破氰釜爆炸事故分析及對策

摘 要:以2008年5月我市某公司殺螟丹分廠含氰廢水處理設備破氰釜發生爆炸事故為例，分析了破氰釜爆炸事故原因，并提出了相關建議。

關鍵詞:破氰釜;爆炸;事故;分析;對策

中圖分類號:TQ

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)07-0250-01

2008年5月我市某公司殺螟丹分廠含氰廢水處理設備破氰釜發生爆炸事故，造成嚴重的人員傷亡和財產經濟損失。該分廠采用的破氰工藝為加壓水解法，此工藝廣泛應用于電鍍、焦化、冶金、選礦、化纖、制藥、有機玻璃、塑料、煤氣等多個行業，從事故中查找原因并吸取教訓，才能有效防止同類型的事故再次發生，保障人民的生命財產安全。

1 爆炸設備及其相關工藝

爆炸設備(4#破氰釜)性能參數:

破氰釜是Ⅲ類壓力容器。該設備設計壓力1.3MPa，設計溫度180℃，規格為Φ1500×6000×δ10，容積10m3，介質為含氰廢水、水蒸汽，主體材料為16MnR，設備本體有兩塊壓力表、兩個安全閥、一個進料口、一個出料口、兩個蒸汽入口、一個人孔、一個排污口、一個排空管。

工藝過程:

破氰釜與預熱罐(預加熱含氰廢水)和蒸汽鍋爐(產生約1.0Mpa，180℃的蒸汽)連接，后與總廢水處理系統相通。經過預熱的含氰廢水從預熱罐進入破氰釜，每次進含氰廢水約5000L，待進料完畢后，再將1.0Mpa，180℃的蒸汽直接通入破氰釜內進行加溫，當破氰釜內溫度升至100℃時，關閉排空閥，繼續通入蒸汽加溫，直到釜內溫度升至170℃，關閉蒸汽閥門，停止加溫，保溫8個小時，含氰廢水中的氰化物水解生成無毒的甲酸根化合物和氨，最后進入總廢水處理系統。化學反應方程式如下:CN-+2H2O→NH3+HCOO-。

氰化物和鐵的反應:氰根離子(CN-)易與鐵反應生成絡合物:六氰合鐵(Ⅱ)酸根[Fe(CN)6]4-絡離子和六氰合鐵(Ⅲ)酸根[Fe(CN)6]3-絡離子，它們是由CN-離子分別跟Fe2+和Fe3+結合而成的。6CN-+Fe2+→[Fe(CN)6]4-6CN-+Fe3+→[Fe(CN)6]3-。

2 事故原因分析

對1、3#含氰廢水儲罐的水相取樣化驗，1#罐中氰根離子濃度為2240ppm，3#罐氰根離子濃度為3676ppm。氰根離子能與鐵反應生成六氰合鐵絡合物，對釜體內壁產生腐蝕。另外高溫水蒸汽通過蒸汽管直通釜內，對釜體內壁形成沖刷，使腐蝕進一步加劇。對和4#釜材質、工藝、操作工況相同的1、2、5#釜進行壁厚測定，三個釜的靠近蒸汽管口附近區域減薄明顯，其中1#釜蒸汽沖刷區可測得壁厚4.8mm。

事故發生當日，查看鍋爐操作記錄，蒸汽出口壓力最高達到了1.1Mpa，發生爆炸時候，蒸汽出口壓力為0.92MPa。現場檢測4#釜殘片，其破裂處附近非塑性變形區域壁厚只有4.1mm，通過強度計算，只能承受壓力0.92MPa。

現場查看破氰工藝的流程發現，1、3#含氰廢水儲罐中油相面和出料口接管位置基本持平，2#含氰廢水儲罐中的油相面明顯超過出料口接管位置，因此在從含氰廢水儲罐抽料時，大量的二氯乙烷被輸送到了破氰釜中。二氯乙烷在170℃時為氣態，屬易爆物質，在空氣中的爆炸限為6.2-15.9。

現場調查發現，破氰釜安裝在水泥平臺上，基座沒有用螺栓進行緊固，也沒有做靜電接地。

綜上所述，該設備在運行期間，由于長期的腐蝕，造成釜體內壁嚴重減薄，強度下降，在釜內壓力作用下，在最薄弱處產生塑性變形，并最終破裂，釜內含有氨氣和二氯乙烷的混合體泄漏與空氣接觸，在噴射出的液體與釜體急速摩擦產生靜電火花作用下，在破裂處產生爆炸，同時引發釜內混合氣體的爆炸，在加上釜體完全破裂后過熱液體的急速暴脹，最終產生巨大的破壞力。

3 建議與對策

3.1 在這起事故中，特種設備的設計、制造、使用等環節均有漏洞

(1)使用單位作為特種設備的第一責任人，對設備的安全使用負有重大責任，但是該廠沒有專職特種設備管理人員，操作人員沒有特種設備操作員資格，設備管理人員對特種設備管理的相關法律法規完全沒有認識，更沒有任何管理制度，該設備從安裝到發生事故，從未進行過任何檢驗。在使用過程中，使用單位其實已經發現釜體腐蝕嚴重，但并未引起重視，而是違規自私在釜體進行貼補。所以管理混亂、職責不清、制度缺失是造成此次事故的主要原因。

(2)設計單位對采用經驗數據時沒有考慮適用條件。氰根離子能鐵反應生成六氰合鐵絡合物，對釜體內壁產生腐蝕，在設計時會根據腐蝕速率手冊，對設備留有足夠的腐蝕裕量。現在破氰工藝中氰根離子的濃度最高3676PPM，但是現行的《腐蝕手冊》中，氰根離子濃度小于10%時，沒有對應的腐蝕速率參數。在沒有經驗數據可查的情況下，會進行掛片實驗，但是掛片實驗實在靜態條件下進行的，而且此工藝的操作條件是間歇式波動，并伴有蒸汽沖刷，所以腐蝕速率比實驗數據要快很多，設計圖紙上腐蝕裕量只有2mm，說明在設計時沒有對實際工況進行充分考慮。

(3)制造單位在設計圖紙沒有認真審核，沒有查出設計上的缺陷，并且沒有按照規定表明特種設備的使用年限，說明質量體系運轉存在漏洞。

3.2 對于強腐蝕、惡劣工況的特種設備的管理要求

(1)在設備設計制作過程，必須充分了解工藝的實際情況，選擇參數必須考慮適用條件，并確保質保體系的運轉正常;

(2)使用單位從采購、使用、維護、檢修必須制度完善、管理明確、責任到位、持證上崗。