鉛酸蓄電池室燃爆事故原因分析

鉛酸蓄電池室燃爆事故原因分析

1燃燒屬于甲類(lèi)物質(zhì)由于充電站作為一種方便適用的直流電源，它經(jīng)常被用作電廠、礦山和各種車(chē)輛的替代品。鉛酸蓄電池使用一定時(shí)間或貯藏時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),電解液比重會(huì)降低、電量減少,這就應(yīng)及時(shí)充電。充電一般都在專(zhuān)門(mén)的充電室(亦稱(chēng)蓄電池室)里進(jìn)行。蓄電池充電時(shí)電解液中的水會(huì)被電解出氫和氧,并逸散于室內(nèi)。氫氣是易燃易爆的甲類(lèi)物質(zhì),當(dāng)室內(nèi)氫氣濃度達(dá)到爆炸極限4%～75%時(shí),一遇火源就會(huì)發(fā)生燃爆。筆者在對(duì)企業(yè)進(jìn)行安全檢查、評(píng)價(jià)時(shí),就得知不少鉛酸蓄電池室過(guò)去曾發(fā)生過(guò)此類(lèi)事故,且造成嚴(yán)重的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。例如,1991年7月3日,某電站鉛酸蓄電池室發(fā)生燃爆事故,造成一巡檢工死亡,充電設(shè)備和蓄電池室嚴(yán)重?fù)p壞。事故主要原因是該蓄電池室通風(fēng)設(shè)備失效,造成室內(nèi)氫氣聚積,而巡檢工嚴(yán)重違章在巡檢時(shí)抽煙,明火引起燃爆。又如,1995年12月14日深夜,某街道蓄電池修理店充電室發(fā)生火災(zāi),造成在店內(nèi)臨時(shí)搭床睡覺(jué)的兩名員工嚴(yán)重?zé)齻?房屋和設(shè)備燒毀。火災(zāi)原因是該店前房為修理間,后房為充電室,充電室無(wú)通風(fēng)設(shè)施,晚上門(mén)窗關(guān)閉,造成室內(nèi)通風(fēng)不良,因充電線路接頭松動(dòng)產(chǎn)生火花放電,先引爆室內(nèi)聚積的氫氣,后引發(fā)火災(zāi)。為了查明各種事故原因,采取相應(yīng)的防范措施,杜絕燃爆事故發(fā)生,筆者認(rèn)為有必要對(duì)鉛酸蓄電池室(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“蓄電池室”)的燃爆事故進(jìn)行事故樹(shù)分析,進(jìn)而提出切實(shí)可行的安全對(duì)策。2基于事故樹(shù)的連接根據(jù)事故樹(shù)圖編制方法,從頂上事件(為第一層事件)開(kāi)始,利用演繹推理方法,查找出導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的所有直接原因事件,并用合適的事件符號(hào)表示(為第二層事件),再根據(jù)事故樹(shù)中邏輯門(mén)的選用原則,選用合適的邏輯門(mén)連接第一層和第二層事件;進(jìn)而再對(duì)第二層中各事件分別找出導(dǎo)致它們發(fā)生的直接原因事件,并分別用合適的事件符號(hào)表示(為第三層事件),再分別選用合適的邏輯門(mén)連接第二層和第三層事件。如此層層往下分析,一直分析到全部是基本原因事件(如下圖中用圓形、屋架形符號(hào)表示的事件)為止,從而編制出事故樹(shù)圖。以“蓄電池室燃爆事故”為頂上事件,筆者根據(jù)以上所述的燃爆事故樹(shù)圖的編制方法編制出事故樹(shù)圖,如下圖所示。3最佳安全對(duì)策的確定定性分析主要是研究事故樹(shù)圖中哪些基本原因事件的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致頂上事件發(fā)生,并比較這些基本原因事件對(duì)頂上事件發(fā)生的影響程度,從而為確定最優(yōu)化安全對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)。從事故樹(shù)中可知引起蓄電池室燃爆的基本原因事件有10個(gè)(其中x1為條件事件),事故樹(shù)中或門(mén)多于與門(mén),因此應(yīng)從求最小徑集入手進(jìn)行定性分析更為簡(jiǎn)便。3.1求各事件中的最佳布爾代數(shù)最小徑集是事故樹(shù)中使頂上事件不發(fā)生的最起碼的基本事件的集合。求最小徑集時(shí),可不必畫(huà)事故樹(shù)的成功樹(shù),根據(jù)事故樹(shù)與成功樹(shù)對(duì)偶性原理,只要按“把事故樹(shù)中的與門(mén)換成或門(mén),或門(mén)換成與門(mén)”的規(guī)則,列出其布爾代數(shù)表達(dá)式,并進(jìn)行化簡(jiǎn),就可求出最小徑集。在計(jì)算時(shí),不必計(jì)正常事件(如“蓄電池充電”、“產(chǎn)生氫氣”)。求解過(guò)程如下:T=x1+A1+A2=x1+A3+A4A5=x1+x2x3x4+x5x6x7x8x9x10于是得到3個(gè)最小徑集,分別為P1={x1}P2={x2,x3,x4},P3={x5,x6,x7,x8,x9,x10}3.2蓄電池燃爆事故樹(shù)i結(jié)構(gòu)重要度分析是從事故樹(shù)結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件的發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度。根據(jù)所求出的3個(gè)最小徑集,可按崔國(guó)璋、韓軍、周惠豐等主編的《事故樹(shù)分析與應(yīng)用》§8-3中的命題2、命題4和命題5的判斷準(zhǔn)則進(jìn)行判斷,得出各基本事件結(jié)構(gòu)重要度從大到小的排序?yàn)镮φ(1)>Iφ(2)=Iφ(3)=Iφ(4)>Iφ(5)=Iφ(6)=Iφ(7)=Iφ(8)=Iφ(9)=Iφ(10)(Iφ(i),i=1,2,…,10,表示基本事件x1～x10的結(jié)構(gòu)重要度)。從蓄電池燃爆事故樹(shù)圖可知,該事故樹(shù)有4個(gè)或門(mén)、2個(gè)與門(mén)?；蜷T(mén)多于與門(mén),說(shuō)明該系統(tǒng)的危險(xiǎn)性較大。又由基本原因事件結(jié)構(gòu)重要度排序可看出,第一個(gè)最小徑集中的條件事件x1(達(dá)爆炸極限)居首位,對(duì)頂上事件發(fā)生的影響最大,其次是第二個(gè)最小徑集中的基本事件x2(無(wú)通風(fēng)設(shè)施)、x3(通風(fēng)設(shè)施損壞)、x4(未及時(shí)送、排風(fēng))對(duì)頂上事件發(fā)生的影響也較大,而第三個(gè)最小徑集中的基本事件x5～x10對(duì)頂上事件發(fā)生的影響相應(yīng)較小。分析表明,重點(diǎn)控制住x1,不讓氫氣濃度達(dá)爆炸極限這一條件發(fā)生,就能避免頂上事件發(fā)生,但要防止室內(nèi)氫氣濃度達(dá)爆炸極限,最佳方案是要在蓄電池室采取有效的通風(fēng)措施,使x2～x4都不發(fā)生,這樣就能使氫氣及時(shí)被稀釋并排出室外,不在室內(nèi)積聚,從而消除引起燃爆的物質(zhì)條件。另外,防止蓄電池室內(nèi)存在點(diǎn)火源(明火和電火花等)這種能量條件也不可忽視(即應(yīng)使x5～x10都不發(fā)生)。因萬(wàn)一室內(nèi)通風(fēng)不良,氫氣濃度達(dá)爆炸極限時(shí),若遇火源也會(huì)發(fā)生燃爆。所以,要想從根本上杜絕蓄電池室燃爆事故,達(dá)到萬(wàn)無(wú)一失,還必須從多方面進(jìn)行認(rèn)真防范,采取如下綜合配套的安全對(duì)策措施,才能更為有效。4蓄電池室的安全測(cè)試根據(jù)對(duì)鉛酸蓄電池室燃爆事故分析,筆者提出如下安全對(duì)策:措施1,蓄電池室必須安裝機(jī)械通風(fēng)設(shè)備,在充電作業(yè)時(shí)按規(guī)定開(kāi)啟進(jìn)、排氣風(fēng)機(jī),使蓄電池室內(nèi)的換氣次數(shù)不少于6次/小時(shí);平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)通風(fēng)設(shè)備的檢查、維護(hù),使其處于良好的技術(shù)狀態(tài),能有效地防止氫氣在室內(nèi)積聚。措施2,蓄電池室采用機(jī)械通風(fēng)時(shí),室內(nèi)空氣不應(yīng)再循環(huán),室內(nèi)應(yīng)保持負(fù)壓;送風(fēng)設(shè)備和排風(fēng)設(shè)備不應(yīng)布置在同一風(fēng)機(jī)室內(nèi),當(dāng)采用新風(fēng)機(jī)組,送風(fēng)設(shè)備在密閉箱體內(nèi)時(shí),可與排風(fēng)設(shè)備布置在同一房間。措施3,蓄電池室應(yīng)采用防爆型通風(fēng)設(shè)備,室內(nèi)也不準(zhǔn)使用其他不防爆的電器設(shè)備(如開(kāi)關(guān)、插座、熔斷器及燈具等),若受條件限制,使用不防爆的開(kāi)關(guān)、插座、燈具等時(shí),只能安裝在室外適當(dāng)位置。對(duì)防爆通風(fēng)設(shè)備和其他電器設(shè)備應(yīng)堅(jiān)持經(jīng)常性安全檢查、維護(hù)保養(yǎng),發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)及時(shí)修理或更換,確保其防爆性能良好。措施4,加強(qiáng)對(duì)蓄電池充電系統(tǒng)的防火安全管理,嚴(yán)禁在蓄電池室吸煙、用明火照明和取暖、使用電爐或敞開(kāi)式電熱器;不準(zhǔn)在室內(nèi)動(dòng)火作業(yè),必要時(shí)應(yīng)辦理動(dòng)火審批手續(xù),并采取防范措施方可動(dòng)火作業(yè)。措施5,室內(nèi)各電氣線路應(yīng)穿管敷設(shè),電氣連接處應(yīng)接觸良好、牢靠,不得松動(dòng),避免產(chǎn)生火花放電。措施6,不準(zhǔn)穿化纖服、釘子鞋進(jìn)入蓄電池室,以免產(chǎn)生人體靜電放電。措施7,由于事故發(fā)生具有隨機(jī)性,如果燃爆事故萬(wàn)一發(fā)生時(shí),為了防止事故蔓延、擴(kuò)大,減少事故的嚴(yán)重程度及損失,在蓄電池室的設(shè)計(jì)、施工中還應(yīng)采取如下安全措施:(1)蓄電池室的建筑耐火等級(jí)應(yīng)不低于二級(jí)。(2)蓄電池室、通風(fēng)機(jī)室以及蓄電池室前套間通向走廊的門(mén),均應(yīng)采用向外開(kāi)啟的鋼質(zhì)門(mén)或丙級(jí)防火門(mén)。(3)蓄電池室應(yīng)設(shè)置泄壓設(shè)施(如泄壓窗等),泄壓面積與該室體積的比值(m2/m3)不應(yīng)小于0.03,泄壓設(shè)施的布置應(yīng)不影響鄰近建筑物、疏散通道、設(shè)備和人身的安全。(4)蓄電池室應(yīng)配備符合規(guī)范要求的移動(dòng)式滅火器材。5預(yù)防火炬事故筆者通過(guò)對(duì)蓄電池室燃爆事故樹(shù)定性分析的結(jié)果可知,可能導(dǎo)致蓄電池室燃爆事故發(fā)生的基本原因事件有:無(wú)通風(fēng)設(shè)施,通風(fēng)設(shè)施損壞,未及時(shí)送、排風(fēng),使用不防爆電器,防爆電器損壞,電氣連接處接觸不良,人體靜電放電,室內(nèi)吸煙,室內(nèi)動(dòng)火等。為了預(yù)防蓄電池室燃爆事故發(fā)生,主要應(yīng)圍繞兩個(gè)方面采取防范措施:一是要采取有效通風(fēng)措施,確保蓄電池室通風(fēng)良好,不使室內(nèi)氫氣濃度達(dá)到爆炸極限;二是要采取防止各類(lèi)火源發(fā)生的措施,使蓄電池室無(wú)點(diǎn)火源存在。事實(shí)證明,凡按預(yù)防燃爆安全措施對(duì)蓄電池室進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、管理、使用或?qū)υ谟眯铍姵厥业娜急鹿孰[患實(shí)施積極整改的企業(yè),均能有效預(yù)防蓄電池室的燃爆事故,獲得良好的安全效果。事故樹(shù)分析屬于演繹分析法,利用事故樹(shù)對(duì)事故進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法稱(chēng)為事故樹(shù)分析。事故樹(shù)分析程序大致包括9個(gè)步驟:確定分析的系統(tǒng)、了解掌握被分析系統(tǒng)的情況、調(diào)查被分析系統(tǒng)發(fā)生的事故、確定事故樹(shù)的頂上事件、查明與頂上事件有關(guān)的所有原因事件、編制事故樹(shù)圖、事故樹(shù)定性分析、事故樹(shù)定量分析、制定預(yù)防事故改進(jìn)系統(tǒng)的安全措施。上述事故樹(shù)分析程序包括了定性和定量?jī)纱蟛糠?。從?shí)際應(yīng)用而言,由于我國(guó)目前尚缺乏設(shè)備的故障率和人的失誤率的實(shí)際資料,故給定量分析帶來(lái)很大困難甚至