二、事故直接原因
(一)最初起火部位認(rèn)定。
通過調(diào)查詢問事發(fā)當(dāng)晚現(xiàn)場作業(yè)員工、調(diào)取分析位于瑞海公司北側(cè)的環(huán)發(fā)訊通公司的監(jiān)控視頻、提取對比現(xiàn)場痕跡物證、分析集裝箱毀壞和位移特征,認(rèn)定事故最初起火部位為瑞海公司危險品倉庫運(yùn)抵區(qū)南側(cè)集裝箱區(qū)的中部。
(二)起火原因分析認(rèn)定。
1.排除人為破壞因素、雷擊因素和來自集裝箱外部引火源。公安部派員指導(dǎo)天津市公安機(jī)關(guān)對全市重點(diǎn)人員和各種矛盾的情況以及瑞海公司員工、外協(xié)單位人員情況進(jìn)行了全面排查,對事發(fā)時在現(xiàn)場的所有人員逐人定時定位,結(jié)合事故現(xiàn)場勘查和相關(guān)視頻資料分析等工作,可以排除恐怖犯罪、刑事犯罪等人為破壞因素。
現(xiàn)場勘驗(yàn)表明,起火部位無電氣設(shè)備,電纜為直埋敷設(shè)且完好,附近的燈塔、視頻監(jiān)控設(shè)施在起火時還正常工作,可以排除電氣線路及設(shè)備因素引發(fā)火災(zāi)的可能。
同時,運(yùn)抵區(qū)為物理隔離的封閉區(qū)域,起火當(dāng)天氣象資料顯示無雷電天氣,監(jiān)控視頻及證人證言證實(shí)起火時運(yùn)抵區(qū)內(nèi)無車輛作業(yè),可以排除遺留火種、雷擊、車輛起火等外部因素。
2. 篩查最初著火物質(zhì)。事故調(diào)查組通過調(diào)取天津海關(guān)H2010通關(guān)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)等,查明事發(fā)當(dāng)日瑞海公司危險品倉庫運(yùn)抵區(qū)儲存的危險貨物包括第2、3、4、5、6、8類及無危險性分類數(shù)據(jù)的物質(zhì),共72種。對上述物質(zhì)采用理化性質(zhì)分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、視頻比對、現(xiàn)場物證分析等方法,逐類逐種進(jìn)行了篩查:第2類氣體2種,均為不燃?xì)怏w;第3類易燃液體10種,均無自燃或自熱特性,且其中著火可能性最高的一甲基三氯硅烷燃燒時火焰較小,與監(jiān)控視頻中猛烈燃燒的特征不符;第5類氧化性物質(zhì)5種,均無自燃或自熱特性;第6類毒性物質(zhì)12種、第8類腐蝕性物質(zhì)8種、無危險性分類數(shù)據(jù)物質(zhì)27種,均無自燃或自熱特性;第4類易燃固體、易于自燃的物質(zhì)、遇水放出易燃?xì)怏w的物質(zhì)8種,除硝化棉外,均不自燃或自熱。實(shí)驗(yàn)表明,在硝化棉燃燒過程中伴有固體顆粒燃燒物飄落,同時產(chǎn)生大量氣體,形成向上的熱浮力。經(jīng)與事故現(xiàn)場監(jiān)控視頻比對,事故最初的燃燒火焰特征與硝化棉的燃燒火焰特征相吻合(見圖5、圖6)。同時查明,事發(fā)當(dāng)天運(yùn)抵區(qū)內(nèi)共有硝化棉及硝基漆片32.97噸。因此,認(rèn)定最初著火物質(zhì)為硝化棉。
瑞海1號監(jiān)控視頻 40Kg桶裝硝化棉燃燒實(shí)驗(yàn)
圖5 硝化棉燃燒產(chǎn)生固體顆粒燃燒物對比
環(huán)發(fā)4號監(jiān)控視頻 40Kg桶裝硝化棉燃燒實(shí)驗(yàn)
圖6 硝化棉燃燒產(chǎn)生大量氣體形成熱浮力對比
3. 認(rèn)定起火原因。硝化棉(C12H16N4O18)為白色或微黃色棉絮狀物,易燃且具有爆炸性,化學(xué)穩(wěn)定性較差,常溫下能緩慢分解并放熱,超過40℃時會加速分解,放出的熱量如不能及時散失,會造成硝化棉溫升加劇,達(dá)到180℃時能發(fā)生自燃。硝化棉通常加乙醇或水作濕潤劑,一旦濕潤劑散失,極易引發(fā)火災(zāi)。
實(shí)驗(yàn)表明,去除濕潤劑的干硝化棉在40℃時發(fā)生放熱反應(yīng),達(dá)到174℃時發(fā)生劇烈失控反應(yīng)及質(zhì)量損失,自燃并釋放大量熱量。如果在絕熱條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),去除濕潤劑的硝化棉在35℃時即發(fā)生放熱反應(yīng),達(dá)到150℃時即發(fā)生劇烈的分解燃燒。
經(jīng)對向瑞海公司供應(yīng)硝化棉的河北三木纖維素有限公司、衡水新東方化工有限公司調(diào)查,企業(yè)采取的工藝為:先制成硝化棉水棉(含水30%)作為半成品庫存,再根據(jù)客戶的需要,將濕潤劑改為乙醇,制成硝化棉酒棉,之后采用人工包裝的方式,將硝化棉裝入塑料袋內(nèi),塑料袋不采用熱塑封口,用包裝繩扎口后裝入紙筒內(nèi)。據(jù)瑞海公司員工反映,在裝卸作業(yè)中存在野蠻操作問題,在硝化棉裝箱過程中曾出現(xiàn)包裝破損、硝化棉散落的情況。
對樣品硝化棉酒棉濕潤劑揮發(fā)性進(jìn)行的分析測試表明:如果包裝密封性不好,在一定溫度下濕潤劑會揮發(fā)散失,且隨著溫度升高而加快;如果包裝破損,在50℃下2小時乙醇濕潤劑會全部揮發(fā)散失。
以上幾種因素耦合作用引起硝化棉濕潤劑散失,出現(xiàn)局部干燥,在高溫環(huán)境作用下,加速分解反應(yīng),產(chǎn)生大量熱量,由于集裝箱散熱條件差,致使熱量不斷積聚,硝化棉溫度持續(xù)升高,達(dá)到其自燃溫度,發(fā)生自燃。
?。ㄈ┍ㄟ^程分析。
集裝箱內(nèi)硝化棉局部自燃后,引起周圍硝化棉燃燒,放出大量氣體,箱內(nèi)溫度、壓力升高,致使集裝箱破損,大量硝化棉散落到箱外,形成大面積燃燒,其他集裝箱(罐)內(nèi)的精萘、硫化鈉、糠醇、三氯氫硅、一甲基三氯硅烷、甲酸等多種危險化學(xué)品相繼被引燃并介入燃燒,火焰蔓延到鄰近的硝酸銨(在常溫下穩(wěn)定,但在高溫、高壓和有還原劑存在的情況下會發(fā)生爆炸;在110℃開始分解,230℃以上時分解加速,400℃以上時劇烈分解、發(fā)生爆炸)集裝箱。隨著溫度持續(xù)升高,硝酸銨分解速度不斷加快,達(dá)到其爆炸溫度(實(shí)驗(yàn)證明,硝化棉燃燒半小時后達(dá)到1000℃以上,大大超過硝酸銨的分解溫度)。23時34分06秒,發(fā)生了第一次爆炸。
距第一次爆炸點(diǎn)西北方向約20米處,有多個裝有硝酸銨、硝酸鉀、硝酸鈣、甲醇鈉、金屬鎂、金屬鈣、硅鈣、硫化鈉等氧化劑、易燃固體和腐蝕品的集裝箱。受到南側(cè)集裝箱火焰蔓延作用以及第一次爆炸沖擊波影響,23時34分37秒發(fā)生了第二次更劇烈的爆炸。
據(jù)爆炸和地震專家分析,在大火持續(xù)燃燒和兩次劇烈爆炸的作用下,現(xiàn)場危險化學(xué)品爆炸的次數(shù)可能是多次,但造成現(xiàn)實(shí)危害后果的主要是兩次大的爆炸。經(jīng)爆炸科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室模擬計算得出,第一次爆炸的能量約為15噸TNT當(dāng)量,第二次爆炸的能量約為430噸TNT當(dāng)量??紤]期間還發(fā)生多次小規(guī)模的爆炸,確定本次事故中爆炸總能量約為450噸TNT當(dāng)量。
最終認(rèn)定事故直接原因是:瑞海公司危險品倉庫運(yùn)抵區(qū)南側(cè)集裝箱內(nèi)的硝化棉由于濕潤劑散失出現(xiàn)局部干燥,在高溫(天氣)等因素的作用下加速分解放熱,積熱自燃,引起相鄰集裝箱內(nèi)的硝化棉和其他危險化學(xué)品長時間大面積燃燒,導(dǎo)致堆放于運(yùn)抵區(qū)的硝酸銨等危險化學(xué)品發(fā)生爆炸。
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