对两起关联火灾事故原因的分析

引言（1）

    2002年4月28日日上午，陕西某化肥厂在一个小时内，执电及压缩车间连续发生火灾事故，烧毁了许多仪表控制及动力电缆，双系统停车十几小时，造成直接经济损失30余万元，并少产合成氨232t。所幸无人员伤亡。
 
物质自燃现象的产生（2）

    可燃物不与明火接触而发生着火燃烧的现象称为自燃。自燃有受热自燃和本身自燃两种。

    受热自燃：可燃物质被加热到一定温度，即使不与明火接触也能自行着火的现象，称为受热自燃。可燃物无明火作用而能自行着火的最低温度，称为自燃点。

    在化工生产中，由于可燃物靠近高温管道或设备，加热或烘烤过度，化学反应的局部过热，在密闭容器中加热温度高于自燃点的可燃物一旦泄漏，均可发生可燃物的自燃。某些可燃物的自燃点见表1：

  

物质名称	自燃点℃	物质名称	自燃点℃	物质名称	自燃点℃
1．黄磷	60	12．二硫化碳	102	23．原油	380-530
2．纸张	130	13．甲醇	455	24．甲烷	537
3．焦碳	700	14．乙醇	422	25．乙烷	515
4．煤	400	15．丙酮	537	26．丙烷	466
5．木材	250	16．苯	555	27．丁烷	365
6．硫	260	17．甲苯	535	28．水煤气	550-600
7．萘	515	18．乙苯	430	29．天然气	550-650
8．蒽	470	19．氯苯	590	30．一氧化碳	605
9．赤磷	200	20．汽油	280	31．硫化氢	260
10．沥青	280	21．煤油	380-425	32．焦炉气	640
11．布匹	200	22．重油	380-420	33．氨	630

    表1 可燃物的自燃点

    注：上述数据，由于试验条件不同，各资料有所不同，仅供参考。

    本身自燃：某些物质在没有外来热源的作用下，靠本身受空气氧化或受外界温度、湿度影响，由于物质内部发生的化学、物理和生物化学作用而产生热量，逐渐积聚使物质温度达到自燃点发生燃烧的现象，称为本身自燃或自热自燃。如黄磷在空气中自燃；长期堆放的煤堆、湿木屑堆、湿稻草堆等由于生物作用而自燃：浸有植物油或动物油的纤维如油棉纱等堆积起来，由于油脂的氧化和聚合作用发热，散热不良就可能引起自燃。
 
化工生产过程中物质自燃现象（3）

    随着经济的发展和科学技术的进步，化学品的生产迅猛发展，这些化学品的生产过程具有高温高压、易燃易爆的特点。在化工生产区域内，可燃化学品在使用、储存和运输等环节，由于受热产生自燃引发火灾事故的现象很多。

    1 生产过程中的自燃现象

    化工生产过程中的物料大多为易燃易爆物质，如果操作不当或设备故障，使某些物料具备了自燃条件就会发生自燃，甚至引发着火爆炸事故。

    事故案例一：黄磷车泄漏起火

    2000年3月18日中午，鄂西山区的某股份公司化工厂转运黄磷的罐车发生泄漏，泄漏的黄磷发生燃烧（自燃着火），后经司机开车离开发生地1000m有水的地方，在众员工的奋力抢救下，才将大火扑灭。

    起火原因是因黄磷罐车长时间使用，阀门损坏引起泄漏，又因当时气温较高，黄磷是一级自燃物质，所以引起了火灾。

    事故案例二：重苯储槽爆顶事故

    1985年7月19日，石家庄焦化厂研究所罐区200t重苯储槽突然爆顶了。物料剧烈喷出，油和油气烟雾扩散在周围约30m的范围内。

    事故原因：该储槽爆顶前曾于7月15日从此储槽装出了一批重苯，液面高度下降至1.4m，7m高的大槽上部剩有5.6m的高度空间，槽内有蒸气蛇管加热器，加热器高2m，加热器下端距槽底0.4m，既有约1m高的加热器蛇管暴露在油面之上的槽内空间。15日由于要清理重苯槽相邻的另一个储槽，提高了储罐区的蒸气压力，使本来就内漏的重苯槽加热器进口阀漏气更为严重，致使储槽内重内重苯温度逐渐升高，油气不断挥发到储槽内上部空间。因储槽内上部空间有空气存在（有人孔），所以随着油气的不断挥发，储槽上部空间就形成了可燃油气和空气的混合气体，混合气体达到爆炸极限，在储槽上部空间发生了爆炸。分析原因，爆炸一定是由于自燃产生的。自燃有两种可能，一个是已经达到爆炸极限的混合气体，被暴露在油面上部的蛇管加热器（1m高）继续加热，达到自燃点发生爆炸。另一个原因就是储槽在长期使用过程中，由于物理化学作用，一些生成物质沉积在加热器上和储槽内壁，由于温度达到了沉积物的自燃点发生了自燃，点燃了油面上部空间的混合气体，发生了爆炸。

    事故案例三：储槽内硫化物自燃引起苯类物质着火

    1987年1月23日12时30分，济南钢铁厂焦化厂精苯车间院内突然发出爆炸声，油库区内11号、12号储槽上部起火并升起一股黑烟。在场员工利用各种灭火器材进行扑救，在3-4min时间内，槽内外火焰被扑灭。

    事故原因：11号槽原装未洗混合物（生产焦化苯过程的中间产品，主要含有苯、甲苯、二甲苯），因未洗混合物含有硫化物，在长期储存中，硫化氢和有机硫化物对设备的接触腐蚀作用，形成了硫化铁。干燥的硫化铁能在常温的空气中自行发热而燃烧，不出现火焰，只呈现炽热状态，但温度很高，能引起可燃物着火。因11号槽顶的人孔盖敞着，12号槽放散管有呼吸作用，槽内进入了空气，形成了爆炸混合气体。其中一个槽内的硫化铁自燃后，引爆了槽内的可燃混合气体，并向外传播，引起了另一个槽的爆炸。

    2 特殊操作时的自燃现象

    很多化工企业存在装置规模小、动力供应不稳定因素，使装置开工、停工、临时停工进行故障处理等特殊操作增多。在这种情况下一般都为了赶时间尽早恢复正常生产，经常因为安全防火措施考虑不周，操作方法不当产生自燃，发生着火爆炸事故。

    事故案例一：旧工作服自燃引起液体沥青着火

    2001年9月16日11时左右，山东兖矿科蓝煤焦化有限公司往沥青池排放液体沥青时，液体沥青突然着火，在场员工立即用干粉灭火器和消防水进行扑救，3min后被扑灭。

    事故原因：9月15日沥青装置停工，9月16日8时准备将装置内的沥青往沥青池排放时，发现沥青管道有一段明管堵塞，（管内沥青软化点90℃）。临时用一旧工作服将沥青管道保温，并通入蒸气直接加热堵塞的沥青管道。10时30分，管内凝固沥青被加热熔化，管道疏通，放料正常。装置内260℃的热沥青正常向沥青池排放，使沥青管道温度升高，达到了工作服布料的自燃点（布匹自燃点200℃）发生自燃。事故后发现管道上的工作服有燃烧的痕迹，是工作服燃烧的明火落入液体沥青引起火灾。

    事故案例二：蒸馏柱管道接口爆鸣喷火

    2002年2月26日8时，山东兖矿科蓝煤焦化有限公司生产过程中当中发现一套间歇蒸馏的沥青加工装置运行不正常，判断是蒸馏釜与蒸馏柱之间的返液管堵塞，将返液管拆下后，发现有大量沥青被夹带至蒸馏柱，造成蒸馏柱底部和返液管均被高凝固点的沥青（沥青软化点在80℃以上）堵塞。当时蒸馏柱温度180℃，只有蒸馏柱底部温度较低，沥青尚未熔化。为了处理方便，将蒸馏柱底部另一管道（蒸馏釜与蒸馏柱之间的气相管道）拆下，这样可以利用蒸馏柱底部的两个管道接口进行处理，采用向蒸馏柱底部通入蒸气直接加热沥青的方法，逐渐将受热熔化的沥青排出。当天没处理完，准备第二天继续处理。到18时30分左右，蒸馏柱底部管道接口处突然发生爆鸣喷火，在场员工立即采用各种灭火措施将火扑灭。但间隔不长时间又相继爆鸣6次，采取向蒸馏柱内连续直接通入蒸汽的措施，才防止了爆鸣的再次发生。

    事故原因：由于是生产过程中临时故障处理，未对蒸馏柱内可燃气体进行彻底置换，白天处理时由于蒸馏柱内温度高，并有直接蒸汽连续进入蒸馏柱内，空气不能进入，不具备燃烧条件。随着时间的延长，蒸馏柱内温度下降，直接蒸汽有可能发生间断现象，这时蒸馏柱内气体由于温度下降体积缩小而吸入空气，具备了燃烧条件。当时蒸馏柱内温度仍在120℃左右，达到了蒸馏柱内混合可燃气体或沉积物的自燃点发生自燃，出现爆鸣喷火事故。

    3 设备检修时的自燃现象

    设备检修前做装备工作时，往往一些安全措施都是围绕设备工作介质的性质作常规处理，很多事故隐患预料不到，防火安全措施不完善，发生自燃着火现象。

    事故案例一：初馏塔检修沉积物自燃着火

    1991年4月8日10时30分，山东济宁煤炭化学工业公司精苯装置正在检修的初馏塔，突然塔内着火，从塔顶拆开的人孔冒出黑烟，现场人员立即从塔顶喷水将火扑灭。

    事故原因：生产期间发现初馏塔塔盘有堵塞现象，确定停产检修，将初馏塔与系统隔离，按规程向塔内通入蒸汽置换24小时。于4月8日8时将塔体上下人孔盖拆开自燃通风冷却，待降温后进行检修。由于初馏塔刚刚用蒸汽置换完，塔内温度仍在100-110℃左右，拆开人孔后塔内进入大量空气，致使塔内的沉积物（主要成分硫化铁）自燃着火。

    事故案例二：储槽清理时的着火事故

    日本某化工厂为了清除碳黑原料用的杂酚油储槽（立式圆锥顶，直径17.5m，高13m）内的沉积渣，槽内液体物料排空后，注入少量乙烯基洗油净底部，用风扇经3天时间排除槽内残留的蒸气，第4天在排风扇运转前先行检查储槽内部，发现里面充满白烟，就在这种情况下进入了运行。约1h后从槽上部开口排出白烟，并从灰色变成黑烟，最后产生爆炸声音，同时喷出了火焰。

    事故原因推断：在事故发生9天后，根据堆积渣层内的温度高达40-70℃，自燃着火的说法是有道理的。

    但根据用着火点试验装置对同一渣样的试验结果，查明25小时升温32℃，在温度达到80℃时，并未自燃着火。

    根据以上情况，用试验装置使渣再次着火是困难的，但通过实际条件、环境等综合因素推断上例是升温引起的自燃着火。
 
安全防火措施（4）

    防止物质自燃火灾和爆炸，大致分为防止可燃物与空气共存和温度的控制。

    1 防止可燃物与空气共存

    1．1 防止管道和设备中温度高于自燃点的可燃物泄漏。

    1．2 遇空气能自燃的物质要采取隔绝空气的措施，如黄磷储存在水里。

    1．3 常压生产系统的化工设备上部人孔不要敞开，以免空气产生对流进入内部产生自燃。

    1．4 长期闲置的设备（如储槽）应将内部沉积的物料残渣清理干净，不便于清理的，往设备注入一些水（工艺允许）浸没沉积渣，对防止自燃是有效的。把设备内液体物料全部排尽，而不对沉积渣进行处理是最不安全的。

    1．5 在设备的临时故障和检修时，应用惰性气体（氮气、水蒸气）将可燃气体置换出去。这样即使沉积残渣发生自燃也不会引起爆炸事故。

    2 温度的控制

    2．1 避免可燃物与高温设备和管道接触。

    2．2 设备的临时故障和检修时，置换合格后，用水清洗设备（工艺允许）降温，同时浸湿沉积残渣可避免自燃。

    2．3 液体加热设备在运行时，液体物料应将加热器浸没，不要使加热器露出液面加热可燃气相物料。如果工艺要求加热气相物料，应避免空气进入形成爆炸性混合气体，自燃发生爆炸。

    2．4 检修时，当设备内液体物料排净后，不要对设备内剩余的沉积残渣进行加热操作。

    2．5 不要打开高温设备的检查孔。

    另外，要防止反应热（氧化热），化工生产很多设备沉积残渣中含有硫化物，是以硫化铁形式存在的，由于空气水分等的影响，可能产生氧化热。因此，在检修设备时应及时清除沉积残渣，沉积残渣量大、清渣操作时间长时，要用温度计控制残渣的温度，以免温度升高产生自燃。

    （李玉财 高平恩 甄凡玉）