2015年安全工程師考試《案例分析》練習(xí)題（64）

　　案例59特大TNT爆炸事故

　　一、事故經(jīng)過

　　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，造成了嚴重的人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失。

　　TNT是一種烈性炸藥，由甲苯經(jīng)硝硫混酸硝化而成。硝化過程中存在著燃燒、爆炸、腐蝕、中毒4大危險。硝化反應(yīng)分為3個階段：一段硝化由甲苯硝化為一硝基甲苯（MNT），用4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2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ll臺硝化機串聯(lián)起來完成?；瘜W(xué)反應(yīng)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難得多，不僅反應(yīng)時間長，需多臺硝化機串聯(lián)，而且硝硫混酸濃度高，并需控制在較高溫度下進行，因而生產(chǎn)危險性大。這次特大爆炸事故就是從三段2號機分離器（代號為Ⅲ-2#）開始的。

　　發(fā)生事故的硝化車間由3個實際相連的廠房組成。中間為9 m×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12 m×40 m的2個偏廈。硝化機多數(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，硝化車問及其內(nèi)部40多臺設(shè)備蕩然無存，現(xiàn)場留下一個方圓約40 m、深7 m的鍋底形大坑，坑底積水深2.7 m.

　　爆炸不僅使本廠房被摧毀，而且使精制和包裝廠房、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(cè)的三分廠、南側(cè)的五分廠、北側(cè)的六分廠和熱電廠里，凡距爆炸中心600m范圍內(nèi)的建筑物均遭嚴重破壞，1200m范圍內(nèi)的建筑物局部被破壞、門窗玻璃全被震碎，3000m范圍內(nèi)的門窗玻璃部分被震碎。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(shè)備碎塊，大多被拋落在300 m半徑范圍內(nèi)，少數(shù)飛散物被拋落更遠。例如，一根長800mm、直徑80mm的鋼軸被落至1685m處；一個數(shù)十噸重的鋼筋混凝土塊（原硝化廠房拱形屋頂?shù)臍埡。┍粧伮湓跂|南方487m處，將埋在地下2m深處的直徑400mm鑄鐵管上水干線砸斷，水溢成河；一個數(shù)十千克重的水泥墻殘塊被拋到310m遠并砸穿三分廠衛(wèi)生巾生產(chǎn)廠房的屋頂，將室內(nèi)2名女工砸成重傷。

　　據(jù)統(tǒng)計，這起事故死亡17人、重傷13人、輕傷94人；報廢建筑物約5萬㎡，嚴重破壞的有5．8萬㎡，一般破壞的有17．6萬㎡；設(shè)備損壞951臺（套）。直接經(jīng)濟損失2 266．6萬元。此外，由于停產(chǎn)和重建，間接損失更加巨大。

　　根據(jù)對生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)炸藥量的測算，并從建筑物破壞等級與沖擊波超壓的關(guān)系，以及爆炸坑形狀和大小進行估算，確定這起事故爆炸的藥量約為40 t 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等組成聯(lián)合調(diào)查組，對事故進行調(diào)查。由于這起事故使原來的廠房和設(shè)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(diào)查組專家反復(fù)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，有17名幸存。經(jīng)反復(fù)查詢，幸存者提供了發(fā)生事故前的生產(chǎn)情況和事故發(fā)生時的一些現(xiàn)象。調(diào)查組結(jié)合當事人口述筆錄，查證了許多有關(guān)圖樣和資料，做了一些模擬試驗，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，進行了認真的分析和討論，最終確定并證實了事故原點——最先發(fā)生燃燒爆炸的設(shè)備是Ⅲ-2#機分離器。主要依據(jù)是：

　?。?）當事人口述：Ⅲ-2#機操作工自述，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)Ⅲ-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，他帶領(lǐng)另2名工人來到硝化廠房，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，加人濃硫酸，以進一步降溫。但此措施沒有奏效，廠房內(nèi)已硝煙四起，煙氣嗆人，班長便和其他人退到廠房門口，接著就看見分離器沿口與上蓋之間向外噴火，他們心想“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-2#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，他就退到廠房外面，一看到著火，就從附近涵洞跑出防爆土堤。

　　（4）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)補貼復(fù)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，Ⅲ-2#機硝酸濃度為1.0％～3.5％，而記錄為7.9％；工藝規(guī)定III-4#至111-7#機硝酸濃度為2.0％～4.0％，而記錄上Ⅲ-5#機硝酸濃度為12.6％，高出工藝規(guī)定二三倍。這造成工藝混亂，最低凝固點前移，反應(yīng)最激烈的機臺為Ⅲ-2#機。這為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50夾角，這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Ⅲ-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，但爆炸前有規(guī)則的位移使留下的爆坑呈傾斜狀態(tài)。

　　2．事故原因

　　調(diào)查組采用故障樹分析法查找事故原因，很見成效。專家們又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(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，并對相關(guān)因素進一步探細查微，直至確認引發(fā)事故的原因。

　　經(jīng)過對圖中因素逐項分析，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”，如下圖所示。

　　在第一條“事故因果鏈”中，關(guān)鍵是投料比不正確、工藝條件紊亂，是由硝酸濃度過高引起的。這時硝化反應(yīng)激烈，硝化機內(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(jīng)調(diào)查，這起事故之前就有這種現(xiàn)象。事故當日，白班生產(chǎn)已發(fā)現(xiàn)Ⅲ-6#、Ⅲ-7#機硝酸閥泄漏；二班于16：30接班后，由儀表工于17：00進行了修理，但已漏人硝化系統(tǒng)中的硝酸使反應(yīng)液硝酸濃度過高，Ⅲ-2#機內(nèi)硝酸濃度達7．09％，比工藝規(guī)定的1％～3.5％高二三倍，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，如機內(nèi)掉人油棉紗、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(yīng)而冒煙、著火。經(jīng)仔細調(diào)查，這起事故前并無油棉紗等掉人。但進一步調(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，可能成為引發(fā)事故的火種。前面提到，工人為降溫抑煙，曾向機內(nèi)加了大量濃硫酸，這就使混酸與石棉繩的接觸機會增多。

　　關(guān)于不符合工藝規(guī)定的石棉繩問題，據(jù)查是某年某月設(shè)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剩下的石棉繩，均能用火柴點燃。經(jīng)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％的石棉，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，證明了此種石棉繩“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1500C.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(yīng)。

　　調(diào)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(zhuǎn)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(yīng)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下能及時打開安全放料裝置，將物料放人安全水池。但這個廠是建廠時間早的老廠，工藝落后，設(shè)備陳舊．廠房低矮，生產(chǎn)自動化程度低，本質(zhì)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(zhuǎn)化為爆炸。

　　綜上所述，可將這起事故的原因概述如下：事故的起因是111-6#、Ⅲ-7#機硝酸閥泄漏造成硝化系統(tǒng)硝酸濃度過高，最低凝固點前移，致使Ⅲ-2#機反應(yīng)激烈而冒煙。、此時由于高溫、高濃度硝硫混酸與不符合工豈規(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(nèi)硝化物著火；或者可能由于分離器內(nèi)反應(yīng)激烈，局部過熱，引起硝化物分解著火。著火后因硝化機本質(zhì)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(zhuǎn)化為爆炸。同時，這起事故與工廠管理方面的漏洞有很大關(guān)系。領(lǐng)導(dǎo)對安全重視不夠；生產(chǎn)工藝設(shè)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(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

　?。↖）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(guān)鍵措施就跑出現(xiàn)場，以致火勢蔓延，引起爆炸。牛某對這起事故應(yīng)負直接責(zé)任，經(jīng)研究給牛某開除廠籍、留廠察看處分，建議移交司法機關(guān)追究刑事責(zé)任。

　?。?）硝化二組當班班長張某，在得知三段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，沒有督促工人打開硝化機安全放料開關(guān)，也未采取其他補救措施。張某對這起事故也應(yīng)負主要責(zé)任，經(jīng)研究給張某開除廠籍、留廠察看處分，建議移交司法機關(guān)追究刑事責(zé)任。

　　2．間接責(zé)任

　?。?）二分廠廠長劉某，作為二分廠生產(chǎn)組織者和安全生產(chǎn)第一負責(zé)人，沒有認真貫徹執(zhí)行“安全生產(chǎn)五同時”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，準備工作不足，生產(chǎn)、工藝、設(shè)備長時間不正常。開工9天就停產(chǎn)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，他沒有及時糾正。因此，劉某對這起事故負主要領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任，經(jīng)研究給予撤銷分廠廠長職務(wù)、留廠察看處分。

　?。?）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(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)第一負責(zé)人應(yīng)對這起事故負間接領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任，經(jīng)研究給予行政記大過處分。

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

　?。?）事故調(diào)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(zé)任，應(yīng)進一步追查，并給予政紀處分。

　　（5）該廠TNT生產(chǎn)線始建于日偽時期，解放后雖經(jīng)多次改進，但工藝落后、設(shè)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(shù)改造。但直到事故前3年改造方案才被批準，事故前1年才被批準投資。就在新生產(chǎn)線已開始建設(shè)，舊生產(chǎn)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(guān)部門也應(yīng)對這起事故負一定的責(zé)任。

　　四、事故教訓(xùn)與預(yù)防對策措施

　　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）危險品生產(chǎn)廠房應(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。

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

　　（3）危險品生產(chǎn)廠房內(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)生事故的廠房設(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。

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

　　2．在生產(chǎn)和安全管理方面

　?。?）危險品生產(chǎn)要有嚴格的工藝設(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，開車停車頻繁，造成工藝紊亂。但管理干部和技術(shù)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(shù)條件操作，減少工藝波動，盡量提高設(shè)備完好率，減少乃至杜絕事故隱患。

　　（2）危險品生產(chǎn)要有嚴格的勞動紀律，嚴禁串崗、脫崗。據(jù)調(diào)查，這起事故發(fā)生前半小時內(nèi)，34名工人中竟有6人脫離崗位。

　?。?）要經(jīng)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(zhuǎn)化為爆炸。

　　（4）加強輔助生產(chǎn)用料的管理。如需對石棉繩的耐火耐酸等性能進行檢驗后才能用于生產(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”，即安全工作與生產(chǎn)工作同時計劃、同時布置、同時檢查、同時總結(jié)、同時評比。而這起事故的發(fā)生在一定程度上與該廠領(lǐng)導(dǎo)未做到“安全生產(chǎn)五同時”有關(guān)。

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