陳婕 唐爾薩

摘要：

本文歸納了目前國內(nèi)外甲醇氣體爆炸火災事故研究現(xiàn)狀，分析了甲醇爆炸火災事故可能的引發(fā)原因。以一起甲醇爆炸火災事故為例，介紹甲醇爆炸事故調(diào)查方法、流程，總結(jié)甲醇爆炸火災事故調(diào)查應注意的重點，為今后此類事故的原因調(diào)查提供參考。

關鍵詞：爆炸；火災；火災原因調(diào)查；甲醇泄漏

甲醇爆炸火災一般表現(xiàn)出威力大、破壞范圍廣、爆炸后引起大面積燃燒的特點，因其燃燒范圍廣、炸點中心痕跡不明顯，導致火災調(diào)查人員難以通過痕跡特征判斷起火部位和起火點，又由于其混合體爆炸極限范圍廣，點火能量低（在蒸汽狀態(tài)下和空氣接觸，爆炸限值在6%～36.5%之間[1]，最小點火能量為0.215mJ），明火、機械火星、電氣設備火花、靜電火花放電、金屬撞擊火花等具有的微小能量均可引發(fā)甲醇蒸氣與空氣的混合氣體爆炸，故此類事故的原因調(diào)查工作存在一定難度。

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

臧小為、虞浩、呂啟申等研究發(fā)現(xiàn)液體甲醇在常溫常壓環(huán)境儲存、運輸途中，泄漏時會在泄漏點直接形成甲醇噴霧液滴，并非蒸汽狀態(tài)。受限的空間內(nèi)噴射壓力及甲醇霧滴濃度越大，其顆粒直徑（索太爾平均直徑）越大，泄漏點噴射壓力增大容易使甲醇霧滴破碎成微小液滴，致使其爆炸極限范圍更寬。在正常大氣壓下，受限空間內(nèi)小粒徑液滴狀態(tài)的甲醇在外界能量作用下更易被點燃，且爆炸過程中瞬態(tài)物理化學反應更加迅速和劇烈[2]。王雅茹通過EIApro風險源強模型軟件模擬出甲醇儲罐發(fā)生1-50㎜直徑小孔泄漏時，在不同裂口面積下的甲醇液體泄漏速率為0.111-5.59kg/s，在甲醇儲罐小孔泄漏環(huán)境應急現(xiàn)場處置時，在未發(fā)生火災或爆炸時建議警戒范圍為170m，進入事故影響范圍內(nèi)的處置人員應佩戴呼吸防護器[3]。Y Chang，J Lee，J Chen等通過甲醇與其他可燃氣體的混合物爆炸極限實驗，發(fā)現(xiàn)甲醇的含量越高，爆炸極限范圍越大，混合氣體越危險[4]。Maria Mitu和Elisabeth Brandes通過實驗研究了初始溫度、密閉容器壓力、空氣混合比例對甲醇和空氣混合物在密閉容器中的爆炸極限范圍的影響[5]。Khizer Saeed通過實驗研究了初始溫度、密閉容器壓力、空氣混合比例對甲醇和空氣混合物在密閉容器中的爆炸極限范圍的影響，發(fā)現(xiàn)最大爆炸壓力與初始壓力存在線性關系，最大壓力上升速率隨初始壓力增加而增加，隨初始溫度的增加而降低[6]。Van Wingerden和Kees通過機械火花對可燃氣體、粉塵的引燃能力研究，發(fā)現(xiàn)當產(chǎn)生機械火花的金屬表面接觸速度超過6M/s或接觸壓力超過1.5n/mm時，機械火花溫度可達1000℃以上；鐵和花崗巖小顆粒的小角度碰撞的能量達到3.4J，遠遠超過甲醇蒸汽的最小起爆能量0.215mJ[7]。

二、可能的引發(fā)原因

甲醇爆炸起火的直接誘因大多數(shù)是甲醇氣體泄漏，短時間內(nèi)與空氣等助燃氣體混合，濃度達爆炸極限范圍后形成易爆混合氣體，遇明火、機械火星、電氣設備火花、靜電火花放電、金屬撞擊火花等火源發(fā)生爆炸、燃燒。因此，調(diào)查甲醇爆炸火災事故原因的首要任務是查明甲醇儲存裝置是否有泄漏，泄漏的方式、原因、部位在哪里。

（一）儲存、轉(zhuǎn)運設備等存儲容器材料強度降低

甲醇儲罐、轉(zhuǎn)運罐等由于腐蝕、摩擦、反復應力作用或環(huán)境溫度劇烈變化而導致材料強度降低，或由于各種震源作用、地基下沉、運輸車輛故障或撞擊等因素，使得存儲的甲醇液體泄漏，由于其易揮發(fā)的特性，可迅速在泄漏處與空氣混合形成爆炸性氣體，遇火源燃燒、爆炸。

（二）存儲甲醇物態(tài)變化

由于氣壓、環(huán)境溫度變化，甲醇液體發(fā)生體積膨脹、蒸汽壓上升，或揮發(fā)出氣體等物態(tài)變化使存儲容器內(nèi)壓上升，引起容器爆炸，導致甲醇大量泄漏，進而引發(fā)甲醇液體燃燒或揮發(fā)甲醇氣體燃燒、爆炸。

（三）閥門、管件、蓋孔等零配件失效

由于人為操作不當或油泵、氣泵螺栓等零配件松動，造成氣態(tài)或液態(tài)甲醇少量泄漏，在有限空間內(nèi)與空氣混合聚集，遇靜電、機械火花或電弧等弱火源爆炸。特殊條件下由于外界空氣動力原因也可能造成儲罐固定螺栓松動導致氣體泄漏遇靜電起火爆炸，如2014年6月某日，一載有返空甲醇儲罐的列車行駛至隧道內(nèi)，由于列車通過隧道引起空氣壓縮波和膨脹波相互交疊，出現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)流動空氣造成罐體頂部固定螺栓松動，溢出的甲醇空氣混合氣體與機車表面火花相遇形成爆燃[8]。

三、火災案例

（一）基本情況

某日20時，某市A公司廠區(qū)內(nèi)發(fā)生一起爆炸引發(fā)火災的事故，過火面積約600平方米，燒毀廠房及存放日雜干貨等，直接經(jīng)濟損失400余萬元。案發(fā)當晚20時8分許，甲醇裝卸操作員張某使用電動泵和導料管將停在附近的甲醇槽車內(nèi)甲醇溶液分裝進幾個塑料桶。在分裝過程中，位于電動泵頂部的出液口處發(fā)生甲醇泄漏，張某和另一操作員對電動泵出液口泄漏進行堵漏處理，處理完畢后再次進行甲醇分裝，隨即發(fā)生事故。事故發(fā)生后，廖某、張某二人未控制火勢迅速撤離倉庫，火勢順塑料管道燃燒至槽車車身，另一操作員見狀后立即關閉槽車閥門并要求張某將槽車駕離，張某駕駛槽車向廠大門行駛約三十米距離便發(fā)現(xiàn)車輛無法繼續(xù)駕駛，隨即所有人撤離廠區(qū)。20時30分許，二人通撥打119、110報警。

（二）場所概況

A公司廠區(qū)內(nèi)有磚混、鋼結(jié)構(gòu)建筑共8棟，總建筑面積約15000平方米。其中東北角的橫向、縱向兩處建筑是本案爆炸起火建筑，為鋼結(jié)構(gòu)，地上1層，原用途為廠房，使用者當倉庫使用，儲存甲醇、鹽酸等危險化學物品及爐用燃氣罐、固體酒精等物品，不定期進行裝卸、運輸出庫，事故現(xiàn)場局部鳥瞰照如圖1所示。

（三）火災原因認定

1.爆炸發(fā)生時間認定

接警記錄顯示，當日20時32分，消防救援支隊119指揮中心接到報警，根據(jù)第一報警人陳述，20時30分許，她聽見外面有人大呼小叫，出門看到隔壁廠房里兩個桶頂上面有半米高的火苗，罐裝車的右后方排氣尾部大約有20厘米的火苗。相鄰5號建筑員工陳述，發(fā)生事故后，他喊人指揮槽車駕駛員把槽車挪開，結(jié)合槽車行車記錄儀后臺啟停時間及視頻，發(fā)現(xiàn)行車記錄儀啟動時間為2022年4月19日20時32分許。綜上，認定事故發(fā)生時間為2022年4月19日20時30分許。

2.爆炸部位認定

根據(jù)事故現(xiàn)場局部鳥瞰照可以看出，北側(cè)建筑西端頂棚有2處不規(guī)則洞口，頂棚部分鐵皮外翻，現(xiàn)場痕跡顯示火勢由該廠房向東西兩側(cè)及南向蔓延；根據(jù)現(xiàn)場勘驗，靠近北側(cè)廠房西側(cè)大門口處殘留的電動泵電機散熱罩脫落，進液口、出液口螺紋接口脫落，散落在相鄰約1.5米范圍內(nèi)的地面。電動泵及其周圍地面水泥灰層部分爆裂剝落，局部位置有燒坑，且存在結(jié)炭痕，未被塑料熔融物遮蓋區(qū)域地面可見明顯反色流淌火痕跡?？梢婋妱颖盟谖恢梅媳ㄖ行狞c痕跡特征。

3.爆炸原因認定

專項勘驗中，調(diào)查人員對電動泵及導料管接口進行拆解，發(fā)現(xiàn)該電動泵泵體內(nèi)葉輪局部缺損，缺損口邊緣不規(guī)則，呈尖刺狀；泵體底部排液口螺絲炸裂；對導料管接口殘留物進行勘驗發(fā)現(xiàn)該物證缺失部位邊緣不規(guī)則，呈尖刺狀，且局部外翻，符合爆炸特征。

通過現(xiàn)場勘驗、走訪調(diào)查、重點詢問和視頻綜合分析，事故原因為操作人員在進行甲醇分裝作業(yè)時，違反安全操作規(guī)程，未采用防爆電氣設備，未采取防靜電措施，直接使用非防爆電動泵從甲醇槽車抽取甲醇分裝到塑料桶內(nèi)。在分裝作業(yè)過程中，位于電動泵頂部的出液口連接處甲醇泄漏，在處理泄漏時，空氣進入電動泵葉輪腔內(nèi)，與甲醇蒸氣混合形成爆炸性氣體。在重新進行分裝時，電動泵在運行過程中葉輪腔內(nèi)部火花引發(fā)葉輪腔內(nèi)甲醇與空氣的混合氣體爆炸，向周邊快速噴射蔓延擴大，進而引發(fā)相鄰存放的甲醇溶液及其他可燃物燃燒、爆炸。

四、啟示

（一）存在的不足

筆者通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)電動泵的靜電措施關鍵在于能否提供一個真空的抽吸環(huán)境，從而杜絕空氣進入腔體形成易爆炸的混合氣體。本案中引起爆炸的電動泵不具備防靜電措施，在氣流伴有甲醇霧滴的情況下靜電火花也有引發(fā)其混合氣體爆炸的可能，但靜電火花無論在勘驗中或詢問走訪都難以找到痕跡物證或證人證言來證明其存在，且由于爆炸產(chǎn)生的沖擊波使得電動泵殼體破損燒蝕，不能明確辨別殘留殼體上的撕裂痕跡是否存在機械碎片碰撞打火的痕跡。在原因分析中無法明確找出排除靜電引發(fā)葉輪腔內(nèi)甲醇蒸汽爆炸的依據(jù)和理由，因此無法徹底辨清引火源究竟是靜電火花還是機械打火，未能深入徹底查清起火原因。

（二）爆炸事故調(diào)查應注意的重點

爆炸事故調(diào)查應查明爆炸發(fā)生時間、事故性質(zhì)、爆炸類別、炸點位置、爆炸物種類及其理化性質(zhì)和來源、火源種類、爆炸造成的后果以及爆炸與火災的先后順序等。缺少任一環(huán)節(jié)都會導致事故調(diào)查結(jié)果發(fā)生偏頗甚至錯誤，因此在調(diào)查初期就應制定完善、充分的調(diào)查計劃和任務分工。

參考文獻

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