一起硝酸罐爆燃事故原因分析及其预防对策
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摘要：近年来，因动火作业或硝酸泄漏事故引发的储罐或槽罐车火灾爆炸事故时有发生，重视硝酸的危险特性和进行动火作业前的危险有害因素辨识，对杜绝类似事故的再次发生和企业的安全生产具有十分重要的意义。文章针对硝酸罐内发生的爆燃事故原因进行了系统分析，确定了事故原因，并提出了预防对策。
关键词：爆燃事故；硝酸罐；事故原因；预防对策
中图分类号：X928 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）19-0055-02
1 事故经过
某公司采用气动隔膜泵将70%浓度的浓硝酸流加到玻璃钢硝酸储罐内，然后通过加水稀释至5%浓度，用于乳酸钙蒸发器列管的CIP（Clean In Place，称为：原位清洗或在线清洗）清洗。2009年5月该公司决定停用该套CIP清洗系统，欲将原稀硝酸储罐改为稀盐酸回收储罐，用于回收阳离子交换柱再生时产生的部分废稀盐酸。待稀硝酸罐打空后，该公司安排了一支外施工队开始技改配管。2009年5月13日上午，PP管线已安装到稀硝酸储罐附近，施工人员拆除了硝酸罐底部放料管和罐顶进料管，下午4∶20左右施工人员在硝酸罐上方的格栅板平台上动用电焊安装PP管线支架，施焊时焊渣四处飞溅，部分焊渣沿格栅孔隙从罐顶敞口法兰处掉落到硝酸罐内，导致硝酸罐内爆燃，罐内部因过火，部分玻璃纤维及树脂层烧毁，所幸未造成人员伤亡。
下面以此为例，具体分析一下这起事故发生的原因，以避免此类起事故的重复发生。
2 事故原因分析
爆燃事故发生后，经现场勘查，并向事故发生时在场人员和其他有关人员了解情况，笔者认为是玻璃罐内硝酸发生分解，罐内积聚有一氧化氮、二氧化氮等气体，又遇飞溅的熔融焊渣是引起这次爆燃事故的主要原因，并从以下方面进行了深入分析。
3 爆燃反应分析
（1）氢气——若罐内有氢气，由于氢气比重小，易积聚于罐顶部，发生爆燃事故后，燃烧损坏的部位应主要位于罐顶部位置，但从现场勘察情况看，罐内实际烧毁部位位于罐体下段部位，可以排除罐内有氢气。另该区域的蒸发器及管线均为316L材质，焊接形式采用氩弧焊，因此施工过程带入铁件或铁渣的可能性基本没有，即使该罐内有铁件，少量的铁与过量稀硝酸反应会生成硝酸铁和一氧化氮，无氢气产生。反应方程式：Fe+4HNO3=Fe（NO）3+NO+2H2O，
蒸发器列管清洗后的废液均去废水系统，通过CIP清洗向硝酸罐带入铁件的可能性几乎没有，从以上两个方面均可以判定罐内无氢气。
（2）硝酸、一氧化氮、二氧化氮（HNO3、NO、NO2）——流加到罐内的浓硝酸化学性质不稳定，易发生分解反应，反应式如下：
4HNO3=4NO2+2H2O+O2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
根据此反应，罐内NO、NO2和氧气是存在的，在配管前罐体下部放料管口、罐顶进料口和罐顶排气口均是敞开的，在罐顶格栅平台上焊接PP管支架时飞溅到地面的部分熔融焊渣沿罐顶敞口法兰处（进料口）掉落到硝酸罐内，发生了燃烧反应，反应式2NO+O2=2NO2，另NO、NO2、硝酸均具有强氧化性，属于助燃物质，玻璃钢罐体的主要成分是树脂和玻璃纤维，属于可燃物，在可燃物、助燃物和点火源三者共同作用下，造成罐内爆燃，但由于罐内的空气和助燃物（NO、NO2）含量有限且爆燃后罐内呈正压，燃烧过程难以为继，因此爆燃后随即自行熄灭。NO、NO2比空气重，积聚于罐底部，从罐内的过火痕迹和损害程度看，损坏部位主要位于罐体下部，这也印证了罐内的助燃气体主要是NO、NO2和空气。
因此笔者认为该起事故的原因是硝酸分解，又遇点火源（熔融焊渣）造成。
4 事故预防对策
根据火灾爆炸理论，必须满足3个条件：可燃物、助燃物和点火源。发生燃烧是这三个要素相互结合、相互作用的结果。根据以上分析，从破坏火灾爆炸的条件着手，可采取以下预防措施：
（1）严格执行《化学品生产单位动火作业安全规范》（AQ3022-2008），实行动火作业安全许可，在《建筑设计防火规范》（GB50016）规定的甲、乙类区域生产设备上动火作业，应将其与生产系统隔离，并进行清洗、置换，取样分析合格后方可动火作业。动火作业安全许可可参考表1：动火作业安全许可证。
（2）开展全员危险源辨识（THM：Total Hazard Management），辨识企业存在的危险源，评估来自危险源的风险，制定并落实相应的安全控制措施，从而真正达到事故预防为主的目的。
（3）强化安全教育培训工作，提高员工和承包商安全素质。日常安全教育培训要有针对性，多做现场安全教育培训。安排承包商进行施工作业前，必须针对具体施工事项进行安全技术交底。
5 结语
近年来，因动火作业或硝酸泄漏事故引发的储罐或槽罐车火灾爆炸事故时有发生，一旦发生事故，将给企业和社会造成意想不到的重大损失。重视硝酸的危险特性和进行动火作业前的危险有害因素辨识，对杜绝类似事故的再次发生和企业的安全生产具有十分重要的意义。
作者简介：王贵宝，男，安徽蚌埠人，供职于安徽中粮生化格拉特乳酸有限公司EHS部，研究方向：安全技术管理。