苏州燃气集团有限责任公司液化气经销分公司横山储罐场生活区综合办公楼“6.11”爆炸事故技术分析报告
一、事故概况
2013年6月11日早晨7:26分左右,苏州燃气集团有限责任公司液化气经销分公司横山储罐场生活区综合办公楼(以下简称“综合办公楼”)突然发生爆炸,爆炸导致该综合办公楼整体坍塌,楼内20名人员全部被埋。经公安消防干警和在场人员奋力抢救,被埋人员于当日下午17:45分全部找到,事故造成11人死亡,9人受伤。
根据对爆炸现场的勘验,该爆炸符合气体爆炸特点,爆炸现场未发现除液化石油气以外的其它气体,故可认定为此次爆炸为液化石油气泄漏引起的爆炸。
根据对爆炸现场的勘验,爆炸现场有3只15kg液化石油气钢瓶。经证实:从爆炸现场发现的液化石油气钢瓶角阀均处于关闭状态。
二、事故单位基本情况
1、苏州燃气集团有限责任公司是苏州市集燃气生产、工程设计、管网建设、燃气经营管理、用户服务于一体的大型国有独资企业。该公司于1996年由原苏州市煤气公司、苏州液化气厂筹建处、苏州市二期煤气工程筹建处合并组建而成,主要承担苏州市区液化石油气、人工煤气、管道天然气供应业务。目前,公司有直属子公司7个,在册职工500余人,劳务用工350人,资产9亿多,各类用户40多万,年供管道气1亿多立方米,液化石油气6万多吨,年营业收入7亿多元,税后利润1亿多元。液化气经销分公司是苏州燃气集团有限责任公司下属单位。
2、横山液化气储罐场位于苏州市虎丘区滨河路苏福路交界处,隶属于苏州燃气集团有限责任公司液化气经销分公司,该储罐场周边还有液化石油气钢瓶检测站、运输车队,以及瑞风汽车修理厂、中石油天然气加气站等单位。
该储罐场于1979年审批建造,1983年投产。储罐场分生产区和生活辅助区两部分。生产区先后经过1985年和1990年两次改扩建,现有100m3卧罐10只、400m3球罐2只、10m3液化石油气残液罐1只,以及相应的生产工艺设施。储存规模为1810m3,最大储存量为760吨,年灌装能力为3万吨。
生活辅助区主要包括:空压机房、配电间、锅炉房、消防水池、综合办公楼等。
该项目液化石油气工艺设施部份由天津市政工程设计院负责设计,由江苏省工业设备安装公司负责施工;综合办公楼土建、电气、给排水由苏州市建筑设计院设计,基建工程兵00311部队施工。
3、综合办公楼于1982年12月竣工,为三层砖混结构楼房,建筑面积529平方米,该建筑水、电、土建由苏州市建筑设计院设计,工程兵00311部队建设。该建筑结构形式为砖混结构,采用预制预应力空心板楼、屋盖,屋面设有圈梁,基础为M5.0水泥砂浆砌Mu7.5八五实心砖(220厚),地坪以上为M2.5混合砂浆砌Mu7.5八五实心砖(220厚)墙。结构设计符合74年《砌体结构设计规范》要求。1996年进行改扩建,在原有建筑⑦~⑨轴(E)轴北扩建两间三层建筑。结构形式为砖混结构,采用预制预应力空心楼屋盖,设有构造柱,楼屋面圈梁。基础为M5.0水泥砂浆砌Mu10.0八五实心砖(220厚)墙,地坪以上为M5.0混合砂浆砌Mu10.0八五实心砖(220厚)墙。结构设计满足89年《砌体结构设计规范》要求。扩建设计单位是苏州市煤气公司设计室;施工单位是溧阳市锅炉设备安装工程公司。扩建建筑结构相对独立,扩建未对原有房屋结构产生影响。改扩建完成后,总建筑面积638.41 m2。经查阅该综合楼设计、施工和竣工资料齐全。
综合办公楼一楼设有职工餐厅、厨房、食堂储藏室和汽修厂休息室,二楼是罐场、钢瓶检验所办公室、会议室,三楼为送气中心办公室、送气工更衣室、罐场职工更衣室,值班室(含夜间值班)及职工活动室。
经调查确认,房屋结构与原设计图纸、施工和竣工资料一致。
4、综合办公楼职工食堂厨房净高约3.15m,使用面积约17.0 m2,北侧有1.8mX1.8m窗,内有灶台,东南角开门通向储藏室。储藏室净高约3.15m,使用面积约17.0 m2,北侧有1.8mX1.8m窗。据调查厨房与储藏室之间虽设门,但从不关闭。
5、锅炉房液化石油气管道
锅炉房液化石油气引自储罐场4号、6号(事发前6号罐已处于开罐检修状态,未投入使用)液化石油气储罐气相管,管道自储罐区围墙至锅炉房以架空方式敷设,管道设计压力16kg/cm2,管径DN50,锅炉房管道工程由天津市政设计院设计,江苏省工业设备安装公司施工,进入锅炉房管道有阀门控制,项目于1983年竣工,有竣工资料。
6、厨房液化气管道
根据苏州燃气集团有限责任公司液化气经销分公司提供的资料:厨房液化气用DN25管道接自厨房外锅炉房液化石油气管道,架空穿墙引入厨房,在厨房内设角阀、调压器。调压器后采用橡胶软管方式与灶具连接,灶具汇管有球阀控制。
专家组经现场勘验、向相关人员询问,基本还原了厨房液化气管道布置。
三、调查情况
根据江苏省苏州市“6.11”事故调查组技术组的安排,专家组从现场勘验取证、询问相关人员、收集资料、检测检验、模拟计算等几个方面进行了事故技术调查工作。
1、现场勘验取证鉴定分析
因受爆炸和救援影响,坍塌楼房内的相关物证存在损坏、灭失和变动。专家组通过对食堂部位开挖翻查,共找到物证如下:
序号 |
设备、部件名称 |
数量 |
照片序号 |
1 |
冰柜部件 |
2 |
1-4 |
2 |
冰箱门 |
1 |
5-6 |
3 |
液化气管道、角阀、 调压器 |
3 |
7-19 |
4 |
大锅灶侧板 |
1 |
20-21 |
5 |
大锅灶灶头控制阀 |
1 |
22-23 |
6 |
大锅灶面板 |
1 |
24-25 |
7 |
橡胶软管 |
3 |
27、33、34 |
8 |
电开水炉 |
1 |
28-30 |
9 |
大锅灶左侧灶头 |
1 |
31-32 |
10 |
大锅灶右侧灶头和锅(内有藕) |
1 |
35-36 |
11 |
家用灶灶面 |
1 |
66-67 |
12 |
大锅灶汇管 |
1 |
68-69 |
13 |
不锈钢金属软管 |
3 |
70-74 |
14 |
电蒸饭箱体 |
1 |
75-77 |
15 |
电蒸饭箱门 |
1 |
78-80 |
经对从储罐区到食堂厨房液化气管道和阀门的勘验,爆炸时4号储罐气相管道向锅炉房和食堂供气的总阀到液化气大锅灶灶头的阀门均处于不同程度的开启状态。
三根液化气管道均巳扭曲变形,管道外壁未见明显腐蚀,穿墙处有套管保护,管件连接焊缝表面质量一般,断口处可见原对接焊缝处未开设坡口,焊接形式为手工电弧焊,断裂处由于经水浸泡已生锈,其中一根管道末端设有钢瓶角阀,角阀处于关闭状态。
物证鉴定分析:
1)厨房内物证无法还原调压器后管道与灶具的连接。
2)对橡胶软管外观检查,未发现橡胶软管存在明显老化开裂现象。减压器出口与橡胶软管连接处有管卡。
3)大锅灶的一个灶头上锅内有已烧熟的藕,经检测含有蔗糖成分。
4)两个大锅灶灶头控制阀手柄失落,阀体损坏,其中装有藕锅灶头的控制阀门为微开状态;另一灶头控制阀门几乎全开。据食堂工作人员张娟英反映:该灶具阀门手柄水平状态为关闭,垂直状态为开启。从阀体撕裂、手柄脱落情况分析,阀门手柄受外力作用,改变了阀门的开启状态。
5)调压器前的角阀处于开启状态。
6)管道已严重变形。
7)调压器已经受损。
2、资料收集和相关人员询问
经过对公安和安监在事发后相关人员的询问资料收集整理、专家组对储罐场工作人员于小明、吴福明、张娟英、蒲建芬等人的询问得知:
1)储罐场管理制度规定,在储罐区向锅炉房和食堂送气的阀门由罐场运行人员于每天上班开启、下班关闭。
2)职工食堂管理制度规定,液化气管道和食堂灶前及锅炉房由食堂管理员负责管理巡视和记录,同时检查液化气储罐出口阀门的开关情况。
3)罐区运行工吴福明笔录反映,6月11日爆炸事故发生后,向锅炉房和厨房供气的总阀处于开启状态。
4)食堂工作人员张娟英、邹正妹反映,进入厨房有两扇带锁的门,钥匙分别由包菊根及张娟英、邹正妹和蒲建芬保管。为防止食品遗失或动物进入,下班时必须关闭厨房对外的门窗。
5)食堂工作人员张娟英、邹正妹反映,为改善端午节期间的上班人员伙食,食堂负责人包菊根安排买了藕、糯米和冰糖,6月10日中午12点多,由张娟英、邹正妹把糯米塞进总共35节藕里。 13点左右,包菊根和张娟英把藕分成3盘,连同多余的米包成的3个粽子放进厨房外的电蒸饭箱里蒸煮。完成此工作后,张娟英和邹正妹关闭厨房内的燃气阀门和厨房门窗后下班回家。
从张娟英下班时藕在厨房外蒸饭箱内没有加冰糖蒸煮,到爆炸后发现藕在食堂厨房大锅灶上并已加冰糖加工的事实,可以推定藕在蒸饭箱蒸煮后,又继续在大锅灶上进一步加工。
四、检验检测
受专家组委托,相关检测机构对相关物证进行了检测。
1、苏州市计量测试研究所对放置藕锅的大锅灶头控制阀门的流量进行了检测。
经对送检物证在2000Pa、2500Pa、3000Pa压力下用空气进行流量检测,其流量分别为1.12 m3/h、1.25 m3/h、1.36m3/h。
2、江苏省特种设备安全监督检验研究院对厨房内液化石油气DN25金属直管进行了光谱分析和测厚检测。
经检测,管道金属元素成份接近10#或20#钢;管壁厚度在3.10 - 3.40mm之间。
3、苏州市产品质量监督检验所对锅内藕的含糖成分进行了检测,藕中总糖折合成蔗糖含量为2.8g/100g。
4、江苏省特种设备安全监督检验研究院对3只封存的液化石油气钢瓶进行了检测,检测结果未发现钢瓶泄漏。
5、江苏省产品质量监督检测研究院对从横山储罐场4号罐气相管取样分析,样品符合国家液化石油气产品标准。
五、爆炸当量计算分析
专家组与相关专业人员对爆炸当量进行了计算分析,根据液化石油气的爆炸下限(V/V)为2%、爆炸上限(V/V)为10%的特性,厨房与储藏室连通空间约为107.1 m3。按连通空间为密闭空间、液化石油气与空气充分混合的条件下考虑,厨房爆炸的液化石油气应该在2.1 m3至10.7 m3 之间,爆炸的液化石油气重量在4.9kg至25.6kg之间,液化石油气与TNT的当量关系为1kg液化石油气相当于4至10kgTNT。即该次爆炸在19.6kg至256.0kgTNT当量之间。
六、液化石油气泄漏计算分析
依据横山储罐场管理制度,食堂负责人包菊根应该在6月10日16:30分下班离开食堂,因此,判断食堂厨房液化石油气泄漏时间应该是在6月10日16:30分以后的某个时刻。
根据对苏州燃气集团液化石油气经销分公司分管技术安全的主任工程师马苏微询问笔录:该大锅灶不开鼓风机用气量约1m3/h,如果是对藕的再次加工,一般只需要小火(根据锅的大小及食物多少调节)。依此分析,如按大锅灶灶头开度在30%计算,即该液化石油气灶头用气量约0.3m3/h,如灶头火焰熄灭,用气量即为泄漏量。
七、楼房倒塌技术分析
综合办公楼底层承受水平剪力的横墙(砖砌体)主要集中在东部及西部。经结构计算核验,该综合办公楼墙体抗剪承载力最大约0.13MPa。据研究资料,液化石油气爆炸冲击力可达0.7MPa,足以使底层砖砌体瞬间破坏引起房屋整体垮塌。爆炸现场东侧6m外的2吨跃进轻卡爆炸后移动了约0.5m,以及东南侧汽修厂卷帘门受冲击变形损坏的现象,也佐证了爆炸产生了很大的冲击力。
八、事故原因分析
1、依据现有证据和资料,液化石油气在厨房内泄漏。泄漏点无法确定,经分析有以下几种可能:
1)6月10日16:30分以后,厨房大锅灶上煮塞有糯米的藕,溢出的汤汁浇熄了燃烧的火焰,液化石油气从灶头继续漏出;
2)6月10日灶头阀门没有完全关闭,液化石油气从灶头漏出;
3)厨房内液化石油气管道某处意外泄漏;
4)厨房大灶在燃烧时,4号储罐向锅炉房和厨房供气管路总阀关闭后又被打开,液化石油气通过灶头漏出。
2、6月11日早上7:26分左右,刚进入厨房的食堂管理员包菊根可能开电灯或排气扇,开关产生的电火花引起爆炸;也不排除其它原因产生了引爆源。
3、爆炸的冲击波破坏了房屋的承重结构,导致综合办公楼坍塌。
九、结论
厨房内液化石油气泄漏,达到爆炸极限范围,遇引爆源引起爆炸,导致综合办公楼坍塌。
十、需要进一步查证的事项
1、爆炸前向食堂和锅炉房供气的总阀处于开启状态的原因;
2、包菊根6月10日16:30离开单位后,厨房大锅灶是否使用。