(1) 事故概況
山東濰坊青川電石廠于1995年3月上午因市區電力線路檢修,全廠進行小修,在晚上6點恢復供電后,各車間陸續進行生產。晚上8點左右,雙氧水車間3臺DY-24型純水電解槽先后送電開車,將電解氫、氧氣體送往氣柜。在21時30分左右,氧氣車間組織制氧機開工生產,并從電解工段氣柜將氧氣導入車間50m3氧氣膠囊,并從膠囊中抽氧加壓到12MPa,往充氧臺輸送。充氧臺卡入了10個氧氣瓶后,開始開啟閥門向氣瓶充氧,當22時55分在開第8個氣瓶閥門時,發生爆炸,5個氧氣瓶、1個50m3氧氣膠囊、1臺氧壓機氣水分離器粉碎性爆炸,雙氧水車間1個24m3氧氣柜筒體嚴重撕裂變形,錐形頂蓋飛出約60m,砸透一間房頂落入室內,充氧工段7間廠房炸塌,制氧車間兩間房頂炸毀,周圍居民住房多處門窗玻璃破碎。1名充氧操作工當場被炸死,1人被倒塌的廠房砸傷后腦致死,5人輕傷。
(2)事故原因分析
①這是一起氫、氧氣體混合引起爆炸的責任事故。
a. 從爆炸現場及氣瓶碎片分析,碎片無碳化物不完全燃燒遺留的積碳、干凈,符合氫、氧混合氣體爆炸生成的水被高溫蒸發,無殘留物產生的現象。
b. 氫在純氧中爆炸范圍是4~95〔V/V﹪〕,爆炸前有60m3氧氣,如混入2.4m3氫氣即達到氫的爆炸極限下限4﹪〔V/V〕,當加壓至12MPa時,氧氣溫度升高,密度加大,活化分子數量增多,爆炸范圍加寬。
c. 當向氧氣瓶充氣時,高速氣流同氣閥、瓶嘴摩擦產生熱量,產生靜電并積聚,當達到放電電壓,產生電火花,引起氫氧混合氣體爆炸(氫氣的點火引爆能量為0.019mJ)。
d. 工藝上存在著氫氧混合爆炸的可能。
雙氧水車間使用DY-24型電解槽(有100個電解小室)電解水制取氫、氧氣體,每個小室用石棉隔膜網隔開,網兩邊分別為正、負極,制取氧及氫。由于產生的氫氣是氧氣體積的兩倍(2H2O電解2H2↑+O2↑),存在著氫側壓力高的因素,所以氫氣容易通過石棉隔膜向壓力低的氧氣側滲透;當石棉網質量不好或損壞,主極擊穿,氫出氣孔堵塞及電解液面控制過低時,都會有大量氫氣竄入氧氣中。
在事故發生前,北臺電解槽檢修時,已更換20片新隔膜網;事故后,在隔膜網生產廠家指導下重開北臺電解槽,所產氧氣仍不合格;懷疑原隔膜網損壞;后來又更換40片新隔膜網,但氧氣純度仍不合格,當電流升至400mA時,氧氣純度急劇下降,呈現按比例混合狀,且用燃燒法難以測出氧氣含量,需停產待查。
②職工缺乏調崗教育,安全工藝規程不熟。
a. 一部分電解工段職工調至該崗位后,未進行換崗教育,安全操作規程不熟練。
b. 按規程要求:電解槽開車時所產生氫、氧氣體,需進行化驗分析,當純度合格后,才能關閉放空閥,打開進氣閥向氣柜送氣;此后,每小時要取樣分析一次,做好純度記錄,監督電解槽運行情況。而操作工只是憑經驗及習慣操作,一般在電解槽開車20分鐘,電解液升溫至60℃左右,當電流、電壓正常,所產氫、氧氣體都合格,即關閉放空閥,打開進氣閥,向氫、氧氣柜送氣。在11月3日開車時,因化驗室儀器損壞,直至21點30分才從制氧車間借來儀器及分析工,化驗氧氣純度。經分析,2臺電解槽所產氧氣合格,而北臺電解槽所產氧氣3次取樣分析都不合格。化驗員見分析瓶中殘余氣泡較大,氧氣純度遠遠低于標準,只判定不合格,未讀記純度值(用保險粉及燒堿水溶液吸收氧,而不吸收氫)。此時,雙氧水車間主任隨即下令停止北臺電解槽生產待修,另2臺繼續生產,而北臺電解槽所產的不合格氧已進入氣柜。
③取樣位置設計不合理,在電解槽剛開車取樣時,必須關閉放空閥,打開氣柜進氣閥才能取樣。如此取樣必然會導致部分氣體進入氣柜,造成含氫的氧氣進入氣柜的一個原因。
④氧氣車間在利用電解氧充瓶前,制度不全,設備上也沒有取樣口,并沒有再對氧氣純度進行分析,失去了一次發現問題避免事故的機會。
⑤原充氧臺廠房是1992年該廠自行設計并施工建造,建筑質量不好,事故發生時整體坍塌是這次事故擴大的原因之一。
(3)防止發生同類事故的措施
①采用新的更安全的制氫、氧工藝、設備及隔膜材料。
②氧氣車間廠房、充氧臺、防爆墻等應由有資質的設計部門按標準進行設計,請有資質的單位按規范施工,要有監理,建成后要進行竣工驗收。
③進一步完善工藝設備及有關安全規章制度。
修訂完善安全工藝規程及氫、氧氣體化驗分析制度。
雙氧水及氧氣車間要改變和新增氫、氧氣體取樣點,杜絕取樣時不合格氣體進入氣柜
④電解工段不合格電解氧放空管口要開在室外(原在室內),防止放空時室內氧氣濃度更大,遇明火時,有可燃、易燃物、氫氣會發生劇烈燃燒;或因放空含氧、含氫過高,遇明火引起爆炸。
⑤制氧車間薄型屋面板頂應改為輕型泄壓屋頂,防止事故時混凝土屋面板坍塌引起二次傷害。
⑥雙氧水車間要在電解槽生產廠家指導下,認真檢查北臺電解槽,按工藝標準要求訂出安全合理的開車方案,有關領導及技術人員具體負責,組成開車小組,開好北臺電解槽。
⑦ 加強換崗教育,使每個人都熟悉本崗位安全工藝操作規程,提高職工的安全意識和安全技術素質,提高執行安全工藝規程及制度的自覺性,杜絕違章作業,不合格氣體絕不送往下道工序。