尿素合成塔爆炸原因和对尿塔制造中新规定的讨论

对尿塔制造中新规定的讨论和尿塔爆炸初探

前言

水溶液全循环法中型尿素装置的尿塔塔径（内径）为Φ1400 mm，高压筒体由15 MnVR多层钢板卷制而成。当时由南京化机厂及金州重型机械厂制造。在1986年后众多小尿素厂兴建，小尿塔塔径为Φ1200 mm，制造厂家扩展了，有南京二化机、西南化机厂、广州重型机械厂、兰州重型机械厂等，尿塔设计单位是原化四院，笔者意思是由化工机械专业的技术专家设计，高压容器在化工行业使用，另有化工行业本身的安全特性要求。

近年来由于中型尿素厂河北迁安化肥厂Φ1400 mm塔爆炸，以及去年山东鲁西集团的平阴化肥厂Φ1400 mm塔爆炸，爆炸后外观表象及其相似，而该两塔均系南京化机厂制造，迁安的爆炸是什么性质的爆炸，没有得出最后的结论。据迁安厂认为，爆炸后裂开的筒体焊缝处发现有夹渣，最近鲁西集团尿塔爆炸后，引起众多尿素生产厂家的高度重视，要求必须分析清楚，以吸取经验教训，防范第三次爆炸再度发生，但化工权威系统没有组织讨论，只是在全国化肥信息总站的半官方组织分析，邀请了南京化机厂的技术领导等参加。因时间有限没能充分的分析讨论，也没有得出引起爆炸的真正原因，有部分生产厂家与会代表着重质疑两塔的制造厂都是南京化机厂，从设备制造各个环节上有何值得研讨的疑点。

最近据悉由国家质检总局为主分析讨论尿塔的爆炸的原因，并在其发出给各制造单位造尿塔时，明令尿塔出料管不伸入塔内，只在大盖底面截止，从这个决定中，可明显看出，设备制造系统，认为两尿塔的爆炸是化学爆炸引起，所以在制造中要取消出料管伸入塔内后的气相缓冲层。

在本文中笔者因没有确实的爆炸现场的实际材料，以及缺少高压设备方面的机械知识，不能分析是什么性质的爆炸，现先对制造尿塔的新规定从生产工艺方面来判断应该说是极不正确的，期望现在化工权威部门终止这个新规定。最后据笔者的经验试分析探讨一下尿塔爆炸的起因，期望得出一个正确的结论。

1. 出料管伸入塔内的目的

水溶液全循环法尿塔结构是沿用1966年引进技术时结构型式，出料管是伸入塔内一段长度，目的是使在塔顶上部有一个气相缓冲层，易于控制合成塔的操作压力平稳，出料瞬时流量稳定，从而也使一、二段循环系统的压力稳定。

出料管伸入长度，是会影响合成塔的有效反应容积，在中型尿塔一般都伸入500 mm，即有500 mm的气相层；小尿塔开始时为800 mm，是考虑到小尿素厂当时的操作技术水平，放大气相层避免出现合成塔超压恶性事故，后来在生产中逐步缩短出料管伸入长度，小尿塔也改为500 mm，有的厂缩短到250 mm；因此从目前实际工况出发，既照顾到合成塔增加生产强度的需要，又必须有一定的操作安全因素，笔者认为250 mm的气相层是必须的。

2. 气相层在尿素装置高压段其它设备中的应用

合成塔内顶部设置气相层是保证合成塔在加减生产负荷时，不易发生超压现象，并保持合成塔出料量平稳和压力平稳，是循环一、二段压力稳定的前提条件，若无气相层，则在上述的工况时，液体极易超压；液体超压的危险程度是极大的，如尿塔设备本身强度还足够的话（一般安全系数为100%），大盖目前使用齿形垫及上下接管的法兰垫子都承受不了的，就会嗤开，而且泄漏不会因压力下降而停止，因为密封面被破坏后，塔内物料会继续泄出至完而停止。

液体的瞬时超压，极易超过合成塔设计的强度值，塔体会裂的可能。

高压氨泵入口缓冲罐引进立式高压氨泵与甲铵泵出口也有缓冲罐；国内自制高压甲铵泵入口初期也有缓冲罐，后在泵入口设置一段放大管径1 m长距离，作溶液流动时的缓冲

作用，如泵在加转时，入口液体易被抽空，则极易挥发的液氨及甲铵液极易气化，使泵出口压力不稳，或使某一缸体不作功，而在泵缸体出的气击现象会造成极高的瞬时压力，引起泵缸体的开裂，高压出口缓冲罐的作用，也保持出口压力平衡和入塔物料量的稳定，不因局部压力有变化时引起的系统压力不稳定和物流量的变化。

3. 出料管不伸入塔内从上述的原因分析，是极不正确的措施

江苏某厂要上第二套尿素装置，订制尿塔时，制造厂已接到上级的正式明文指令，即出料管不伸入塔内，使该厂十分为难，把问题提给全国化肥信息总站“尿素技术咨询网”后，转告笔者，笔者用电话告知该厂总工，绝不能接受无出料管伸入塔内的尿塔。该厂已与制造厂协商权衡之计，伸入长度10 mm，以便生产厂自己焊接一段管子伸入塔内。我当即表示，塔内管子上的焊缝受双面腐蚀，像塔内塔板及勾头螺栓一样，年腐蚀量是很大的，由其出料管内的气液混合物的冲刷腐蚀是极严重的，不像纯单相物体的磨损还少些。所以自行焊接一段是不可行的，一旦管路上焊缝蚀穿后，塔内就没有了气相层，同样会发生可怕的后果。

因此合成塔出料管不伸入塔内的举措，此问题的严重性，不亚于两个合成塔的爆炸，期望从事尿素工艺技术的设计，研究和生产单位，极力呼吁有关部门，阻止这种错误的作法。

4. 这种类型的尿塔，在水溶液全循环法尿素生产工艺装置中运行历史已有40年

4.1 在中尿装置生产初期，由于对可爆性气体在尾气系统内发生爆炸的客规条件掌握不够，所以有1/4工段曾在不同部位发生过化学爆炸，大部份在惰性气洗涤器部位，有的在氨冷凝器，有的在尾吸塔内，以及在检修碳铵液槽时因动火制度执行不严使碳铵槽发生爆炸。仅有东北和西北的两个厂在冬季当合成塔短停后的开车过程中，开启塔顶出口截止阀时，发生出料管中的爆炸，一厂把合成塔的基础螺栓拨出使尿塔倾斜，一厂只是出料管阀门连结件爆开。这种爆炸发生的原因，笔者分析，因设计中，塔顶高压截止阀安装在出料管后一段管路中，当短停时，出料管中的氨因冬季大气温度底而逐步冷凝回流至塔中了，管中存留的都是可爆性气体和氧气，当高压截止阀一开启时，由于气流的节流效应发生静电磨擦而引爆了可爆性气体；一段惰洗器的爆炸，也是由于一段超压时开启一段压力调节阀的付线阀时，发生磨擦静电位而引爆。在笔者工作的湘江氮肥厂早就修改了出口高压截止阀的安装位置，直接装在合成塔出口，取消了这一段出料管弯管，以及笔者指导过的尿素工厂都把此能肇事的设计修改了。

在以后的生产中以及众多的小尿素装置投产过程中，吸取了中型厂的修改和操作上防爆的方法，都没有发生过任何的爆炸，说明基本掌握了爆炸的客观规律性。

为确保安全起见，在大尿素装置上早已使用脱除原料CO2气中氢气，用铂钯或铂铑催化剂，在兰州物化研究所在80年代初期已研制成功，在甘肃刘家峡化肥厂试用，近年湖北化学研究所也研制成功，因该催化剂易受H2S的中毒，以煤头气化的工厂很难推广，因H2S含量高，CO2气须先精脱硫H2S含量<1 ppm，在用过程中，CO2气需提前预热至高温反应的温度，反应后又需冷却气体至CO2压缩机的三段入口；催化剂的价格又昂贵，精脱硫和脱氢工艺的复杂，提高了操作费用，在当时的中型厂及现在大多数中、小型厂因提高生产成本是无法承担的。

因此脱氢技术要大面积的推广，现有的高温高压工况下的脱氢技术，可能在以气头的工厂中，因原料CO2中H2S低微，可以使用该技术，对大多数以煤为原料的工厂，渴求研制出低压低温不需要精脱硫的催化剂。

4.2 合成塔防腐用氧，对尾气发生爆炸的影响

合成塔防腐原始设计使用纯氧，因使尾气中氧含量上升，氧是助爆剂，可使爆炸性气体的爆炸范围扩大，查看爆炸相图知道，当尾气中氧含量小于4%时，是可落在爆炸区域之外，后因几个中型厂的爆炸之后，改用空气代氧防腐，目的使尾气中增加氮气成份，以降

低可爆性气体浓度，但尾气中还有10%的氧，所以尾气一旦发生极微的能量，即可发生爆炸。

近年来有些厂使用双氧水防腐，对提高合成塔转化率是较好的措施之一，液体中有ppm级的微量氧就可起到防腐作用。但笔者未了解到在尾气中氧含氧能否减到4%以下，又因一分加处需用二次空气防腐，难以达到4%以下，但可大力推广合成塔用双氧水防腐，既可提高合成塔的转化率，又可减少尾气防爆的问题。

5．尿塔先有物理性爆炸的可能性

5.1 笔者在了解尿塔使用过程中可能会发生物理性爆炸的几种因素。

（1）会存在制造上缺陷所引起

笔者经历过制造尿塔的过程，是专门委派有经验的机械工程师到制造厂进行全过程的质量监控。制造厂也法定需有第二厂派来的专职监控制造质量。但据我们了解的实情，第二厂人员不是全过程的在现场监控，只是到场几次而已，可能是查看一下阶段性的测检报告。因此也可能发生漏检的情况。据笔者了解，大量小尿素厂新建时，尿塔使用厂从未到制造厂去实地监督的，设备到厂时，不少也没有专门进行测漏和检查等工作。

又因制造厂没有执行全过程的质量管理工作，某制造厂可以获得制造尿塔的金质奖章，但有到现场的设备用目测会发现存在不少问题，特别是在Φ1200 mm小塔中，因为笔者在1986年后没有机会看到新制的Φ1400 mm尿塔的质量概况。

（2）生产厂在使用中存在的问题

使用厂在设计单位的指导下，蒸汽检漏槽中不通蒸汽，以免冲刷塔体和衬里（其实有挡板保护的），间断使用蒸汽查漏。但一旦有衬里焊缝泄漏（焊缝有微小气孔，当表皮被蚀后，小气孔就会泄漏），检漏环槽中堵塞，蒸汽也通不进去了，而且时刻腐蚀着筒体，当强度不够时就会爆裂。

使用厂检漏蒸汽中Cl- 含量超标，会引起衬里背面及筒体的晶间腐蚀而发生龟裂，笔者见到有的厂检漏管已堵五、六根的仍在继续使用，是极其危险的，这种堵塞可能是机械堵塞，但必须清理干净后使用。

使用厂对尿塔防腐蚀的管理不严，缺氧或H2S超标继续使用，有的厂领导认为为此而停车损失大；腐蚀了买个新尿塔还合算。有的工艺控制指标不严，合成塔顶常有超温出现；短期停车经常超过24 h而不排放。

在早班运行中，操作人员的疏忽，或许会引起超压运行而导致爆裂。

（3）去年在笔者工作过的湘江氮肥厂1台27.5 m3的尿塔，使用期有15年，拆筒体保温层检查时，在筒体焊处发现多处较长较深的开裂点。筒体是25 MnVR多层钢板卷制而成的，具体原因还不太清楚。只据现在的尿素分厂厂长在电话中告知一、二；请制造厂和国家技术监督总局去诊查过，分析是检漏蒸汽在Cl- 根含量高，发生应力腐蚀而引起的，在其他厂也发生过这些问题。但湘氮厂自有5.0 MPa等级的锅炉，蒸汽作发电用后抽汽供全厂及周围工厂使用，化学软水（小尿素厂称脱盐水）的处理要求是很高的，笔者也询问过蒸汽中氯根含量在0.3 ppm（指标<0.5 ppm），所以使用厂对这个结论有质疑，是筒体材质问题，还是设备制造中的隐患所致，如不开拆保温层检查，也就会使用下去，就会发生爆裂的危险。

第一塔就被当地安全质检部门禁止使用，第二塔目前全厂大修正准备拆检。

5.2 笔者了解到，近年来筒体爆炸的两个厂，都是在运行过程中爆的。而曾有两个中型厂是在短停后开车过程中发生的小爆炸，这是否可以认为合成塔气相层中的氢量没有这么大的威力，造成开裂式大爆炸。而最近迁安和鲁西集团两塔爆炸发生现象基本相同，塔支座由于猛烈的爆炸冲击波使混凝土基座下陷地面以下2 m。笔者认为这两厂的爆炸是先发生了物理性爆炸，大量空气进入后，在高温氛围中发生氨的这么大威力的化学爆炸。

这种分析笔者也是根据经历过的事实为依据，一是高压泵房从液氨缓冲槽下来的液

氨管，起初用的碳钢管，因管焊缝腐蚀后，强度不够破裂，然后发生氨的爆炸和着火，火种分析来自泵房电机的开关箱，其中有继电器接触的小星火点，把泵房所有电缆线烧完。后来液氨管换成不锈钢材质。第二次是高压液氨泵的缸体垫子刺开后泄出大量氨，然后也是爆炸着火，也是把泵房所以电缆线烧坏了。

至于首先的物理性爆炸，是什么原因产生的，如笔者的上述可能性外还有什么因素，以及笔者的先物理性爆炸，然后继大量氨的化学爆炸，这种分析请大家讨论指正，能得出一个符合实际的尿塔爆炸原因，才能从各方面工作，以杜绝此类事故的再将发生。

笔者通过早期两个中型厂合成塔出料管处的爆炸分析，气相层中氢不是有很大的爆炸威力的。而且可以更换出口高压截止阀的安装位置可以解决，所以取消气相层的方法是有害而无利的。所以应从后两厂的爆炸中找出物理性爆炸的原因来，况且是在运行中爆炸的，则不可能是前两厂发生爆炸的原因而引起爆炸的。

尿素合成塔爆炸原因浅析

众所周知，水溶液全循环工艺尿素装置的合成塔，原料气CO2、液氨和甲铵液从塔底进入塔内，尿素合成的化工过程是在气液两相流状态下完成的，尿塔从下到上均存在H2、O2、N2、H2O、CO2、CH4、NH3等混合气体。

尿液出口位于塔的顶部，出料管为可以更换的插入式结构，出料管穿过顶盖的外套管伸入塔内，通过外套管连接法兰与切断阀相连通。

尿塔正常运行时，出料管进口被液面封住，出料管内是以尿液为主连续流动的气液混合物。顶盖下方、液面上方、出料管外面的塔内空间，人们称为气相空间。显而易见，在气相空间中的H2、O2等混合气体浓度为最高。

混合气体的化学爆炸，始破于能量最集中的部位。

在何种情况下，H2、O2等混合气体有可能达到爆炸极限？火源是如何产生的？

1 出料管内发生的爆炸

1.1 爆炸案例

A厂爆炸当日14：30分，因净化变电所故障，尿素系统被迫停车。当日19：15分，尿素系统准备开车投料，发现出料管线结晶堵塞。经提高冲洗水压力（30 MPa）冲洗后，管线畅通，但同时听到尿素合成塔内一声巨响，塔体及附近循环楼有震感，出料管的第一切断阀填料发生泄漏；出料管塔内部分从顶盖底部（背面）齐茬断裂，断裂部分炸成37块碎片，散落在上层塔板上。

B厂尿素装置的合成塔发生过两次爆炸。

第一次爆炸的前一天，尿素装置因合成氨库存较低而短停。次日，循环岗位操作工到合成塔上冲洗出料管（此时已短停3 h），当合成塔出料管线第一切断阀开一圈多时，塔内一声巨响，出料管插入部分被炸碎，同时塔顶出料管连接法兰刺开并喷出一团火，随即塔内物料喷出。

第二次爆炸的前一天，由于二段分解塔加热器上封头刺开，系统短停。次日，循环岗位操作工到合成塔上冲洗出料管（此时已短停22 h），当操作工将第一切断阀开一圈半时，第一切断阀阀门部位发生爆炸，填料被打出。

1.2 爆炸原因

尿塔正常运行时，出料管进口被液面封住，出料管内是以尿液为主连续流动的气液混合物，不会形成达到爆炸极限的混合气团。

短停时切断阀处于关闭状态，H2、O2、CO2、CH4、NH3等气体不断地从液相中逸出，液面下降，出料管线内充满气体。停车时间较长或工况不正常，塔内气相空间和出料管至切断阀的管线内，H2、O2等混合气体就有可能达到爆炸极限。由于出料管和切断阀相连，因而出料管线内达到爆炸极限的混合气团，有可能高于顶盖，即至第一切断阀的距离更近。

当短停后开启切断阀且管线畅通时，高速气流冲击阀体，产生的静电火花成为点火源，造成出料管内达到爆炸极限的H2、O2等混合气体发生化学爆炸，形成以阵面形式传播的爆炸波。短停开车、畅通的出料管内发生爆炸，人们也习惯地称为“气相空间爆炸”。

1.3 对爆炸的分析

（1）当停车时间较短，开车时，例如，A厂短停为4小时45分；B厂第一次爆炸时，短停为3 小时，H2、O2等达到爆炸极限的混合气体，尚位于出料管内。“塔内一声巨响”，实质上是出料管爆炸，造成顶盖下方的出料管破坏。塔内的物料跟随爆炸波沿出料管线冲出塔外，出料管内混合气体的爆炸能量较小，且在敞口的出料管内爆炸波不具备反射条件，不能形成叠加波，没有达到壳体爆破的压力，故壳体没有破坏。

（2）当停车时间较长，开车时，例如B厂第二次爆炸，短停为22 小时，出料管

线中的H2、O2等达到爆炸极限的混合气体位置已高于顶盖，距切断阀更近，故在塔体外面，第一切断阀部位的管线爆炸，塔体更不可能损坏。

短停开车出料管内发生爆炸，虽然没有找到新的化学物质，但“塔顶出料管连接法兰刺开并喷出一团火”，这是化学爆炸的证据。

2 气相空间发生爆炸

2.1 爆炸事故

C厂爆炸当日大夜班，接班时生产负荷正常，为0.48 MPa。凌晨3：00氨泵出现故障，至4：40，负荷减到0.24 MPa，4：55高泵厂房氨气弥漫，紧急停车，5时许φ1.4 m 尿素合成塔发生爆炸。一道闪光，瞬间巨响，冲天大火。有人看到“一个桔红色的光柱”。塔体炸成三段，下段为一节筒节和下封头部件；上段为八节筒节和上封头部件；中段为二节筒节，纵向炸开，反向折叠，尿素级不锈钢内筒体的内表面朝外。

D厂爆炸前CO2压缩机岗位的记录：19：00 1#机0.38MPa、2#机0.37MPa；20：00 1#机0.30MPa、2#机0.32MPa；此时尿素系统负荷波动已达17.3％。当天的压力自动记录曲线显示：爆炸前二个多小时，操作压力已有变化；爆炸前半个多小时，操作压力突然发生剧烈变化，升幅较大。当日21：26分，φ1.4 m尿素合成塔突然发生爆炸并起火。有人看到“火球”。塔体也是炸成三段，下段为一节筒节和下封头部件；上段为八节筒节和上封头部件；中段为一节筒节，纵向炸开，反向折叠，即材料为尿素级不锈钢内筒体的内表面朝外。

C厂尿塔的检漏管是焊接连接，D厂尿塔的检漏管是螺纹连接。然而二台工作压力、温度、介质几乎一样，均为水溶液全循环法工艺生产尿素的φ1.4 m尿素合成塔，在十年间相继发生了爆炸。始破处的位置为什么如此相近？爆炸的形态为什么如此相同？显而易见，属于重复性事故，必然存在规律性，爆炸原因的相同性，爆炸模型的共同性。

具有压力容器破裂常识者均认同：塔体炸成三段，纵向断口为始爆口。

2.2 爆炸原因

2.2.1 生产工况显著不正常

尿塔正常运行时，出料管的进口被液面封住，出料管内是以尿液为主连续流动的气液混合物。气相空间为出料管进口上方、顶盖下方、出料管外面的塔体内。

当生产工况显著不正常时，一方面气相空间H2、O2、CO2、CH4等气体的含量增加；另一方面液面会相应降低。不正常生产的时间越长，气相空间中H2、O2等气体含量越高，越有可能达到H2、O2等混合气体的爆炸极限，分布于不同的气相层面上。甚至，液面也越有可能下降到出料管进口的下方。

2.2.2 火源

（1）静电火花

紧急停车、关闭出料管切断阀过程中，介质流速变化产生的静电火花，能够成为点火源。

C厂紧急停车关闭切断阀。在短暂的数分钟时间内，不同密度的气体自重对流的速度缓慢，虽然出料管内也会有混合气体，但是停车时间太短，达不到爆炸极限。只有在出料管外面的气相空间，才有可能发生化学爆炸。

（2）润滑油的闪燃或自燃

闪燃是火花能量引燃的一种方式，主要决定于液体表层的蒸气挥发量。自燃是一种蓄热的过程，越是密度大、多孔性的物质，就越容易自燃。

尿素生产装置中，氨泵、甲铵泵、CO2压缩机等动设备通常采用油润滑。在高温、高压，非正常态合成混合气、高氧氛围下，油的闪点、自燃点降低很多，有可能成为点火源。

D厂爆炸前2小时尿素系统负荷波动已达17.3％，证明塔内工况显著不正常。CO2压缩机使用的13号机油，在常压下的闪点为215℃。尿塔爆炸前半个多小时，操作压力升幅较大，且持续至尿塔爆炸。在上述情况下，13号机油的闪点必然比常压下的数值明显降低，

油的闪点降低至实际操作温度时，也能成为点火源。

2.2.3 爆炸原因

尿塔紧急停车或运行状况显著不正常时，静电火花或润滑油闪燃、自燃等成为火源，引起塔内出料管外面的气相空间中，达到爆炸极限的混合气体发生化学爆炸，形成爆炸波。产生于出料管外面气相空间的爆炸波，以球面形式向上、向下传播，经过上、下球形封头的反射成为叠加波。波阵面的瞬时高压达到壳体的爆破压力时，在能量最集中的塔体部位发生纵向裂破。

由于二台尿塔均为水溶液全循环法工艺，塔体的内径相等，长度相近，气相空间的高度相当，冲击波的传播速度基本相同，故二台塔体均在相近位置纵向炸开。因此，始于化学爆炸是C厂和D厂尿塔的始爆点位置相近、爆炸形态相同的根本原因。

2.3 尿塔爆炸相关部位的情况

（1）爆炸冲击压力超过了设计压力的3倍

D厂塔座周围物料管系统看到四只压力表，一只表的量程是60 MPa；三只表的量程是40 MPa。一只40 MPa量程的表无指针，其他三只表的指针均显著地超过了量程的极限。

压力表指针的位置表明：表内的元件已发生塑性变形，丧失了恢复原位的能力；塔体的爆破压力比指针的数值还要大。尿塔的设计压力为21.57MPa，显而易见，塔体的爆破压力超过了设计压力的3倍。

（2）爆炸残骸的环向断口层板断面区域布满径向裂缝

D厂尿塔爆炸，中段的下断口全部在环焊缝上侧的热影响区；中段的上断口，部分在环焊缝两侧的热影响区，其余在环焊缝上。上段、中段和下段的环向断口，凡是位于环焊缝热影响区层板断面区域的，均存在不同间距的径向裂缝；上段环向断口与层板相连的焊缝区域仅有少量的径向裂缝；上段、中段和下段的尿素级奥氏体不锈钢内筒体的环向断面，均无径向裂缝。

φ1.4 m尿素合成塔不锈钢内筒体的设计内径为1384mm。在上段，环向断口处不锈钢内筒体的内径约1403mm，即爆炸后增大19mm；至环向断口500mm处的直径约增大10mm。

在中段环向断口，层板环向厚度存在明显的变化，环向两端为最薄，环向中部为最厚。名义厚度为8mm的层板，最薄处与最厚处相差约2mm。

中段纵向断口，其中的一个纵向断面完整、均呈约45°斜口、平直，既没有分叉裂纹，也没有尿液腐蚀物。另一个纵向断面的最下部是一个缺口，与热电偶孔下方的缺口相连通，这是爆炸碎块飞出造成的。

压力冲击断裂壳体的形貌状态，颇似因部件存在缺陷而产生的脆性断裂。断面一般没有或只有很薄的一层剪切唇，断口是平直的。

环向断口层板断面区域径向裂缝如何产生的？

低合金钢材料的焊缝热影响区，尤其是其中的过热区，是金相组织的粗晶区，为塑性和冲击韧性的薄弱区。而尿素级奥氏体不锈钢的冲击韧性远优于低合金钢。

中段塔体内发生叠加波爆炸时，中段塔体内的瞬时冲击压力为最高，超过了塔体的爆破压力，纵向炸开，即始裂破于能量最集中的部位。同一瞬间，在爆炸冲击压力作用下，与纵向裂破筒节相连的环焊缝热影响区，产生数量众多、不同间距、不同长度的纵向裂缝。中段区域：纵向塔体为腰鼓形的残余变形；环向塔壁为眉弯月似的残余变形。由于尿素级奥氏体不锈钢具有优良的冲击韧性，故没有产生纵向裂纹。塔体在环焊缝及其热影响区域环向炸断后，环焊缝热影响区域的纵向裂缝转化为环向断面的径向裂缝。

依据材料复验数据，计算塔体的爆破压力约为72 MPa。因选取的相关数据而异，计算值会有一定的偏差。显而易见，塔内爆炸的瞬时冲击压力超过了塔体的爆破压力，这既是残骸中段的纵向断口和中段相连的环焊缝热影响区域纵向裂缝（环向断开、转化为环向断面的

径向裂缝）产生的原因，又是物料管系统压力表指针超过了量程的原因。

3 分析与结论

（1）短停后开车时，畅通的出料管内发生爆炸证实：水溶液全循环法工艺生产尿素的合成塔，存在化学爆炸的可能。

（2）C厂爆炸前NH3泵出了问题，高泵厂房氨气弥漫，紧急停车约五分钟发生爆炸；D厂记录显示：爆炸前尿素系统负荷波动大，操作压力也升高较多、且持续至爆炸等，正巧为气相空间发生化学爆炸创造了充分、必要的条件。

（3）D厂尿塔环向爆炸断口层板断面区域布满径向裂缝等，是爆炸的冲击压力超过了塔体的爆破压力而产生的；塔底座周围物料管系统中，量程60 MPa的压力表指针，显著地超过了量程的极限，均证明发生爆炸时，尿塔壳体仍是完好的。

（4）闪光、光柱、巨响及紧密相连的大火、火球等，是化学爆炸的典型特征。

（5）C厂和D厂φ1.4 m尿素合成塔，虽然检漏管的结构不同，但均为水溶液全循环法工艺，始破处的位置相近，爆炸的形态相同，属于重复性事故，爆炸的共同原因是始于化学爆炸破坏。

粗浅之见，抛砖引玉。若有谬误，欢迎指正。群策群力，查明真相。

只有查清尿塔爆炸的真正原因，采取行之有效的防范措施，才有可能避免同类事故的重复发生。