某乙炔气厂液氧储罐爆炸事故案例分析

某乙炔气厂液氧储罐爆炸事故案例分析

【液氧储罐事故概况、经过】
  某年5月16日16:25左右,某乙炔气厂氧气充装站的1只正在充装氧气的气瓶发生剧烈爆炸,3名操作工受伤,建筑物受损。
  该市乙炔气厂氧气充装站有2组14头充装台,现以A,B组表示,如下图所示。5月16日16:05,充装工开启液氧泵充瓶,首先充装A组气瓶,约10 min后切换总阀,充装B组瓶。约16:24,B组压力表达13 MPa压力,1名操作工切换充氧总阀,另3名操作工在关闭B组气瓶阀时,B组第5只气瓶突然喷出一股火球,随即发生爆炸。






 
  气瓶爆炸后,2块碎片及脱落的颈圈、底座。碎片及颈圈、底座总重量为53.4 kg,比气瓶原重量少1 kg。因此,该瓶至少炸成3块碎片。
  瓶阀断裂成3块,阀体和断裂的瓶嘴连同防错装接头飞离爆炸现场约15 m外;瓶阀下部连接螺纹断裂在瓶内;瓶阀内防爆片大部分炸飞,阀内约剩余1/3。
  5个充装间及气瓶库屋顶石棉瓦全部飞落粉碎。8樘钢窗72块玻璃全部震碎;中间3间北墙钢窗上沿出现裂缝;地面及北墙下部有气瓶碎片撞击痕迹5处,其中离 B组约1 m处,气瓶碎片擦地划出40 cm×15 cm×1 cm的凹坑。
  爆炸气浪将离爆炸点约15m远的水泵房、约20m远的气瓶检验间及40 m外的传达室上部窗户玻璃震碎。
  现场3名操作工受伤,其中1人左脸部及左前臂部分烧伤;头发烧焦(特别是左侧);右耳充血,听力下降;左脚后掌削成舌形皮瓣2.5 cm×6 cm,伤口缝合31针。另2名操作工因爆炸造成耳朵充血,听力下降。






 
  【液氧储罐事故原因分析】
  1 检查和试验情况
  经检查,该瓶自使用以来,未曾进行过检验,已超过2个检验周期。
  气瓶碎片所测得的壁厚均大于设计壁厚(测厚仪为上海必能信超声有限公司生产的CCH—20全自动超声波测厚仪)。
  气瓶碎片剖口未发现夹杂、白点等异常情况,碎片上也未发现可见的微裂纹,气瓶碎片内外表面无明显腐蚀。
  综上试验和检查结果,未发现气瓶存在明显质量问题。据计算,其物理性爆炸压力应为42.30 MPa左右,而该气瓶实际充装压力≤13 MPa,不到该瓶物理性爆炸压力的1/3。因此,该气瓶不可能为物理性爆炸。
  2 爆炸性质的确定
  爆炸威力远大于充装压力13MPa时的物理性爆炸威力,爆炸时曾发生过剧烈燃烧,气瓶碎片及现场有明显炭黑和油脂痕迹。
  气瓶碎片断面兼备塑性和脆性断裂的特征,以塑性断面特征为主,这是气瓶化学性爆炸的特征之一。
  据卢某右手虎口硬伤,可认定其在关第5只气瓶(即爆炸的那只气瓶)瓶阀时发生爆炸,是气瓶发生化学性爆炸的特定时机之一。
  该气瓶爆炸时发生过剧烈的燃烧,符合氧气瓶化学性爆炸的特定时机及碎片剖口具备化学性爆炸的特征。经估算,该气瓶爆炸时所释放的爆炸功,相当于气瓶爆炸前瓶内瞬间压力高达70 MPa左右时所释放的能量,大大超过该气瓶发生物理性爆炸的压力42.31 MPa,更远远高于该气瓶的充装压力13 MPa时的爆炸功;未发现该气瓶存在明显缺陷。
  综上所述,可确定该气瓶为化学性爆炸。





 
  3 可燃物的认定
  爆炸液氧储罐底部及瓶阀阀体和瓶嘴内存有大量炭黑,同时存在油脂痕迹;爆炸后B组侧从东起至第7只气瓶夹具的防爆墙上均喷溅了大量炭黑,在防爆墙B侧的其它部位有带金属和炭黑的喷溅物
  距爆炸点约7 m处的手推式灭火器上喷有明显的炭黑和油脂痕迹;受伤者卢某工作时所穿裤子的左脚管下部喷有大量炭黑和油脂,并有较强的柴油气味。
  根据以上事实,可以明确可燃物为碳氢化合物。又鉴于瓶阀内、灭火器上及卢某充氧时所穿裤子上存有油脂痕迹,并有较强的柴油气味,从而进一步认定可燃物主要为柴油和机油。
  4 液氧储罐引燃引爆能量
  该气瓶发生化学性爆炸的引燃引爆能量系下述两种可能提供的能量之一,或两者的联合作用。
  (l)气瓶充装到13 MPa时,切换充氧总阀后,当操作工卢某某在关闭图示中第5只氧气瓶(即爆炸气瓶)时,所产生的摩擦热或静电火花点燃了瓶内的可燃物。
  (2)鉴于氧气的性质——压力≥3.0 MPa的氧气与油脂直接接触时会发生剧烈的氧化放热反应,当氧化反应所放出的热量使油脂温度达到其燃点后,会立即点燃油脂并剧烈燃烧,导致气瓶内的温度、压力瞬间达数十兆帕而致气瓶爆炸。
  之所以直到气瓶充装结束,压力约为12.0 MPa时方爆炸,而不在3.0 MPa或4.0 MPa就发生爆炸,主要决定于下述两个方面的原因:
  ①不同油脂与氧气起剧烈化学反应所需的氧气分压不同;
  ②由上分析,该液氧储罐气瓶充装过二氧化碳,剩余二氧化碳使瓶内的氧气分压比实际充装压力低,且因充装速度过快,管道系统阻力大,瓶内实际压力小于充装的压力表压力。
 


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