制氧车间氧气压力管道爆燃事故

　　一、事故概况：

　　2005年4月14日，铜陵市金港钢铁有限责任公司制氧车间调压站发生重大燃爆事故，正在现场检修作业的8名工作人员中，3人死亡，4人重伤(数月后4名伤员医治无效,全部死亡)。

　　二、事故发生过程

　　金港公司是铜陵市一家招商引资的民营企业，投资总额约1个亿，2004年4月投产，主要产品为钢材线材。该厂制氧车间采取空分制氧，为炼钢提供氧气，制氧机组为3800米3/时。生产的氧气送氧气球罐储存(V=187.4米3，P设=3.06Map，P工=2.5Mpa)。氧气通过管道从球罐输送至调压站，通过气动调节阀将压力调至1.3Mpa(炼钢需要氧气压力)，然后通过管道输送至生产车间。

　　该调压管线的气动调节阀经常发生阀芯内漏故障，有时调压后的压力升至1.8Mpa，影响生产，投产以来至少更换过3次气动调节阀。按照计划安排，4月14日上午，该公司有关人员(总调度、机动科长、仪表负责人、生产维修工人)8人进入调压站进行气动调节阀更换作业。首先关闭了管线两端阀门隔断气源，然后松气动调节阀法兰螺栓，在松螺栓过程中发现进气阀门没有关紧仍有漏气，作业人员又用F型扳手关闭进气阀门，在漏气情况消除后，作业人员拆卸掉故障气动调节阀，换上经脱脂处理的新气动调节阀，安装仪表电源线和气动调节阀控制汽缸管线，并用万用表测量。在上述工作全部完成后，用氧气试漏，在打开进气阀后(打开1/3圈)的不到3秒的短暂时间，发出一声沉闷的巨响，从氧气调压间喷出火焰和浓烟，同时发出强烈的气流声。现场一片火海，4名作业人员浑身带着火焰冲出现场。除1人幸免外，挤在氧气间不到4米2作业区域的7名作业人员全部伤亡。其中3人死亡，4人烧伤。因氮气间的出气阀门处也喷出火焰，幸存者跑至氧气球罐上部关闭了气源进口阀门，致此燃烧方被控制。从发生爆炸到气源关闭的时间约几分钟左右。(幸存者先跑到30米外的制氧车间后转向氧气球罐，又去制氧车间楼外取F型扳手，再爬上球罐关闭阀门)。

　　旁路管道的上部被熔化，并形成破口，管道内部没有燃烧痕迹，证明是外部燃烧造成管壁减薄，内部残存气体在温度急剧升高下，压力升高，导致管道破开。

　　三、事故原因分析

　　(一)燃烧爆炸条件分析：

　　1、助燃物质

　　一般化工检修规定，控制氧含量在17-23%，既防止缺氧，又防止富氧，两种状况均能导致事故。此事故完全具备富氧状态条件。

　　拆卸气动调节阀，管内原存的余气被释放至大气。

　　在检修过程中，发生阀门未管死，有氧气逸出。

　　在用氧气试漏时，没有证据表明气动调节阀法兰密封可靠，有氧气泄漏可能。

　　爆炸时检修管线内部必然存有氧气。

　　以上分析表明，有发生富氧状态的条件。

　　2、可燃物质

　　在氧气浓度较高的状况下，人体、衣物、钢铁都会成为还原剂。与氧气发生氧化还原反应。也就是说人体、衣物、钢铁在富氧状态下成为可燃物。

　　更换的气动调节阀虽然经过脱脂清洗，但没有按照有关安全规定，进行完全脱脂，有存有油脂的可能性，这是氧气行业一大禁忌，在存有油脂条件下，氧气会与之发生激烈反应，爆炸。

　　作业者的工具、衣物、手套也可能沾有油污(脂)。

　　以上分析表明，有发生爆炸的可燃物质条件。

　　3、激发能量

　　从现场情况看，有多种造成爆炸燃烧的激发能量条件：

　　作业人员衣着化纤衣物导致的静电;

　　使用非防爆型工具;

　　采用非防爆型照明;

　　在一定的温度、浓度下，氧气能与油脂反应，反应放出的热量会引起油脂自燃;

　　作业者打开进气阀用氧气试漏，气体绝热压缩导致的温度上升;

　　操作阀门时开阀速度过快，高速气流与管件摩擦产生静电。

　　从当时掌握的情况，我们推断，事故的直接原因是由于泄漏形成管道外部空间呈富氧状态或在管道内部纯氧状态下，遇到激发能量后，引起激烈反应(爆燃)，造成大量氧气喷出，反应放出的大量热量，产生高温，使钢管熔化和燃烧反应更加激烈，导致整根管线被毁和人员伤害。

　　4、其他

　　该公司在管理上也存在许多问题，与事故有所关联。据铜陵市质监局介绍：该厂压力管道未经安装监督检验，对此，铜陵市质监局下达了安全监察指令，责令禁止使用，恢复原状，并向市政府专题报告。分管市长多次进行协调。但因种种原因，隐患整改工作没有得到落实。

　　没有制定检修规程和检修方案：

　　违规使用氧气试漏;

　　在试漏过程中作业人员没有采取防爆措施，全部拥挤在危险地点;

违规使用非防爆型工具和照明。

　　四、事故调查结论

　　事故调查组经过5天的现场调查，取得事故直接原因的证据：

　　(一) 事故条件

　　1、助燃物

　　查证当班记录，事故发生前氧气球罐和输送管道内存有2.5Mpa，99.0-99.5%的氧气。

　　2、可燃物

　　通过现场残存物、墙壁痕迹和目击证人询问确定燃爆点在新更换的气动调节阀。

　　文献、资料和类似事故案例：在高纯度和高压氧气的条件下，铁锈、焊渣、油脂、溶剂、橡胶等均发生燃烧。

　　比对同批进货的气动调节阀解体检查，内部存有大量油脂。

　　除脂过程只是用棉纱蘸四氯化碳擦洗外部可擦部位，没有解体清泡、清洗。使用的清洗剂仅有75ml。脱脂方法和脱脂剂消耗量不能达到完全脱脂的要求。

　　由于更换的气动调节阀除脂不彻底，阀芯内仍存有油脂(国家标准规定，与氧气接触的物件表面，油脂残留率应小于125mg/m2)。

　　3、激发能量

　　开启阀门的压差达2.5Mpa，在进气阀门开启，出气阀关闭状况下，管线氧气形成绝热压缩状态，按照工程热力学绝热压缩公式计算

　　T2=T1(P2/P1)k-1/k ，压缩后的气体温度可达470OC(按环境温度20OC计，当天气温12-22OC)。根据文献介绍，润滑油在氧气中燃烧点为273-305OC。

　　(二) 事故结论

　　由于气动调节阀内有超极限的润滑油脂，在通入氧气后绝热压缩产生高温和氧气与油脂反应放出的热量，导致管道内温度超过了燃点，造成气动调节阀内部介质燃爆。

　　这次事故的直接原因是，新更换的气动调节阀脱脂不完全，在违章使用氧气试漏的状况下发生爆炸。

　　作业者打开进气阀后高压氧气进入检修的管道，管道空间由0.1Mpa(绝对压力)被压缩到2.6Mpa，由于绝热压缩，温度迅速上升。而油脂为不饱和碳氢化合物，与纯氧反应速度很快，产生反应热，由于氧化热和压缩热的聚积，使温度达到油的燃点引起自燃，并剧烈燃烧，此时，管道内部压力急剧上升，在高温下，纯氧与管道金属也发生反应，引起管道内部爆炸，爆炸使管道焊口破断，大量氧气从破口喷出，造成外部管线被熔毁。