）當(dāng)事人口述。III-2+機(jī)操作工自述，他于19：00從生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)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(jī)分離器冒煙，就按規(guī)定打開(kāi)分離器雨淋裝置和硝化機(jī)冷卻水旁路閥進(jìn)行降溫，然后去儀表控制室找班長(zhǎng)報(bào)告情況。

　　（2） 班長(zhǎng)證詞。班長(zhǎng)承認(rèn)19：15左右III-2+機(jī)操作工向他報(bào)告分離器冒煙，他就帶領(lǐng)另兩名工人來(lái)到硝化工房，看到III-2+機(jī)分離器冒煙很大，就指揮工人打開(kāi)機(jī)前循環(huán)閥和加入濃硫酸，以進(jìn)一步降溫。但此措施沒(méi)有奏效，工房?jī)?nèi)已硝煙嗆人，便和其他人退到工房門口，接著就看見(jiàn)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。

　?。?）有關(guān)人員旁證。III-10+機(jī)操作工證實(shí)，他于19：15從分析室送樣品回來(lái)，看到III-2+機(jī)分離器冒煙，就走過(guò)去問(wèn)III-2+機(jī)操作工：“溫度高不高？”回答：“不太高”。他就回到本崗位。后來(lái)看到班長(zhǎng)指揮幾個(gè)工人采取降溫抑煙措施。但硝煙越來(lái)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(nèi)找到了一些綜合記錄殘片、經(jīng)補(bǔ)貼復(fù)原后顯示的數(shù)據(jù)證明，當(dāng)天19：00左右三段硝化機(jī)硝酸濃度過(guò)高。工藝規(guī)程規(guī)定，Ш-2+機(jī)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(jī)為2. 0％~4 .0％、而記錄上III-5+機(jī)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(diǎn)前移，反應(yīng)最激烈的機(jī)臺(tái)為III-2+機(jī)，這就為III-2+機(jī)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(cè)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(jī)布置主軸線呈大約5°夾角，這就說(shuō)明起爆原點(diǎn)在三段硝化前幾臺(tái)機(jī)。根據(jù)工人所述冒煙、著火現(xiàn)象，確定為Ш一2+機(jī)。它最先爆炸，其沖擊波使以后各機(jī)臺(tái)發(fā)生不同程度位移，隨即發(fā)生殉爆。盡管各機(jī)臺(tái)幾乎是同時(shí)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(diào)查組采用故障樹(shù)分析法查找事故原因，很見(jiàn)成效。專家們把硝化過(guò)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(guān)系繪成程序方框圖。它表明了導(dǎo)致事故的因素之間的邏輯關(guān)系。然后，逐項(xiàng)查明各種因素的狀態(tài)及影響程度，排除非相關(guān)因素，保留相關(guān)因素，并對(duì)相關(guān)因素進(jìn)一步探細(xì)查微，直至確認(rèn)引發(fā)事故的原因。

　　經(jīng)過(guò)對(duì)圖中逐項(xiàng)分析，排除了一些非相關(guān)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(zhì)等，留下少數(shù)相關(guān)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(guān)鍵是投料比例不正確、工藝條件紊亂，它是由硝酸濃度過(guò)高引起的。這時(shí)硝化反應(yīng)激烈，硝化機(jī)內(nèi)反應(yīng)不充分的反應(yīng)物被提升到分離器內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)，而分離器內(nèi)既無(wú)冷卻蛇管，又無(wú)攪拌裝置，容易造成硝化物局部過(guò)熱而分解、著火。經(jīng)調(diào)查，這次事故之前就有這種現(xiàn)象。事故當(dāng)日白班生產(chǎn)已發(fā)現(xiàn)Ш -6+、III-7+機(jī)硝酸閥泄漏，2班于16：30接班后，由儀表工于17：00進(jìn)行了修理，但已漏入硝化系統(tǒng)中的硝酸使反應(yīng)液硝酸濃度過(guò)高，Ш-2+ 機(jī)內(nèi)硝酸含量達(dá)7.09％，比工藝規(guī)定的1％~3.5％高2～3倍，這就導(dǎo)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(guān)鍵是反應(yīng)液接觸意外可燃物，如機(jī)內(nèi)掉入油棉紗、潤(rùn)滑油、橡膠手套或橡膠墊圈等，它們會(huì)與混酸中的硝酸發(fā)生強(qiáng)烈氧化反應(yīng)而冒煙、著火。經(jīng)仔細(xì)調(diào)查。這次事故前并無(wú)棉紗等掉入。但進(jìn)一步調(diào)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(jī)內(nèi)加了大量濃硫酸，這就使酸與石棉繩的接觸機(jī)會(huì)增多了。

　　關(guān)于不符合工藝規(guī)定的石棉繩問(wèn)題。據(jù)查是某年某月設(shè)備大修時(shí)換上的，通常石棉繩是不可燃的、但從爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)找到的石棉繩殘段和工序小庫(kù)房中使用剩下的石棉繩、均能用火柴點(diǎn)燃。經(jīng)該省勞動(dòng)安全衛(wèi)生檢測(cè)站分析檢驗(yàn)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(diào)查組專門做了模擬試驗(yàn)，證明此種石棉繩與工藝規(guī)定濃度的硝硫混酸作用，反應(yīng)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(duì)照試驗(yàn)，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。

　　調(diào)查組還找到了III-2+機(jī)分離器起火后火勢(shì)蔓延擴(kuò)大的主要途徑。一是通過(guò)硝煙排煙管傳火；二是通過(guò)低矮的木屋面板傳火。

　　由著火而轉(zhuǎn)化為爆炸。主要是沒(méi)有及時(shí)采取緊急安全放料措施。按規(guī)定硝化機(jī)應(yīng)有遙控、自動(dòng)、手動(dòng)3套安全放料裝置以備萬(wàn)一著火的緊急情況能及時(shí)打開(kāi)安全放料裝置，將物料放入安全水池。但這個(gè)廠是個(gè)歷史悠久的老廠、工藝落后，設(shè)備陳舊，工房低矮，生產(chǎn)自動(dòng)化程度低，本質(zhì)安全條件差、硝化機(jī)上沒(méi)有自動(dòng)安全放料裝置、著火后操作工和班長(zhǎng)也沒(méi)有及時(shí)手動(dòng)放料。以致由著火轉(zhuǎn)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(jī)硝酸閥泄漏造成硝化系統(tǒng)硝酸含量過(guò)高，最低凝固點(diǎn)前移。致使III-2+機(jī)反應(yīng)激烈而冒煙，此時(shí)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(jī)分離器內(nèi)硝化物著火；或者可能由于分離器內(nèi)反應(yīng)激烈，局部過(guò)熱，引起硝化物分解著火。著火后因硝化機(jī)本質(zhì)安全條件差、沒(méi)有自動(dòng)放料裝置，工人也沒(méi)有手動(dòng)放料，以致由著火轉(zhuǎn)化為爆炸。同時(shí)，這次事故與工廠管理方面的漏洞有很大關(guān)系，領(lǐng)導(dǎo)對(duì)安全重視不夠；生產(chǎn)工藝設(shè)備上問(wèn)題多，解決不力；工人勞動(dòng)紀(jì)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(zhì)安全條件很差的情況下發(fā)生的責(zé)任事故。

　　三、事故責(zé)任劃分及處理

　　1．直接責(zé)任

　　（1）三段2號(hào)硝化機(jī)操作工牛某，在發(fā)現(xiàn)了三段2號(hào)機(jī)分離器冒煙后，雖然打開(kāi)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(méi)有采取向安全水池放料這個(gè)關(guān)鍵措施就跑出現(xiàn)場(chǎng)，以致火勢(shì)蔓延，引起爆炸，因此，牛某對(duì)這起事故應(yīng)負(fù)直接責(zé)任。經(jīng)研究給予他開(kāi)除廠籍、留廠察看處分，建議移交司法機(jī)關(guān)追究刑事責(zé)任。

　?。?）硝化二組當(dāng)班班長(zhǎng)張某，在得知二段2號(hào)機(jī)分離器冒煙后、雖然指揮工人采取了一些降溫措施，但當(dāng)分離器著火后，沒(méi)有督促機(jī)手打開(kāi)硝化機(jī)安全放料開(kāi)關(guān)，也未采取其他補(bǔ)救措施，而是喊撤，以致大家跑離現(xiàn)場(chǎng)。他對(duì)這次事故也應(yīng)負(fù)主要責(zé)任，經(jīng)研究給予他開(kāi)除廠籍、留廠察看處分，建議移交司法機(jī)關(guān)追究刑事責(zé)任。

　　2.間接責(zé)任

　　（1） 二分廠廠長(zhǎng)劉某，作為二分廠生產(chǎn)組織者和安全生產(chǎn)第一負(fù)責(zé)人，沒(méi)有認(rèn)真貫徹執(zhí)行“安全生產(chǎn)五同時(shí)”原則。TNT生產(chǎn)線某年年底停產(chǎn)，次年2月1日恢復(fù)生產(chǎn)后，準(zhǔn)備工作不足，生產(chǎn)、工藝、設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間不正常，開(kāi)工9天就停產(chǎn)和維修7次。單機(jī)停料頻繁，換修閥門、襯墊、冷卻排管多次。他對(duì)這些問(wèn)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(dòng)紀(jì)律松弛，脫離崗位現(xiàn)象嚴(yán)重，沒(méi)有及時(shí)糾正，因此，他對(duì)這起事故負(fù)主要領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任。經(jīng)研究給予他撤去分廠廠長(zhǎng)職務(wù)、留廠察看處分。

　?。?）總廠廠長(zhǎng)金某，雖任廠長(zhǎng)才15天，但這起爆炸事故傷亡慘重，財(cái)產(chǎn)損失巨大，造成了不良的政治影響。他作為總廠安全生產(chǎn)第一負(fù)責(zé)人應(yīng)對(duì)這起事故負(fù)間接領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任。經(jīng)研究給予他行政記大過(guò)處分。

　　（3）總廠主管生產(chǎn)和安全的副廠長(zhǎng)李某，作為企業(yè)主管生產(chǎn)、安全的負(fù)責(zé)人，負(fù)有一定的領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任。

　　（4）事故調(diào)查中發(fā)現(xiàn)硝化機(jī)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(duì)這起事故負(fù)有間接責(zé)任，應(yīng)進(jìn)一步追查，并給予政紀(jì)處分。

　?。?）該廠TNT生產(chǎn)線始建于日偽時(shí)期，解放后雖經(jīng)多次改進(jìn)，但工藝落后、設(shè)備陳舊、自控水平低、事故隱患嚴(yán)重的情況日趨突出，工廠和主管部門多次向上級(jí)報(bào)告，要求進(jìn)行安全技術(shù)改造。但直到事故前3年才批準(zhǔn)改造方案，事故前1年才批準(zhǔn)投資。就在新生產(chǎn)線已開(kāi)始建設(shè)，舊生產(chǎn)線即將退役的時(shí)候，發(fā)生了特大爆炸事故。因此，上級(jí)公司和上級(jí)有關(guān)部門也應(yīng)對(duì)這起事故負(fù)一定的責(zé)任。

　　四、事故教訓(xùn)與預(yù)防對(duì)策措施

　　從這起特大爆炸事故中我們應(yīng)該吸取以下教訓(xùn)：

　　1．在設(shè)施和技術(shù)方面

　　（1） 危險(xiǎn)品生產(chǎn)工房應(yīng)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(chǎn)線主要布置在磚木結(jié)構(gòu)的西側(cè)廈內(nèi)，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(shí)形成大塊飛散物砸壞周圍建筑物和砸傷人員，造成次生災(zāi)害。

　?。?）要提高危險(xiǎn)品生產(chǎn)設(shè)備的本質(zhì)安全化程度和自動(dòng)化水平，不僅生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)有完善的安全防護(hù)裝置，如自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)放料，而且應(yīng)盡量減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員。

　?。?）危險(xiǎn)品生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)的工藝布置應(yīng)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(shè)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。

　?。?）危險(xiǎn)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(cái)產(chǎn)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(guān)系。

　　2．在生產(chǎn)和安全管理方面

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

　?。?）危險(xiǎn)品生產(chǎn)要有嚴(yán)格的勞動(dòng)紀(jì)律，嚴(yán)禁串崗、脫崗。據(jù)調(diào)查，這次事故發(fā)生前半小時(shí)內(nèi)，34名工人中竟有6人脫離崗位。

　　（3）要經(jīng)常進(jìn)行提高安全意識(shí)的教育和工人反事故能力（對(duì)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(zhǎng)都已手忙腳亂，沒(méi)有及時(shí)采取手動(dòng)放料措施就跑離現(xiàn)場(chǎng)，以致著火轉(zhuǎn)化為爆炸。

　?。?）要對(duì)輔助生產(chǎn)用料。如石棉繩的耐火耐酸等性能進(jìn)行檢驗(yàn)后才能用于生產(chǎn)。

　?。?）領(lǐng)導(dǎo)干部組織和指揮生產(chǎn)要做到“安全生產(chǎn)五同時(shí)”，即安全工作與生產(chǎn)工作同時(shí)計(jì)劃、同時(shí)布置、同時(shí)檢查、同時(shí)總結(jié)、同時(shí)評(píng)比。而這次事故的發(fā)生在一定程度上就與該廠領(lǐng)導(dǎo)未做到“安全生產(chǎn)五同時(shí)”有關(guān)。

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