2024年4月17日发(作者：奚逸)
铝熔炼炉爆炸事故的原因分析与对策 1 爆炸事故概况 某工厂一台煤气熔铝炉在熔
炼铝合金时发生了爆炸事故。发生事故的班组采用半连续法铸造铝合金锭在炉内铝
液铸完后既不降温又不清理炉底残液的情况下加料连续熔炼。在向炉内加料时加料
车先将3A21LF21混高镁铝合金废料压包料一箱1.5 t倒在料仓内分成5槽加入炉内然
后又将5A05LF5压余残料和1.48t铝线分成4槽第一、二槽都加在→一区就在加第二槽
是发生了爆炸事故。 正在加料作业的天车工面部、颈部、和双手被爆炸时喷出的火
焰严重烧伤天车操作室25mm厚的有机挡风玻璃被爆炸所产生的冲击波破断为3块
各控制器变形移位煤气炉炉拱和竖烟道拱全部塌陷南侧炉墙耐火砖与保温砖分离东
南两侧炉壳钢板外鼓变形炉头烧嘴移位顶吹煤气和空气管道在一区上空的法兰对接
处段落上炉壳拉筋抽落煤气支管道在一区的事故翻扳被撕裂煤气熔铝炉厂房的窗框
和玻璃全部都震坏邻近的其他建筑物和厂房均受到不同程度的损坏。 爆炸后的现场
状况是两个炉门全开着烟道闸门处于提升状态加料天车在一区炉门前料槽在炉内处
于斜翻。在一区炉门渣盘附近散落着崩出的7块压余残料圆饼和几根铝线材但无铝液
溅出痕迹。 2 事故原因分析 通常爆炸可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸是由
于相态和压力发生突变而形成的。如铝液浇铸时模具潮湿带水引起的爆炸化学爆炸
是由于物质发生极迅速的化学反应产生高温、高压而引起的爆炸例如煤气和天然气
等可燃气体与空气混合引起的爆炸。可燃混合物质发生爆炸需具备的条件1可燃混合
物浓度处于爆炸浓度极限值内2有足够的点火能量。 以TMT当量来表示本次事故爆
炸冲击波的破坏能量。用公式11进行计算 U1000R/R3 式中U--爆炸事故冲击波的
TNT当量kg TNT R--破坏物与事故中心的距离m R--1000kg TNT地面爆炸实验数据
m参见表1。 根据事故现场破坏情况及有关事故调查结果表明距爆炸中心约113.4 m
以内发生“受压窗户大部分损坏”的情况、可知此次爆炸距爆炸中心113.4m处超压在
784kPa980 kPa之间由此确定R113.4mR166m144m之间由此确定RI 134 mRl 66 m144
m。 按公式1可得 U冲max488.37kg TNT U冲min318.8 kg TNT 按冲击波能量占总爆
炸能量90计算则此次事故的爆炸能量约为 U maxU冲max/0.9542.6 kg TNT U minU
冲min/0.9354 kg TNT 事故发生后最初有人认为是由于物料潮湿含水、或是由于煤
气不完全燃烧引起的爆炸。但当时煤气炉仪表记录反应出爆炸前1h煤气和空气的压
力、流量一直比较稳定没有明显波动其比值符合工艺要求炉膛内不可能有过剩煤气
故煤气爆炸的条件不够。因物料含水、工具潮湿在铝熔炼过程中引起的爆炸放炮事
故偶有发生但从来没有达到这么大的破坏力且现场的炉门水套、炉前地面和加料车
前体均没有发现铝液溅出的痕迹与水在铝液中过热爆炸时铝液飞溅的现象不符。爆
炸时两个炉门和烟道闸门都是打开的因此炉膛内也不会发生水蒸气超压爆炸事故。
由此基本上否定了因物料潮湿含水而引起这次爆炸的可能性。 对事故进一步分析调
查发现由压包机将铝屑压制而成的压包中所含液体并不完全是水实际上主要是压包
机所使用的润滑油。对现场存留的碎屑取样分析其含油量为2.8若每个压包按50 kg
计算则其含油量为1.4 kg加入1.4 t的压包含油总量约为39.2 kg。 汽油、柴油、煤油
和各种润滑油都是石油产品它们都具有蒸发的特性相比之下润滑油的闪点较高。有
些人误认为润滑油点火都不易燃烧它不可能发生爆炸。事实上润滑油是属于可燃液
体它遇火和氧化剂具有燃烧和爆炸的危险2。压包料中的润滑油在煤气熔铝炉内受高
温作用汽化为润滑油蒸气一部分直接与炉内的氧气燃烧另一部分以长碳链分子组成
的润滑油分子在近1000℃的高温环境下裂解为短碳链的甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和
氢气等可燃性气体。 下面为热裂化的一个实例过程包括引发、增长、终止等阶段。
引发阶段C10H22→·C8H17·C2H5 增长阶段·C2H5C10H22→C2H6C10H21
CH3CH26 CH2CH2CH2·→CH3CH26CH2·CH2CH2
CH3CH24CH2CH2·CH2·→CH3CH24CH2CH2CH2
CH3CH22CH2CH2CH2·→CH3CH22CH2·CH2CH2等 中止阶段为2H·→H2
2CH3→C2H6 CH3·C2H5·C3H6或CH4十C2H4 实验表明温度越高则裂解速度越快。
表2为柴油、丁烷高温下的裂解数据3。 裂解产生的可燃性气体、易燃的油蒸汽一部
分遇炉内过剩空气中的氧燃烧掉另外一部分由烟道排至炉外还有一部分由于存在涡
流等复杂流动因素在炉膛内聚集在有空气进入达到一定的浓度即爆炸极限就会发生
爆炸参见表3 燃料的爆炸极限可用下面的公式5进行计算 lL下0.137×Nc0.04343 1L
上0.137×Nc0.05151 式中Nc--烃类化合物中碳原子的个数 L--燃料爆炸极限 取润滑
油30机油的平均分子式为C20H40按上式可计算出机油的爆炸极限为 L上3 .135
365.8g/m3 L下0.365342.6 g/m3 在爆炸极限状态下由于在加料是扰动、微负压等因素
的影响致使外界空气混入在煤气火源的作用下发生了爆炸。 根据以上分析加入炉内
压包料中的机用润滑油仅仅是其中一部分参与爆炸反应。由于物质爆炸极限和爆炸
威力不是一个固定值受一些条件和因素的影响。实验表明CH4在流动状态下会发生
的爆炸强度是静态下的9倍。另外可燃气体温度高、表面积大、液体表面流速快、引
爆能量高等因素均可使爆炸极限范围变得更宽、爆炸强度剧增而当时的煤气熔铝炉
完全具备了这些特殊条件。 经过上述分析可以推断9煤气熔铝炉具备下列三个爆炸
条件 可燃性物质来源于压包料带入的30机油在高温环境下蒸发、裂解产生可燃性气
体。 氧气来源于当时炉内过剩空气当时空气与煤气的比值为1.231对照煤气安全技
术规程中规定的比值1.171炉内存在过剩的空气另外一个氧气来源是加料时带入的
空气。 引爆能量有较大流量的煤气在炉内燃烧有明火又产生高温。 上述三个条件
导致了此次爆炸事故的发生。 3 建议和对策 人们对熔铝炉铝合金用的物料潮湿含
水发生爆炸早有认识可是对油气爆炸的认识不够没有意识到油分在一定条件下会产
生巨大的爆炸威力。应从以下几方面采取措施避免类似事故的重复发生。 1 对有关
管理人员、岗位人员进行油类知识的培训教育。 2 打包机严禁在漏油情况下工作一
旦漏油要逐级上报、立即停止作业、及时检修和清理现场。 3 对油污严重的物料要
单独保管采取用热水冲洗、干燥等除油措施后方可进行熔炼。对和成本体物料要进
行随机抽样破碎检查强化收料把关检查的管理。 4 提高对炉子仪表系统的调控和煤
气质量的要求调整煤气和空气的流量比值必须在11.17不得超过安全技术规程中规
定的要求。
2024年4月17日发(作者：奚逸)
铝熔炼炉爆炸事故的原因分析与对策 1 爆炸事故概况 某工厂一台煤气熔铝炉在熔
炼铝合金时发生了爆炸事故。发生事故的班组采用半连续法铸造铝合金锭在炉内铝
液铸完后既不降温又不清理炉底残液的情况下加料连续熔炼。在向炉内加料时加料
车先将3A21LF21混高镁铝合金废料压包料一箱1.5 t倒在料仓内分成5槽加入炉内然
后又将5A05LF5压余残料和1.48t铝线分成4槽第一、二槽都加在→一区就在加第二槽
是发生了爆炸事故。 正在加料作业的天车工面部、颈部、和双手被爆炸时喷出的火
焰严重烧伤天车操作室25mm厚的有机挡风玻璃被爆炸所产生的冲击波破断为3块
各控制器变形移位煤气炉炉拱和竖烟道拱全部塌陷南侧炉墙耐火砖与保温砖分离东
南两侧炉壳钢板外鼓变形炉头烧嘴移位顶吹煤气和空气管道在一区上空的法兰对接
处段落上炉壳拉筋抽落煤气支管道在一区的事故翻扳被撕裂煤气熔铝炉厂房的窗框
和玻璃全部都震坏邻近的其他建筑物和厂房均受到不同程度的损坏。 爆炸后的现场
状况是两个炉门全开着烟道闸门处于提升状态加料天车在一区炉门前料槽在炉内处
于斜翻。在一区炉门渣盘附近散落着崩出的7块压余残料圆饼和几根铝线材但无铝液
溅出痕迹。 2 事故原因分析 通常爆炸可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸是由
于相态和压力发生突变而形成的。如铝液浇铸时模具潮湿带水引起的爆炸化学爆炸
是由于物质发生极迅速的化学反应产生高温、高压而引起的爆炸例如煤气和天然气
等可燃气体与空气混合引起的爆炸。可燃混合物质发生爆炸需具备的条件1可燃混合
物浓度处于爆炸浓度极限值内2有足够的点火能量。 以TMT当量来表示本次事故爆
炸冲击波的破坏能量。用公式11进行计算 U1000R/R3 式中U--爆炸事故冲击波的
TNT当量kg TNT R--破坏物与事故中心的距离m R--1000kg TNT地面爆炸实验数据
m参见表1。 根据事故现场破坏情况及有关事故调查结果表明距爆炸中心约113.4 m
以内发生“受压窗户大部分损坏”的情况、可知此次爆炸距爆炸中心113.4m处超压在
784kPa980 kPa之间由此确定R113.4mR166m144m之间由此确定RI 134 mRl 66 m144
m。 按公式1可得 U冲max488.37kg TNT U冲min318.8 kg TNT 按冲击波能量占总爆
炸能量90计算则此次事故的爆炸能量约为 U maxU冲max/0.9542.6 kg TNT U minU
冲min/0.9354 kg TNT 事故发生后最初有人认为是由于物料潮湿含水、或是由于煤
气不完全燃烧引起的爆炸。但当时煤气炉仪表记录反应出爆炸前1h煤气和空气的压
力、流量一直比较稳定没有明显波动其比值符合工艺要求炉膛内不可能有过剩煤气
故煤气爆炸的条件不够。因物料含水、工具潮湿在铝熔炼过程中引起的爆炸放炮事
故偶有发生但从来没有达到这么大的破坏力且现场的炉门水套、炉前地面和加料车
前体均没有发现铝液溅出的痕迹与水在铝液中过热爆炸时铝液飞溅的现象不符。爆
炸时两个炉门和烟道闸门都是打开的因此炉膛内也不会发生水蒸气超压爆炸事故。
由此基本上否定了因物料潮湿含水而引起这次爆炸的可能性。 对事故进一步分析调
查发现由压包机将铝屑压制而成的压包中所含液体并不完全是水实际上主要是压包
机所使用的润滑油。对现场存留的碎屑取样分析其含油量为2.8若每个压包按50 kg
计算则其含油量为1.4 kg加入1.4 t的压包含油总量约为39.2 kg。 汽油、柴油、煤油
和各种润滑油都是石油产品它们都具有蒸发的特性相比之下润滑油的闪点较高。有
些人误认为润滑油点火都不易燃烧它不可能发生爆炸。事实上润滑油是属于可燃液
体它遇火和氧化剂具有燃烧和爆炸的危险2。压包料中的润滑油在煤气熔铝炉内受高
温作用汽化为润滑油蒸气一部分直接与炉内的氧气燃烧另一部分以长碳链分子组成
的润滑油分子在近1000℃的高温环境下裂解为短碳链的甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和
氢气等可燃性气体。 下面为热裂化的一个实例过程包括引发、增长、终止等阶段。
引发阶段C10H22→·C8H17·C2H5 增长阶段·C2H5C10H22→C2H6C10H21
CH3CH26 CH2CH2CH2·→CH3CH26CH2·CH2CH2
CH3CH24CH2CH2·CH2·→CH3CH24CH2CH2CH2
CH3CH22CH2CH2CH2·→CH3CH22CH2·CH2CH2等 中止阶段为2H·→H2
2CH3→C2H6 CH3·C2H5·C3H6或CH4十C2H4 实验表明温度越高则裂解速度越快。
表2为柴油、丁烷高温下的裂解数据3。 裂解产生的可燃性气体、易燃的油蒸汽一部
分遇炉内过剩空气中的氧燃烧掉另外一部分由烟道排至炉外还有一部分由于存在涡
流等复杂流动因素在炉膛内聚集在有空气进入达到一定的浓度即爆炸极限就会发生
爆炸参见表3 燃料的爆炸极限可用下面的公式5进行计算 lL下0.137×Nc0.04343 1L
上0.137×Nc0.05151 式中Nc--烃类化合物中碳原子的个数 L--燃料爆炸极限 取润滑
油30机油的平均分子式为C20H40按上式可计算出机油的爆炸极限为 L上3 .135
365.8g/m3 L下0.365342.6 g/m3 在爆炸极限状态下由于在加料是扰动、微负压等因素
的影响致使外界空气混入在煤气火源的作用下发生了爆炸。 根据以上分析加入炉内
压包料中的机用润滑油仅仅是其中一部分参与爆炸反应。由于物质爆炸极限和爆炸
威力不是一个固定值受一些条件和因素的影响。实验表明CH4在流动状态下会发生
的爆炸强度是静态下的9倍。另外可燃气体温度高、表面积大、液体表面流速快、引
爆能量高等因素均可使爆炸极限范围变得更宽、爆炸强度剧增而当时的煤气熔铝炉
完全具备了这些特殊条件。 经过上述分析可以推断9煤气熔铝炉具备下列三个爆炸
条件 可燃性物质来源于压包料带入的30机油在高温环境下蒸发、裂解产生可燃性气
体。 氧气来源于当时炉内过剩空气当时空气与煤气的比值为1.231对照煤气安全技
术规程中规定的比值1.171炉内存在过剩的空气另外一个氧气来源是加料时带入的
空气。 引爆能量有较大流量的煤气在炉内燃烧有明火又产生高温。 上述三个条件
导致了此次爆炸事故的发生。 3 建议和对策 人们对熔铝炉铝合金用的物料潮湿含
水发生爆炸早有认识可是对油气爆炸的认识不够没有意识到油分在一定条件下会产
生巨大的爆炸威力。应从以下几方面采取措施避免类似事故的重复发生。 1 对有关
管理人员、岗位人员进行油类知识的培训教育。 2 打包机严禁在漏油情况下工作一
旦漏油要逐级上报、立即停止作业、及时检修和清理现场。 3 对油污严重的物料要
单独保管采取用热水冲洗、干燥等除油措施后方可进行熔炼。对和成本体物料要进
行随机抽样破碎检查强化收料把关检查的管理。 4 提高对炉子仪表系统的调控和煤
气质量的要求调整煤气和空气的流量比值必须在11.17不得超过安全技术规程中规
定的要求。