空分冷箱珠光砂爆炸事故的原因分析和預(yù)防

1、空分冷箱珠光砂爆炸事故的原因分析和預(yù)防葉必楠（杭州深冷氣體科技有限公司, 杭州市環(huán)城北路10號(hào)9樓F，310004） 內(nèi)容摘要：本文對(duì)國(guó)內(nèi)空分冷箱裝卸珠光砂發(fā)生的事故進(jìn)行了分析，找出產(chǎn)生事故的原因，并對(duì)原因進(jìn)行剖析，提出了預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：珠光砂、冷箱爆炸、原因剖析、預(yù)防措施。1 問題的提出隨著空分設(shè)備大型化，空分冷箱隨之加大、升高，有的高達(dá)60余米。冷箱內(nèi)充填的珠光砂容量隨之增多，冷箱內(nèi)珠光砂裝卸的事故時(shí)有發(fā)生。（1）1972年，連源鋼廠在裝珠光砂時(shí)，裝珠光砂的人從裝砂人孔掉入冷箱，經(jīng)奮力搶救，但是，搶救出來的人已窒息死亡。（2）1972年12月，鞍鋼氧氣廠在冷箱卸珠光砂時(shí)，珠光砂突然傾泄下

2、來，其中1人被埋，搶救出來已窒息死亡。（3）1984年4月，本鋼氧氣廠，搶修空分調(diào)閥的檢修工，因被氮?dú)庵舷?，后掉入珠光砂中死亡。?）1990年，某化工廠10000m3/n空分設(shè)備因漏液需停車檢修。按正常操作規(guī)定進(jìn)行排除液體、加溫除，然后、卸珠光砂時(shí)，不是打開珠光砂卸砂專用孔，而是卸下冷箱最下部的檢修用的冷箱人孔蓋板，人孔板打開后沒有多長(zhǎng)時(shí)間，就聽到一聲巨響，珠光砂噴出約8m遠(yuǎn)，整只高40m的方冷箱變成圓冷箱，280號(hào)的工字鋼、槽鋼全部向外彎曲，鼓了出來。（5）2000年8月21日，江西萍鄉(xiāng)鋼廠空分設(shè)備組織人員在扒珠光砂，另一臺(tái)空分設(shè)備開著排放液氧，液氧隨地溝汽化，由于電動(dòng)機(jī)冒火花，引起爆炸，

3、22人喪生。（6）2001年某鋼廠6000m3/h空分設(shè)備，液空進(jìn)粗氬塔冷蒸發(fā)器調(diào)節(jié)閥嚴(yán)重漏液，大量液空進(jìn)人冷箱內(nèi)的珠光砂中。經(jīng)停車、排液、加溫后卸砂，從冷箱下部的珠光排放口卸砂，沒有多久，一聲巨響，板式冷箱頂蓋全部掀開，方冷箱變成了圓冷箱。（7）2005年10月，馬鋼2萬m3/h空分設(shè)備冷箱內(nèi)進(jìn)行檢修，冷箱中的珠光砂噴泄下來，造成1人死亡。（8）2005年11月29日，西寧特鋼6000m3/h空分塔漏液，卸沙檢修中，突然噴沙，造成嚴(yán)重?fù)p壞，修理費(fèi)損失120萬元。（9）2006年1月6日，水鋼氧氣廠3號(hào)空分設(shè)備在檢修過程中，將塔內(nèi)的珠光砂卸下來，突然“轟隆”一聲，大量珠光砂劈頭蓋臉的噴射出來，

4、27名在塔前裝珠光砂的民工埋在砂堆中，經(jīng)搶救20人命脫險(xiǎn)，7名女工喪生。（10）2007年1月2日，四川威遠(yuǎn)鋼廠10000m3/h空分設(shè)備卸珠光砂中，突然噴砂，四周堆滿珠光砂，在清點(diǎn)人數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)少1人，救出來時(shí)已死亡。（11）2008年2月，江蘇常州長(zhǎng)宇實(shí)用氣體有限公司3000m3/h液體空分設(shè)備在卸珠光砂時(shí)，突然發(fā)生爆炸，方冷箱變成圓冷箱，幸虧珠光砂噴出的方向在卸沙群的背面，未造成人員傷亡。（12）2009年7月15日，江蘇無錫新三洲特鋼6000m3/h空分裝置泄漏，外殼結(jié)霜，7月12日停車，12日當(dāng)日排完液體，并進(jìn)行了加溫處理，7月15日在未確認(rèn)冷箱內(nèi)溫度的情況下，未啟用冷箱原有的卸砂孔，

5、在旁邊用氣割刀切開了一個(gè)60×80×60的U型口違規(guī)卸砂，7：30時(shí)發(fā)生大量珠光砂噴出，下塔、上塔、氬塔整體倒塌，造成11人被埋，其中3人死亡。直接損失近千萬元。上述的事故案例，充分告戒人們空分設(shè)備冷箱裝卸珠光砂時(shí)存在的危險(xiǎn)性，那么，造成裝卸珠光砂危險(xiǎn)的原因是什么？2 發(fā)生空分冷箱珠光砂事故的可能的原因分析2.1 介質(zhì)隱藏的危險(xiǎn)因素：空分設(shè)備冷箱內(nèi)充填的珠光砂，又名膨脹珠光巖，由玻璃質(zhì)山巖經(jīng)破碎及高溫焙燒而成，呈圓珠松散顆粒，無毒、無味、不燃燒、不腐蝕。由于它具有極低的導(dǎo)熱性和可靠的化學(xué)穩(wěn)定性，有良好的充填流動(dòng)性和極低的容重性；珠光砂粒度一般為0.051,松散度4580/m

6、3,由于珠光砂有優(yōu)良絕熱性能，廣泛地應(yīng)用于空分、制冷設(shè)備冷箱的絕熱。但由于珠光砂很輕，易飛揚(yáng)，粉末刺激喉頭和眼鼻，很易吸入肺，引起咳嗽，人員落入其中，很快被淹沒而窒息死亡。2.2 在卸光砂過程中造成冷箱爆炸的原因綜合起來有以下幾種可能性：空分塔內(nèi)管道、容器泄漏，特別是低溫液體的泄漏，使珠光砂中貯存了液體，未經(jīng)徹底加溫、汽化，卸沙時(shí)溫度升高，流動(dòng)速度很快，產(chǎn)生摩擦靜電，導(dǎo)致液體急劇膨脹，氣壓升高，引起冷箱爆炸；2.3 冷箱內(nèi)珠砂加溫不徹底的原因又存在以下幾種可能：2.3.1 空分塔冷箱珠光砂加溫管通布置不合理或沒有考慮整體珠光的加溫；a)空分塔冷箱總體設(shè)計(jì)時(shí)，只在珠光砂冷箱基礎(chǔ)卸一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，在冷

7、箱底部四周設(shè)加溫管，在容器底和主要液體未設(shè)加溫管。有的空分塔只設(shè)污氮進(jìn)冷箱充氮管，目的是控制冷箱內(nèi)保持正壓，防止防止大氣吸入冷箱，使珠光砂變潮，在冷箱底部沒有設(shè)珠光砂絕熱層加溫管道。b)空分塔冷箱頂部沒有設(shè)呼吸閥，或者頂部人孔布置不均勻，不能使加溫氣體均勻排出；c)珠光砂層沒有設(shè)置溫度計(jì)，加溫時(shí)充無法測(cè)定溫度。d)空分塔冷箱高度大于40m以上時(shí)，只有底層設(shè)卸沙孔，會(huì)引起卸砂時(shí)流動(dòng)速度過快。2.3.2 珠光砂加溫方法不妥當(dāng)：a)加溫時(shí)冷箱頂蓋沒有全部打開,使加溫氣體不能均勻的通過絕熱層；b)加溫的時(shí)間不夠，未加溫到常溫或接近常溫。2.3.3組織卸砂和參加卸砂的人員未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，由臨時(shí)民工組織的包

8、工頭組織卸砂，只求卸砂速度快，把冷箱底部的人孔板打開或切開冷箱板違規(guī)卸砂。2.3.4 冷箱內(nèi)尚存珠光砂時(shí)，人員從冷箱底部進(jìn)入冷箱，珠光砂結(jié)塊層掉下傷。2.3.5裝卸珠光時(shí)缺少勞動(dòng)保護(hù)措施，珠光砂充裝口和各層平臺(tái)人孔缺少安全防護(hù)柵網(wǎng)；2.3.6裝卸珠光砂時(shí)缺少有效的組織指揮人員和事故應(yīng)急求援預(yù)案。3 事故預(yù)防措施從造成珠光砂冷箱爆炸和裝卸珠光砂的人員傷亡事故可能的原因來看，有空分塔冷箱設(shè)計(jì)、安裝、使用和管理上的問題，我們應(yīng)從中吸取深刻的教訓(xùn)，并提出以下預(yù)防措施：3.1 空分塔冷箱在設(shè)計(jì)上應(yīng)采取的措施：3.1.1 要充分考慮管道的熱脹冷縮引起管道補(bǔ)償問題，防止管道拉裂、拉斷；3.1.2 建設(shè)冷箱內(nèi)

9、的容器，管道是有可能產(chǎn)生液體部位的焊縫都要100%的無損探傷合格，必要時(shí)提高傷等級(jí)。3.1.3 空分塔冷箱內(nèi)低溫管道、容器、連接盡可能采用焊接結(jié)構(gòu)，盡可能避免法蘭結(jié)構(gòu)；3.1.4 空分塔下塔座應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)，并用不銹鋼制造支座和底腳螺釘，防止漏液時(shí)會(huì)使碳鋼支座凍裂，使上下塔整體倒塌；3.1.5 建議空分塔冷箱高度大于40m的應(yīng)在20m左右設(shè)置珠光砂裝卸口，裝卸口不宜過大，也不宜過小，一般在0.30.4。3.1.6 空分塔冷箱頂蓋應(yīng)在四角和中間設(shè)600×600人孔，珠光砂加溫時(shí)便于打開，使汽流均勻的通過珠光砂；3.1.7 空分塔冷箱底部應(yīng)裝有供珠光砂加溫的管道，有液體的容器，管道的下部應(yīng)設(shè)

10、置加溫管道，便于漏液時(shí)，采用有效的加溫措施。加溫管道口徑和小孔總面積應(yīng)與加溫液體的流量相適應(yīng)。3.1.8 空分塔冷箱底部、中部、上部的珠光砂層中設(shè)置有代表性的測(cè)溫點(diǎn)；3.1.9 在操作說明書上應(yīng)增加珠光砂層加溫的方法和合格的標(biāo)準(zhǔn)，裝卸珠光砂的安全注意事項(xiàng)。3.2 安裝上預(yù)防措施：3.2.1 確保安裝質(zhì)量，特別是液體管道必須制訂施工方案，確保焊透和密封，在工藝確保不漏液、不漏氣；3.2.2 冷箱內(nèi)管道焊接及探傷施工人員必須持證上崗，建立崗位責(zé)任制，每條焊縫都可以返蹤；3.2.3 冷箱內(nèi)管道安裝時(shí)要自然對(duì)中，嚴(yán)禁強(qiáng)接、硬扯，防止產(chǎn)生應(yīng)力；3.2.4 液體管道必須嚴(yán)格規(guī)定進(jìn)行無損傷；3.2.5 空分

11、塔冷箱內(nèi)氣密性試驗(yàn)必須嚴(yán)格按規(guī)定試驗(yàn)，殘漏率必須優(yōu)于規(guī)定。3.3 操作上的預(yù)防措施：3.3.1 企業(yè)對(duì)空分塔冷箱珠光砂加溫必須制訂安全操作規(guī)程，并嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程；3.3.2 裝填珠光砂人員應(yīng)經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，熟知裝卸珠光砂的規(guī)定程序和安全注意事項(xiàng)，發(fā)生事故的安全撤離和應(yīng)急求援措施。3.3.3 裝卸珠光砂場(chǎng)地，應(yīng)隔離阻攔措施，與施工無關(guān)人員不得入內(nèi)；3.3.4 裝卸珠光砂場(chǎng)地應(yīng)設(shè)危險(xiǎn)警戒標(biāo)識(shí)，高空作業(yè)應(yīng)設(shè)攔桿或攔繩，防止人員墜落的措施。3.3.5 珠光砂裝入口應(yīng)設(shè)68鋼筋焊制的方格形安全鐵柵或?qū)Ｓ冒踩W(wǎng)，防止人員或整袋珠光砂墜入的措施。3.3.6 在無法采用安全鐵柵和專用安全網(wǎng)的情況下，應(yīng)用安全繩將裝砂

12、人固定在可靠的地方，繩的長(zhǎng)度以人不會(huì)掉入冷箱為宜；3.3.7 嚴(yán)格執(zhí)行氧氣站的動(dòng)用規(guī)程，施工中需要?jiǎng)佑脮r(shí)，必須辦理動(dòng)火許可手續(xù)，嚴(yán)格經(jīng)有關(guān)審批權(quán)限的人員審批和有專人監(jiān)視下，定人定時(shí)的動(dòng)火；3.3.8 裝卸珠光砂所需的電器、電線絕緣必須良好，用電設(shè)備應(yīng)裝設(shè)漏電保護(hù)器并有接地保護(hù)。進(jìn)入冷箱的照明燈電壓低于12伏。3.3.9 參加珠光砂裝卸人員應(yīng)佩戴披風(fēng)帽、避風(fēng)鏡、口罩或防塵面具、頭頂圍好毛巾，身穿長(zhǎng)袖衣褲，防止珠光砂人體直接接觸的勞保用品；3.3.10 準(zhǔn)備好兩套空氣呼吸器，以提供應(yīng)急救援人員搶救時(shí)使用。3.4 組織管理措施：3.4.1 有條件的企業(yè)盡可能采用機(jī)械輸送法自動(dòng)裝卸珠光砂；3.4.2

13、備足必需的珠光砂：一般根據(jù)冷箱的外形尺寸容量備料，冷箱內(nèi)容器管道容積作后備系數(shù)，即充裝過積的損失和運(yùn)行后的補(bǔ)充；3.4.3 確保珠光砂的質(zhì)量；在訂貨應(yīng)明確；珠光砂堆積密度60kg/ m3; 珠光砂振實(shí)密度75kg/ m3；含水率0.5；導(dǎo)熱系數(shù)0.0226w/m.k；對(duì)回用的珠光砂含水率應(yīng)小于0.5%。3.4.4 裝卸珠光砂前一周應(yīng)向當(dāng)?shù)貧庀笞稍兲鞖馇闆r，應(yīng)盡量避開濕度大于80%的天氣，更不得在陰雨天裝卸珠光砂。3.4.5 與有安裝資質(zhì)的單位簽訂合同；3.4.6 準(zhǔn)備好吊機(jī)，上、下通道所用的工具應(yīng)潔凈，嚴(yán)禁油脂；3.4.7 每個(gè)裝卸口確定人數(shù)，一般一個(gè)裝卸口2人為小組，根據(jù)搬運(yùn)路線長(zhǎng)確定搬運(yùn)人

14、數(shù)，搬運(yùn)加裝卸為一大組，若干大組為一班為馬；裝珠光砂是強(qiáng)體力活，由二班人馬組成，一班干活時(shí)，另一班休息，每一個(gè)小時(shí)輪換一次。輪換班時(shí)由組長(zhǎng)清點(diǎn)一次人數(shù)，并向現(xiàn)場(chǎng)指揮報(bào)告。3.4.8 現(xiàn)場(chǎng)配備總指揮一人（一般由業(yè)主出任），副指揮若干名（安裝單位出任）直協(xié)調(diào)業(yè)主和安裝隊(duì)之間關(guān)系，并指揮現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度。3.4.9 現(xiàn)場(chǎng)配備監(jiān)控一人，在操作控制室，監(jiān)視塔內(nèi)壓力。3.4.10 現(xiàn)場(chǎng)配備應(yīng)急求援人員兩名，并在現(xiàn)場(chǎng)巡回檢查，了解現(xiàn)場(chǎng)人員分布情況并制訂出應(yīng)急救援預(yù)案。3.5 應(yīng)急救援措施：3.5.1 裝卸中一旦發(fā)生冷箱爆炸，珠光砂淹沒人群，或有人員掉入珠光砂中，發(fā)現(xiàn)人員或監(jiān)控人員應(yīng)立即與總指揮或應(yīng)急求援人員報(bào)告，總

15、指揮應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急救援預(yù)案。3.5.2 應(yīng)急救援人員平時(shí)應(yīng)穿戴好勞保用品，一旦接到搶救住處應(yīng)立即戴好空氣呼吸器、防風(fēng)鏡等勞動(dòng)保護(hù)用品搶救被困人員；3.5.3 總指揮在現(xiàn)場(chǎng)指揮其它人員積極配合應(yīng)急救援人員的搶救，未戴空氣呼吸器人員嚴(yán)禁進(jìn)入珠光砂中去搶救。3.5.4 一旦人員解救出應(yīng)首先轉(zhuǎn)移到空氣新鮮處，挖出口中珠光砂，用自來水沖刷眼中、口中珠光砂，若呼吸中止，應(yīng)進(jìn)行人工呼吸。同時(shí)打120電話來現(xiàn)場(chǎng)搶救?；蛘吡⒓磁绍囁屯t(yī)院治療。3.5.5 安裝中，若有人眼睛中進(jìn)入珠光砂，首先要克制疼痛和難受，嚴(yán)禁用手去揉眼睛，應(yīng)用清水沖洗，一般在洗眼器上沖洗15分鐘以上，以除去眼中塵，必要時(shí)求助眼科醫(yī)生。珠光砂

16、無毒，但有的人皮膚接觸珠光砂會(huì)產(chǎn)生過敏，應(yīng)采用清水沖洗干凈。3.6 珠光砂充填程序和注意事項(xiàng)3.6.1 檢查15項(xiàng)的預(yù)防措施都已落實(shí)到位；3.6.2 空分塔冷箱容器、管道已經(jīng)吹刷干凈、裸冷、結(jié)束、氣密性試驗(yàn)合格；用來檢查的肥皂水已用溫水清洗干凈；冷箱內(nèi)的安裝用工藝支架已拆除；基礎(chǔ)上的積水已清除并烘干。具備裝砂條件。3.6.3 在空分塔容器管道內(nèi)充入0.02MPa左右的氮?dú)饣蚩諝猓⒂袑Ｈ诉M(jìn)行保壓和監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)告。3.6.4 確認(rèn)總指揮、副總指揮、安全監(jiān)護(hù)人、裝砂人員已到崗；并確認(rèn)人數(shù)再次確認(rèn)參加人員已經(jīng)培訓(xùn)，勞動(dòng)保護(hù)用品穿戴符合要求。其它無關(guān)人員已清出安裝場(chǎng)地。3.6.5 再次確認(rèn)裝珠

17、光砂口防護(hù)欄柵或安全網(wǎng)安裝牢靠。3.6.6 珠光砂按按冷箱人孔自下而上的往上的裝，最后從冷箱頂蓋人孔倒入。3.6.7 充填過程中要用木榔頭或橡膠榔頭敲打冷箱外殼，確保充填結(jié)實(shí)。3.6.8 等每層珠光砂填滿時(shí)，裝好冷箱蓋板，最后將冷箱頂蓋封好；3.6.9 充填珠光砂中應(yīng)注意的問題：a)參加裝填珠光人員一般不得離開現(xiàn)場(chǎng)，需要離開時(shí)就向組長(zhǎng)請(qǐng)假，允許后才能離開；組長(zhǎng)要隨時(shí)注意人員變化，一旦發(fā)現(xiàn)缺少時(shí)要查明原因。b)上層開始裝珠光砂時(shí)，下層不得有人工作，防止物品掉下傷人。c)發(fā)現(xiàn)空分塔內(nèi)壓力突然降低時(shí)，應(yīng)停止裝珠光砂，查明原因后再裝。d)裝填中發(fā)現(xiàn)珠光砂袋特別沉重的，應(yīng)查明原因，防止雜物或潮濕的珠光砂

18、倒入冷箱內(nèi)。e)裝冷箱蓋板時(shí)，應(yīng)將蓋板四周填好6的橡膠圈，防止大氣漏入使珠光砂受潮。3.7 冷箱內(nèi)珠光砂的卸出:3.7.1 冷箱內(nèi)珠光砂卸出的原因，往往是冷箱內(nèi)管道的泄漏，從泄漏的氣體中測(cè)定氧含量，結(jié)合泄漏部位，可能初步斷定泄漏的部位，并記錄在案。3.7.2 根據(jù)泄漏量和發(fā)展情況，制訂出檢修計(jì)劃，由技術(shù)負(fù)責(zé)人審批實(shí)施。3.7.3 冷箱內(nèi)加溫步驟：a)一旦確定停車、加溫、卸沙檢修，空分設(shè)備應(yīng)按正常停車，排除液體，按正常步驟對(duì)塔內(nèi)容器管道進(jìn)行加溫；b)空分塔準(zhǔn)備加溫的同時(shí)，打開冷箱頂蓋所有人孔蓋，使加溫的氣體流通。c)在空分塔內(nèi)正常加溫時(shí)，通入少量常溫干燥空氣，對(duì)珠光砂層進(jìn)行加溫，根據(jù)頂部人孔噴出珠光砂情況調(diào)節(jié)空氣量，噴出珠光砂量小，增加空氣量后噴砂無明顯變化時(shí)，可以緩慢逐漸增加空氣量，加速珠光砂層的加溫，若噴出珠光砂過大時(shí)，可適當(dāng)減少空氣量。d)當(dāng)空分塔管道、容器吹除閥、儀表管口溫度按近常溫、干燥度達(dá)-5左右，可認(rèn)為加溫結(jié)束；e)檢查珠光砂層的溫度，基礎(chǔ)層溫度按近常溫，經(jīng)有關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人確認(rèn)時(shí)可確定加溫結(jié)束。3.7.4 卸砂的步驟：a)按本節(jié)3.4.5有關(guān)條款做好卸沙準(zhǔn)備工作，并在卸砂范圍的四周拉好警戒線，設(shè)定堆場(chǎng)和安全撤離通道。b)卸砂應(yīng)有經(jīng)驗(yàn)的人控制速度，打開