2012安全工程师辅导资料《案例》:特大TNT爆炸事故

某年某月某日19: 30，某省某厂TNT生产线硝化车间发生一起重大爆炸事故，造成严重人员伤亡和巨大财产损失。

TNT是一种烈性炸药，由甲苯用硝酸和硫磺硝化而成。硝化过程中有四种危险:燃烧、爆炸、腐蚀和中毒。硝化反应分为三个阶段:第一阶段硝化是从甲苯到一硝基甲苯(MNT)，由四台硝化机并联完成；第二阶段硝化是从硝基甲苯到二硝基甲苯(DNT)，由两台硝化机并联完成。通过串联11硝化器，完成了从二硝基甲苯到三硝基甲苯的三段硝化。

化学反应式如下:

ch 3c 6h 5+HNO 3+(h2so 4)→ch 3c 6h 4(NO2)+H2O

ch 3c 6h 4(NO2)+HNO 3+(h2so 4)→ch 3c 6h 4(NO2)2 deca H2O

ch 3c 6h 4(NO2)2+HNO 3+(h2so 4)→ch 3c 6h 2(NO2)3+H2O

三段硝化比两段硝化困难得多，需要较长的反应时间和多个硝化器串联，而且硝酸盐和硫的混酸浓度高，且控制在较高的温度，生产有危险性。这起特大爆炸事故是从3区2号机组(代号III_2+)开始的。

发生事故的硝化车间由三个实际相连的车间组成。中间为9m×40 m×15 m钢筋混凝土三层建筑，穹顶屋面；东西两侧分别为8 m×40 m和12 m× 40 m。大部分硝化菌位于西偏楼，理化分析室位于东偏楼。整个硝化车间位于一个高3 m的防爆土堤内，四周封闭，工人只能通过涵洞进出。爆炸事故发生后，车间和里面的40多台设备消失了，在方圆留下了一个大约40米深和7米深的锅底坑，底部有2.7米深的水。

爆炸不仅摧毁了车间，还严重损坏了精炼包装车间、空压站和分公司，也严重影响了相邻的分公司。位于爆炸中心西面的第三工厂、南面的第五工厂、北面的第六工厂和热电厂，距离爆炸中心600 m以内的建筑全部严重受损；1200 m范围内建筑部分受损，门窗全部震碎；3000 m范围内的门窗玻璃因振动而部分破碎。爆炸中心周围的近千棵树被冲击波砍断、冲倒，或砍掉半个树冠。

爆炸飞行物——破碎的墙壁和设备碎片，大多落在半径300 m以内，少数飞行物落在很远的地方。比如一根长800 mm，直径80mm的钢轴，落到1 685m；一块重量为10 t的钢筋混凝土块(原硝化车间拱顶的残余物)被抛至487 m的东南方向，将埋于地下2m深的400mm铸铁管的供水主管线砸断，水溢出成河。一枚重10 kg的水泥墙渣飞至31m处，砸穿了三厂卫生巾生产车间的屋顶，造成室内两名女工重伤。

据统计，本次事故死亡17人，重伤13人，轻伤94人。废弃建筑约5万㎡，严重损坏5.8万㎡，一般损坏654.38+07.6万㎡；设备损坏951台，直接经济损失2266.6万元。此外，由于停产重建，间接损失更大。

根据生产设备中炸药量的计算、建筑物的破坏程度与冲击波超压的关系、爆炸坑形状和大小的估算，确定本次事故爆炸的炸药量约为40t TNT当量。

二、事故原因分析

1.事故起因

事故发生后，由企业主管部门、政府劳动部门和工会劳动保护部门组成的联合调查组负责对事故进行调查。因为这次事故，原来所有的车间和设备都被炸毁了，工地成了一个又大又深的积水坑。因此，虽然调查组的专家对事故现场进行了反复勘察，但发现的物证很少，仪器和记录纸也不全，给确定事故起源和分析事故原因造成了很大困难。幸运的是，当班的34名工人中，17生还。经过反复询问，他们提供了事故发生前的生产情况和事故发生时的一些现象，对调查进展很有帮助。调查组结合当事人的口述记录，核实了许多相关图纸和资料，做了一些模拟试验，从工艺技术、生产管理、设备状况、原料质量、生产操作等方面进行了认真的分析和讨论，最终确定并确认了事故的起因——即3号工段2号机组分离器是最先发生燃烧爆炸的设备。主要依据是:

(1)当事人口头陈述。III-2+机操作工汇报，19: 00从生产设备上取硝酸盐和废酸样品，送理化分析室，约19: 15回到岗位。当发现ш-2+machine的分离器冒烟时，他按要求打开雨水分离器装置和硝化器冷却水旁通阀降温，然后去仪表控制室查找。

(2)班长的证词。班长承认III-2+机操作工在19: 15左右向他汇报分离机冒烟，于是他带领另外两名工人到硝化车间。看到III-2+机的分离器冒着浓烟，他指挥工人打开机前的循环阀，加入浓硫酸进一步降温。然而，这一措施并没有奏效。车间里烟雾呛人，他们等人退到车间门口。然后他们看到火焰从分离器口和上盖之间喷出，以为“不好”，马上跑到防爆土堤外面。刚出涵洞，身后就轰的一声爆炸了。

(3)相关人员的旁证。III-10+机的操作人员证实，他在19: 15从分析室送样品回来，看到III-2+机的分离器有烟冒出来，就走过去问III-2+机的操作人员:“温度高吗？”回答:“不太高”。他回到了自己的岗位。后来看到班长指挥几个工人采取降温抑烟措施。但是烟越来越大，他就退到了车间外面。他一看到火，就从附近的涵洞里跑出防爆土堤。

(4)物证。从倒塌的仪表控制室内找到一些综合记录的碎片，补贴恢复后显示的数据证明，当天19: 00左右，三级硝化机硝酸浓度过高。根据技术规程，ш-2+machine的硝酸浓度为1.0% ~ 3.5%，而记录为7.9%。按照工艺规定，III-4+和III-7+机占2。0% ~ 4.0%，而记录的III-5+机占12.6%，比工艺规定高两三倍。这导致了工艺混乱，最低冰点前移，最猛烈的机器是III-2+，为III-2+的第一次冒烟、着火、爆炸提供了确凿的物证。

(5)从弹坑形状分析。据火山口测绘，最深处等高线呈鞋底状，口部呈梨形，其主轴与硝化机主轴形成5°左右的夹角，表明起爆原点为三段硝化前的几台机器。根据工人提到的冒烟和着火现象，确定这是一台ш-2+机器。它先爆炸了，它的冲击波导致以后各种机器不同程度的移动，然后发生了殉爆。虽然各机几乎同时爆炸，但爆炸前的规律位移使弹坑倾斜。

2.事故的原因

调查组用故障树分析法查找事故原因，非常有效。专家根据先后顺序和因果关系，绘制出硝化过程中可能引发燃烧爆炸事故的条件的程序框图。它显示了导致事故的因素之间的逻辑关系。然后，逐项查明各种因素的状态和影响程度，排除无关因素，保留相关因素，进一步挖掘相关因素，直至确认事故原因。

逐项分析图表后，一些无关因素，如冷却盘管漏水、冷却水中断或不足、搅拌器故障、仪表故障、原料中有杂质等。，被排除，留下几个相关因素，可以整理出两条“事故因果链”，如图5-1。

在第一个“事故因果链”中，关键点是投料比不正确和工艺条件混乱，这些都是由高硝酸浓度引起的。此时硝化反应激烈，硝化机中反应不充分的反应物被提升到分离器中继续反应，而分离器中既没有冷却盘管也没有搅拌装置，容易造成硝酸盐因局部过热而分解着火。经调查，该现象发生在事故发生前。事故当天，在白班生产中发现ш-6+and III-7+机硝酸阀门泄漏。16: 30第二班接班后，17: 00由仪表工进行维修。然而，泄漏到硝化系统中的硝酸使得反应溶液中的硝酸浓度过高，ш-2+machine中的硝酸含量达到7.09。

在第二个“事故因果链”中，重点是反应液接触到意想不到的可燃物质，如棉纱、润滑油、橡胶手套或橡胶垫圈等，会与混酸中的硝酸发生强烈的氧化反应，产生烟雾并着火。经过仔细调查。事故发生前没有棉纱掉落。但进一步调查发现。分离器轮缘和上盖之间的填料是不符合技术要求的石棉绳。与高温高浓度硝酸混酸接触。可能是火种造成了事故。如前所述，工人在机器中加入了大量的浓硫酸来降温和抑制烟雾，增加了酸与石棉绳接触的机会。

对不符合技术要求的石棉绳。经查，是某月设备大修时更换的。通常情况下，石棉绳是不可燃的，但爆炸事故现场发现的残留石棉绳和工艺小仓库使用的剩余石棉绳，都可以用火柴点燃。经本省劳动安全卫生监督站分析检验证明，这种石棉绳只含50%石棉，其余为可燃纤维和油脂。为了证明这种石棉绳与硝酸混酸的作用，调查组专门做了模拟试验，证明这种石棉绳在过程中与规定浓度的硝酸混酸发生剧烈反应，放出大量黄色烟雾，温度从110℃上升到150℃。使用这种石棉绳可能会完全导致硝酸盐着火。而用符合技术要求的石棉绳做对照试验，几乎没有反应。

调查组还发现了III-2+分离器着火后火势蔓延和扩大的主要途径。一是火通过排烟管传播；二是通过低矮的木屋面板传导火势。

从着火到爆炸。主要原因是没有及时采取紧急安全饲养措施。根据规定，硝化机应有三套安全给料装置，分别为遥控、自动和手动，一旦发生火灾，安全给料装置能及时打开，将物料投入安全池。但这家工厂是一家历史悠久、技术落后、设备陈旧、厂房低矮、生产自动化程度低、本质安全条件差的老厂，硝化机上没有自动安全加料装置，火灾发生后操作人员和班长没有及时手动加料。以至于从火变成了爆炸。

总结起来，这次事故的原因可以归纳为:事故是由于III-6+和III-7+机硝酸阀门泄漏，导致硝化系统硝酸含量过高，最低冰点前移。III-2+机反应剧烈，冒烟。此时，III-2+机分离器中的硝酸盐着火，是因为石棉绳(含有大量可燃纤维和油脂)混合的高温高浓度硝酸不符合工艺要求。也可能是由于分离器内反应激烈，局部过热，导致硝酸盐分解着火。火灾发生后，硝化机本质安全条件差，没有自动加料装置，也没有工人手动加料，所以火灾演变为爆炸。同时，这起事故与工厂管理存在漏洞有很大关系，领导对安全重视不够；生产工艺和设备问题多，解决方案不力；工人劳动纪律差，有擅自离岗现象；再加上使用了不符合技术要求的石棉绳。因此，这起特大爆炸事故是本质安全条件较差情况下的责任事故。

三、事故责任划分及处理

1.直接责任

(1)三段2号硝化机操作工牛某在发现三段2号机分离器冒烟后，打开雨淋阀和旁路冷却水阀降温，但在发现分离器着火后，未采取将物料排入安全池这一关键措施就跑出现场，致使火势蔓延，引发爆炸。故牛某应对本次事故负直接责任。经研究，给予其开除出厂、留厂观察的处分。建议将他移交司法机关追究刑事责任。

(2)硝化二组值班长张在得知二段二号机组分离器冒烟后，指挥工人采取了一些降温措施，但在分离器着火时，并没有督促机修工打开硝化器的安全排放开关，也没有采取其他补救措施，而是大声喊撤，以至于大家都逃离了现场。他也应该承担这次事故的主要责任。经研究，将其开除出厂，留厂观察。建议将他移交司法机关追究刑事责任。

2.间接负债

(1)二厂厂长刘作为生产组织者和二厂安全生产第一责任人，未认真执行“安全生产五同时”原则。TNT生产线一年年底停产，次年2月1恢复生产。由于准备不足，生产、工艺、设备长期异常，9天后停产检修7次。单机频繁停机，阀门、垫片、冷却管更换维修多次。他对这些问题重视不够，没有解决；并擅自中断了夜间干部值班制度；二分厂工人劳动纪律不严，离岗现象严重，未及时纠正。因此，他对事故负主要责任。经研究，给予其免去厂长职务，留厂观察的处分。

(2)总厂厂长金某仅任厂长15天，但爆炸造成重大人员伤亡和巨大财产损失，造成恶劣政治影响。作为总厂安全生产第一责任人，应对这起事故负间接领导责任。经研究，给予行政记过处分。

(3)总厂主管生产和安全的副厂长李作为企业的生产和安全负责人，负有一定的领导责任。

(4)事故调查中发现，分离器与硝化机罩之间使用的填充物为易燃石棉绳，这是分离器起火的主要原因之一。造成这种石棉绳被使用的人对这起事故负有间接责任，应该进一步调查并给予纪律处分。

(5)该厂TNT生产线建于日伪时期。解放后虽经多次改进，但技术落后、设备陈旧、自动化控制水平低、事故隐患严重的状况日益突出。工厂和主管部门多次向上级汇报，要求进行安全技术改造。但直到事故发生前3年才批准改造方案，事故发生前1年才批准投资。就在新生产线正在建设，老生产线即将退役的时候，发生了一起严重的爆炸事故。因此，上级公司和上级有关部门对这起事故也应承担一定责任。

四、事故教训和防范措施

我们应从这次灾难性的爆炸事故中吸取以下教训:

1.在设施和技术方面，

(1)危险品生产车间应满足防火防爆要求。发生爆炸事故的车间，硝化生产线主要布置在砖木结构的西楼，分离器罩距木屋面板仅1.7 m，使木屋面板成为火灾传导器。此外，硝化车间主厂房采用钢筋混凝土重屋面，爆炸时形成较大的飞行物砸碎周边建筑，伤及人员，造成次生灾害。

(2)为提高危险品生产设备的本质安全和自动化水平，不仅生产设备应有完善的安全保护装置，如自动报警、自动投料等，还应尽可能减少现场操作人员的数量。

(3)危险品生产车间的工艺布置应有序，便于操作。有利于安全疏散。而发生事故的车间设备密集，管道纵横，工人从铁梯上操作不方便。也不利于疏散。

(4)危险品车间必须与周围建筑物有足够的安全距离。此次事件造成如此巨大的人员伤亡和财产损失，与工厂布局不合理、安全距离不够、大部分车间破旧有直接关系。

2.在生产和安全管理方面。

(1)危险品生产应有严格的工艺设备管理。硝化车间事故发生前，设备多次发生故障，阀门、垫片多次更换维修，导致频繁开停工，造成工艺紊乱，但管理干部和技术人员没有及时处理，埋下了事故隐患。今后要严格按照工艺规定的技术条件进行操作，减少工艺波动，尽力提高设备完好率，减少甚至消除事故隐患。

(2)危险品生产要有严格的劳动纪律，严禁串岗脱岗。据调查，34名工人中有6人在事故发生半小时内离开了岗位。

(3)定期开展提高安全意识的教育和工人反事故能力(事故征兆应急处理能力)的演练。事故发生前，工人和班长都很着急，没有及时采取人工加料措施就逃离了现场，以至于火灾演变成了爆炸。

(4)生产辅助材料。比如石棉绳的防火耐酸性可以先测试，然后才能用于生产。

(5)领导干部组织指挥生产要做到“安全生产五同时”，即安全工作与生产工作同时计划、同时安排、同时检查、同时总结、同时考核。从某种程度上说，这起事故与厂领导没有做到“安全生产五同时”有关。