日本女排名单2016番号:我国化工企业火灾爆炸事故统计分析及事故表征物探讨

 我国化工企业火灾爆炸事故统计分析及事故表征物探讨     

    近年来，在我国化工生产和使用领域，重特大事故频频发生，其原因相似，事故复发率高，同一危险介质引发的事故多次发生，如2004年4月发生在安徽淮南市的煤气泄漏事故，以及2004年6月大连市的煤气泄漏事故等都是由于管道破裂造成的。事故复发率高的原因，主要是由于我国目前事故调查技术仍然停留在经验或半经验水平上，事故调查结论以定性化为主，使得事故调查结论不能有效地指导安全生产工作。
    目前，我国化工行业事故物证分析技术匮乏，致使该类事故鉴定工作缺乏有效手段，很多事故的真正原因不能及时查清，也不能根据事故的规律和教训指导安全生产工作。因此，本文以2001?2006年化工事故统计数据为依据，通过对事故分类，找出同类事故频发的原因，同时对同一类型事故表征物进行分析研究，以期对事故成因进行定量并分析，从而对事故直接原因调查、事故机理分析以及控制同类事故的发生提供指导作用。
    1、2001-2006年我国化工企业火灾爆炸事故统计分析     据不完全统计，我国2001-2006年化工生产、经营企业发生的火灾爆炸事故(资料来源于国家安全生产监督管理局网)约109起，死亡440人，按发生事故的设备对其进行统计，如表1所示。

    表1 化工企业火灾爆炸事故统计表

    

    注：火灾指仅发生火灾，爆炸包括物理爆炸、化学爆炸、火灾引发爆炸、爆炸引发火灾

        由表1可以看出，化工企业事故发生率最高的是反应容器，如反应釜、中和釜、发生炉等设备。该类设备主要用于完成化学反应，反应条件的要求较为苛刻，往往需要在高温、高压下进行。例如氨合成反应，一般反应压力在30MPa左右，温度为450~550℃。高温高压下，反应物具有较高的能量，而且连续工作容易造成设备失效，因此事故频率较高。另外，化学合成过程中，很多反应(如氧化反应、氯化反应、硝化反应、水合反应)都是放热反应，其反应过程中产生的热量如果不及时转移，易形成过热现象，而导致事故的发生。

        化工生产过程中，储罐主要用于存放液态物质，如原油、乙醇、汽油、甲苯等，该类物质多为易燃、易爆、有毒的介质。从表l可以看出，与其他设备相比，储罐一旦发生事故，造成的伤亡较大，事故后果较为严重。

        管道是用来输送流体物质的一种设备，主要用于联结化工机器与设备、仪表装置等工艺系统，生产过程中使用的炉、塔，罐、槽、压缩机、泵等设备，以管道相连通，由于化工工艺的要求，管道中输送的介质往往具有易燃易爆、毒性、腐蚀性等特点，而且输送过程中需要在一定压力下进行，一旦发生泄漏，也容易造成火灾爆炸事故的发生。

       由表1还可以看出，在所统计的109起事故中，其中纯火灾事故仅有10起，其余99起为物理爆炸、化学爆炸、物理(化学)爆炸引发火灾、火灾引发爆炸事故。这表明由于系统介质、工艺的特点，爆炸成为化工生产、经营过程的主要危险。

   2、2001-2006年我国化工企业火灾

    爆炸事故介质的统计分析

        在上述109起事故中，对事故起因较明确的64起事故介质统计分析，结果如表2所示。可以看出，近年来，在我国化工行业引发事故较多的介质是以石油及其副产品为代表的碳氢类化合物。该类物质由于其易燃易爆性、易挥发性性、易积聚静电、热膨胀性等特点，使得该类物质在生产经营过程中事故易发。其次是苯类化学物、醇类化合物和卤化物。

    表2 化工企业火灾爆炸介质统计表

    

    注：（）中的数据代表该类介质发生事故的起数

         在统计的64起事故中，有机物占51起，无机物13起，其中无机物事故中，蒸气超压爆炸事故较为常见。从介质的相态上考虑，工业过程火灾爆炸事故介质以液相和气相为主。

    3、化工企业火灾爆炸事故表征物分析
 
        从事故统计可以看出，化工企业常见的火灾爆炸事故表现形式是火灾、火灾引发爆炸、爆炸引发火灾、泄漏后爆炸。对于一起既发生火灾又发生爆炸的事故而言，事故直接原因的确定，往往需要系统、仔细的现场勘查和分析，在现场分析的过程中，需要收集大量的痕迹物证来判断事故原点、起火部位、点火源。因此，火灾爆炸现场关键表征物的分析对了解事故机理、事故发展起着重要的作用。

    本文就爆炸抛射物、事故容器、介质喷溅痕迹、烟熏痕迹等具有普遍代表性的事故表征物的特点进行探讨。

    3.1 爆炸抛射物

         火灾爆炸过程中，爆炸抛射物是造成人身伤亡、财产损失的重要因素，因此爆炸抛射物的大小、数量、距离以及残片分布等性质是表示爆炸危害的重要标志之一，也是火灾爆炸现场最直观、易收集的物证。通过对爆炸现场抛射物研究，可以为事故原因分析提供一定的依据。

    3.1.1 爆炸抛射物的宏观分析

        容器爆炸过程中，抛射物的散落方向表示了爆炸的初始方向。如果收集到远距离的残片较为干净，表明火灾发生在爆炸之后；如果远处物证残片上烟灰残渣经检查是燃烧过的，可以判定火灾发生在爆炸之前(NFPA921)。其中又分两种情况：如果烟灰残渣在抛射物的内壁，可以考虑起火点在容器内部；若抛射物外壁附着有烟灰残渣，可以考虑由于外部起火使得容器内部压力增大而引起了容器爆炸。

    3.1.2 计算爆炸当量

         可以利用Clancey建立的爆炸质量和碎片最大水平打击范围的经验关系，初步估算到抛射点所需的能量。

    3.2 火灾爆炸容器的截面特性

    3.2.1 断口的宏观分析

        对于发生火灾爆炸的容器，断口记录了事故发生时容器破裂的实际情况，利用张辉等所提出的断口主裂纹判定方法以及裂源位置的判别方法，可以有效地判定最早开裂的裂纹以及裂源。一般而言，如果将爆炸残片合拢拼凑起来，呈现若干分叉或分枝裂纹，可以考虑容器是脆性断裂失效；如果容器断口出现变形可考虑韧性断裂失效；如果断口上氧化或腐蚀严重，可以考虑环境断裂失效；如果断口裂纹的产生、扩展比较光滑，最后断裂区较为粗糙可考虑疲劳断裂失效。上述判定方法可以为容器破裂原因提供有效的指导。

    3.2.2 断口的微观分析

         利用透射电镜、扫描电镜进行断口微观观察，用以弥补宏观检查不到之处。

        用金相分析、化学分析来判定容器在长期的运转过程中是否与内容物发生了腐蚀、氧化、还原等化学反应，从而使得抗压能力下降，导致事故发生。

    3.3 喷溅物和烟尘

    3.3.1 喷溅物的宏观分析

         根据喷溅物在地面上的着落层次可以判定起火、爆炸顺序，如喷溅物料载体下层的可燃物无燃烧痕迹，上面有烟熏、燃烧痕迹，可判定先爆炸后燃烧。根据原料喷溅范围可判定多个容器中哪个容器先爆炸，把爆炸容器碎片复原后，如面向某容器一侧有原料呈均匀喷溅痕迹，可判定对面的容器先爆炸。

    3.3.2 喷溅物或烟尘组分的化学分析

        化工事故，尤其是化工生产过程中发生的火灾爆炸事故，引发事故的可燃物可能是原料、中间产物、副产品，或者是投料错误等原因。要想正确的判别事故原因，可燃物的确定极其重要，可以通过收集事故点周围的喷溅原料及烟尘组分来进行分析可燃物。国内外对纵火案件中的可燃性液体残留物的分析方法研究较多，在化工企业事故调查过程中可以借鉴该类化学分析方法来判定引起火灾事故发生的可燃物。

        该类方法主要有美国材料与实验机会(ASTN)所提出的一系列标准：火灾中形成的气体的测量(E800-06)，用蒸馏法对火灾残留物样品中获取的可燃或易燃液体残渣的分离和浓缩(E1：385-00)，用溶剂萃取法对火灾残留物样品中获取的可燃或易燃液体残渣的分离和浓缩[E1386-00(2005)]，用气相色谱法对从火灾残留物样品中获取的可燃或易燃液体残渣的试验方法(E1387-01)，对从火灾残留物样品中获取的顶上空间蒸气的取样标准(E1388-05)，用活性炭顶上空间被动浓缩法分离和浓缩火灾残留物中易燃和可燃液体残留物的方法[E1412-00(2005)]，用动态顶上空间浓缩法分离和浓缩火灾残留物样品中易燃和可燃液体残留物(E1413-06)等。

        另外可以利用差热扫描量热仪测定原料残留物最低分解温度，用加速绝热量热仪测定残留物的自燃点，以判定是由于外界点火引发事故还是物质自燃所引起的，用原子吸收、光谱分析、气相色谱分析等方法对所浓缩和分离出来的可燃物成分进行分析。

    3.4 烟熏痕迹

        烟熏痕迹火灾事故现场最常见的痕迹物证，是可燃物质在燃烧过程中产生的游离炭附着在物体上产生的，通过烟熏痕迹，可以顺利地找到起火部位和起火点。如在低位燃烧过程中，起火部位常常伴有“V”型的烟熏痕迹，通过“V”型痕就可以找到起火部位，而比空气轻的气体爆炸的烟痕往往在顶部(这里指有限体积源内爆炸)。

        事故场景千变万化，而事故分析的准确性对于预防类似事故的发生具有重要的作用。一起事故的诊断往往需要对多种物证进行综合分析，因此，只有掌握了事故现场痕迹物证的特点，分析出它们所代表的事故语言，并针对每起事故的特点，加以综合运用，才能确保事故分析的准确性。

    4、讨论

    通过上述研究，可以得出如下的结论和建议，它们对化工企业事故预防和事故处理具有重要的意义。

    1)按照发生事故的设备种类对我国化工企业2001-2006年的火灾爆炸事故进行统计分析，结果表明，反应容器事故发生率占所统计事故总数42%，事故发生率最高，其次是储存设备、管道事故。

    2)事故模式中纯火灾事故较少，所统计的109起事故中，仅有10起是火灾事故，其余99起为物理爆炸、化学爆炸、物理(化学)爆炸引发火灾、火灾引发爆炸事故，这表明由于系统介质、工艺的特点，爆炸成为化工生产、经营过程的主要危险。

    3)对事故介质的统计分析表明，有机介质事故频发，尤以石油及其副产品为代表的碳氢类化合物和苯类化合物为主；无机介质事故中蒸气超压爆炸事故较多。在介质的相态上，以液相和气相为主。

    4)通过对事故现场关键表征物的探讨，表明爆炸抛射物、事故容器、喷溅物和烟尘及烟熏痕迹在事故现场具有普遍代表性，通过对其进行宏观、微观、化学分析等可以还原事故，但针对每起事故而言，需要对这些物证进行综合分析和运用，才能确保分析结果的准确性。

    5)反应类容器、储存设备以及管道事故发生率较高，因此对此类设备和容器应定期检测，严禁超期服役，发现异常情况及时停车，及时进行防腐防爆处理。

    6)通过对化工事故中爆炸抛射物、事故容器、喷溅物以及烟熏痕迹的宏观、微观、化学分析，从理论上还原事故，可以克服以往经验法分析事故的不足；同时通过对各类化工事故的关键表征物的分析，建立事故表征物分析、识别的数据库，在事故发生后，对事故表征物如喷溅物、烟痕的分析，可以快速断定事故起始物，对爆炸抛射物、事故容器的定性定量分析，可以判断引爆能量等，从而为准确、快速分析事故原因垫定基础，为预防下次同类事故的发生提供有效指导。目前，我国在事故表征物分析、识别的数据库建设方面的研究工作尚属起始阶段，因此，深入开展此项工作仍是今后工作的一个重要方面。