案例1 2005年英国邦斯菲尔德油库“12·11”火灾爆炸事故
2005年12月11日,英国邦斯菲尔德油库(距伦敦不到50 km)发生爆炸火灾事故,共烧毁大型储油罐20余座,43人受伤,无人员死亡,直接经济损失2.5亿英镑。事故酿成了欧洲和平年代最严重的生态灾难,对伦敦乃至英国全境的生态环境造成了沉重打击。事故造成油罐、输油管线损坏、防火堤损坏情况见图2-20。
1.事故发生经过
2005年12月10日19:00,英国邦斯菲尔德油库A罐区的912#储罐开始接收来自T/K管线的无铅汽油,油料的输送流量为550 m3/h(该流量在允许范围以内)。
12月11日凌晨(零时),912#储罐停止收油,工作人员对该储罐进行了检查,检查过程大约在11日1:30结束,此时尚未发现异常现象。
图2-20 油罐、输油管线损坏、防火堤损坏情况图
从12月11日3:00开始,912#储罐的液位计停止变化,此时该储罐继续接收流量为550 m3/h的无铅汽油。912#储罐在12月11日5:20已经完全装满。由于该储罐的保护系统在储罐液位达到所设置的最高液位时,未能自动启动以切断进油阀门,因此T/K管线继续向储罐输送油料,导致油料从罐顶不断溢出。
溢出的油料受罐体加强圈、罐顶边缘板的阻挡,在储罐周围形成巨大的油料瀑布。由于汽油的挥发性很强,储罐周围迅速形成大量油气混合物,同时,溢出的油料在防火堤内大量聚集。防火堤内装满油料后,油料又从防火堤溢出向低洼处流动。很快,整个罐区内弥漫着高浓度的油气混合物。在爆炸前,这个储罐大约有超过300 t油料溢出油罐,油气混合物的扩散面积达8万m2。事故油罐结构及油罐溢油形成蒸气云的过程见图2-21、图2-22。
图2-21 储罐结构示意图
图2-22 可燃蒸气云的形成过程示意图
事故过程,6:01,发生了第一次爆炸,紧接着更多爆炸发生。爆炸引起大火,超过20个储油罐陷入火海。大火持续燃烧3 d,油库50%以上设施被破坏。12月13日晚上,大火被扑灭。14日油库再次发生燃烧,15日所有火灾被扑灭。
邦斯菲尔德油库“12·10”油罐溢油火灾爆炸事故时间轴见图2-23。
图2-23 邦斯菲尔德油库“12·10”油罐溢油火灾爆炸事故时间轴
2.事故反思
(1)安全仪表是关键。2005年12月10日晚,管道开始向库区内的一个储罐输送汽油。此时,这个储罐液位计停止变化,当储罐液位达到最高限度时,储罐保护系统未能自动启动切断进油阀门。
(2)救援中有效避免了二次伤害。大火持续60多个小时,指挥官始终冷静对待,把人员安全放在最重要的位置,正确判断现场形势,进退有度,保证了人员和救援设备安全。
在火灾扑救中,火场指挥官预测到未来几分钟内,熊熊燃烧的火焰可能诱发周围其他储罐发生爆炸。当即指挥消防人员迅速关闭油库输油管总阀,在确定库区内无其他人员的情况下,几度下令一线灭火人员全部撤离到安全区域,避免油罐再次爆炸造成消防人员伤亡。
据统计,这场事故受伤的40多人全部是爆炸时造成的,无一人死亡。
(3)火灾一旦失去控制,任何的消防设施都很难起到作用。最佳战略是迅速探测泄漏情况,立即采取补救措施;培训员工防卫意识与技能。
在爆炸前,这个储罐大约有超过300 t油料溢出油罐,油气混合物的扩散面积达8万m2。从A罐区发生第一次爆炸开始,体积巨大的油气混合物遇到点火源后发生数次剧烈爆炸,随后又连续发生几次爆炸,并燃起大火,油库的20多座油罐被大火吞没。据悉,此次大火持续燃烧了60多个小时才被扑灭。当时,储油量为3 500万L,包括汽油、柴油和航空燃料,大爆炸和火灾几乎把库区夷为平地。
(4)防火堤本身不能抵御如此长时间的大火。防火堤的失效导致燃烧的油料四处蔓延,将火势进一步扩大。
案例2某石化公司316#罐区R202罐“1·7”火灾爆炸事故。(设备故障弯头失效)
1.事故经过
2010年1月7日,某石化公司316#罐区发生了一起火灾爆炸事故,大火直到1月9日19:00才基本扑灭。事故造成企业员工6人当场死亡、6人受伤(其中1人重伤),316#罐区8个立式储罐、2个球罐损毁,内部管廊系统损坏严重。
2.事故直接原因
316#罐区R202罐底部2号出口管线第一道阀门后管线弯头突然失效,碳四物料大量泄漏,汽化后的物料沿铁路自备线及环形道路蔓延至距罐区北侧约80 m处石油化工厂丙烯腈装置焚烧炉,遇到焚烧炉内明火后引起燃烧,随后在316#球罐区附近引发空间闪爆。
图2-24 R202#罐失效弯头
3.事故反思
(1)316#罐区自1986年建成投运以来,未按照《石油化工企业设计防火规范》(GB 50160—2008)规定,对储罐进出物料管道设置自动联锁切断装置,致使事故状态下无法紧急切断泄漏源,导致泄漏扩大并引发事故。
(2)压力管道管理缺失,专业管理人员工作失职。2007年3月,橡胶厂对316#罐区R203-R207五具储罐所属管线进行了检测,检测结果五具储罐底部管线存在“管线弯头处壁厚不合格,且腐蚀较严重”的现象,均判为四级,并将R201-R204罐底部管线更换计划列入2007年6月份的检维修计划,但是具体实施中只对R201罐底部管线进行了更换。
案例3西安煤气公司液化气储罐“3·5”火灾爆炸事故(设备故障 球罐根部第一道法兰失效)
1.事故经过
1998年3月5日15:45,西安煤气公司液化石油气管理所的一容积为400 m3、储存170 t液化气的11#球罐根部发生泄漏。6 min后,西安市消防队赶到现场,用水枪驱散泄漏的液化气。由于液化气的气化温度很低,以致喷出的消防水变成了水雾,与此同时,现场采取了切断电源、清除一切火源、禁止在现场附近行驶车辆等措施。在用去80条棉被对泄漏部位封堵,并对泄漏的储罐进行了注水后,18:40,堵漏取得了明显效果。18:45,泄漏的液化气发生了闪爆。7名消防战士和5名液化气站工作人员牺牲,伤32人,社会影响极大。
2.事故反思
(1)液化气储罐第一道法兰、垫片、阀门的管理至关重要。这起液化气泄漏事故是由于法兰的固定螺栓松紧不均匀,使得法兰间的垫圈长时间受到不均匀的压力,而受压较高一侧的垫圈迅速老化,因而引起泄漏。
《固定式压力容器安全技术监察规程》(TSG R0004—2009)3.17对压力容器用管法兰作出规定:“盛装液化石油气、毒性程度为极度和高度危害介质以及强渗透性中度危害介质的压力容器,其管法兰应当按照行业标准HG/T 20592—HG/T 20635系列标准的规定,至少应用高颈对焊法兰、带加强环的金属缠绕垫片和专用级高强度螺栓组合。”
中国石化规定“液化烃球罐的管线底部的第一道法兰、阀、垫片的压力等级应比球罐本体高一个压力等级,垫片应选用带有金属保护圈的缠绕垫片,法兰应选用对焊法兰,螺栓应使用高强度螺栓,球罐第一道法兰、阀门、垫片、螺栓的安装、使用、更换应有详细的记录”。
(2)自救不力,缺乏相应的堵漏工具。未能在第一时间内采取有效措施实施堵漏是导致事故进一步扩大的主要原因(从泄漏到发生闪爆整整3个小时)。其次是现场指挥不当,延误了救援时机,在危险尚未完全消除的情况下接通电源,从而导致了爆炸。缺乏专业队伍和必要的监测仪器,没有科学的预案,也是事故未得到及时控制的原因。(www.xing528.com)
案例4某公司105#罐金属软管脱落跑油事故
1.事故经过
2002年6月17日储运厂一车间阀室当班操作员,在阀室操作间听到105# 20 000 t罐可燃报警仪二次表“嗡嗡”报警,立即赶到现场,发现罐出线400 mm口径金属软管开裂,原油从出口处大量涌出,操作员立即关闭罐出口手动阀门,防止了大量原油跑损事故的发生,但还是跑油10 t。
2.事故原因
金属软管存在质量问题。
3.事故反思
金属软管的普遍使用,给我们带来减少现场动火作业、消除管线应力的同时,也带来安全风险与隐患。
(1)按《波纹金属软管通用技术条件》(GB/T 14525—2010)选用金属软管。同时,尽量少用金属软管,柔性连接首先考虑通过改变管道走向方式(如L形、U形、Z形等),在条件受限制时,才考虑补偿器。
(2)建立使用更换台账,避免金属软管超期服役。虽然采用的抗震金属软管使用寿命长、安全可靠,但也有使用寿命要求。
《石油化工企业设计防火标准(2018年版)》(GB 50160—2008)第6.2.25条规定:“可燃液体地上储罐的进出口管道应采用柔性连接。”这种柔性连接一般采用抗震金属软管,为了防止储罐与管道之间产生的不均匀沉降引起破坏。但这种抗震金属软管也有使用寿命的要求。
(3)防沉降柔性连接,在压力容器方面不宜用金属软管连接。
根据《石油化工企业设计防火标准》(2018版)(GB 50160—2008)规定:
“液化烃管道不得采用金属软管、液氨管道不得采用金属软管、液氨管道不得采用金属软管。”
根据《危险化学品企业安全风险隐患排查治理导则》“液化烃的充装应使用万向管道充装系统;液氨充装时,应使用万向节管道充装系统;液氯充装应使用万向管道充装系统”。否则,将构成重大生产安全隐患条款。
2004年7月28日12:50,中石化上海某公司聚氨酯事业部,一辆正在卸液氨的槽车金属软管突然爆裂,200多千克液氨外泄,造成48人中毒,其中10人中毒严重住院治疗。
2004年8月1日23:50,福建漳州某合成氨厂,一辆正在装液氨的槽车金属软管突然爆裂,1 t液氨泄漏,造成1死39伤,其中5人伤势严重。2004年9月2日,河北邯郸武安市某化工公司液氨罐车在另一化工公司厂区内充装液氨,因车带液氨软管爆裂,引发液氨泄漏,造成4人死亡、19人中毒。
图2-25 出现渗漏的金属软管
图2-26 金属软管的普遍使用
中国石化曾发文《金属软管管理规定》,明确金属软管选用、安装和定期更换要求。除储运系统之外,其他环节应因金属软管使用不当,也曾发生大量事故。
案例5华北油气分公司“1·2”金属软管爆裂事故
1.事故经过
2017年1月2日13:38,华北油气分公司东胜气田新建天然气开发项目5#集气站管线试压过程中,金属软管突然爆裂,爆炸气体将在附近进行电气安装的4名作业人员冲击至围墙上,导致4人受伤,其中2人经抢救无效死亡。
直接原因:承包商违章进行工艺管道吹扫试压和交叉作业,致使二级压缩机1#机出口金属软管爆裂。
2.事故反思
(1)违章指挥。《东胜气田2015年锦66井区天然气开发地面工程项目施工组织设计》明确,工艺管道吹扫试压介质为水。施工单位技术负责人违章指挥对事发管道进行以空气为介质的吹扫试压作业。
(2)金属软管选型错误。二级压缩机1#机出口管线设计压力为6.3 MPa,已安装在此管线上的金属软管的质量检验报告中显示设计压力为4 MPa~6 MPa,违反设计要求。
图2-27 金属软管爆裂图
案例6液化气储罐泄漏着火爆炸事故
1.事故经过
2003年3月5日15:00左右,西北某制桶厂员工罗某发现厂内准备用于钢桶烘干炉供燃烧气的液化气储罐根部阀门(排污阀)漏气,液化气从阀门口“嘶嘶”作响喷射而出,立即跑去厂部值班室报警。该厂迅速组织人员进行堵漏抢救,陆续到现场20多人。球形储气罐容积为400 m3,罐内压力为2 MPa,强大的压力使罐内液化气冲出来,当时风力很小,现场的危险气体越来越浓。现场人员先后用了30多条棉被包堵阀门,并用消防水龙朝被子上喷水。液化气呈液体冲出阀门时,温度较低,喷上的水很快结冰,泄漏有所减弱。但强大的压力不时冲开棉被包压冻处,一时无策,只好用水枪冲击稀释泄漏出来的液化气。由于液化气比空气比重大,喷发出来后沉在地面形成30 cm高的悬雾层,且越来越厚,呈滚动之势,很远地方即可闻到刺鼻气味。
16:51,该厂员工罗某打119报警求助,16:57后消防队一台消防车赶到现场,与该厂员工一起继续使用浸湿的棉被堵漏抢救,用高压水龙加入驱散地面液化气,并采取了倒罐等措施。但液化气仍不断泄漏,扩散面积不断扩大,使液化气罐笼罩在一片高30 cm白茫茫的浓雾中。18:50左右,液化气罐发生爆炸,巨大的火球腾空而起,火势迅速蔓延整个厂区,造成现场抢险的消防干警和员工8人死亡、12人受伤。大火迫使抢险指挥部后撤到100 m外的地方。19:12时,疏散了方圆3 km范围内的人员,5 km范围内实行交通管制,现场可观察到液化气罐稳定燃烧,待到3月6日6:00,持续燃烧的大火和险情才得到基本控制,3月6日19:05完全熄灭。此次事故造成直接经济损失500多万元。
2.事故原因分析
造成这次事故原因是液化气罐根部排污阀法兰密封垫片长期受力不均,使其与法兰密封面不能完全贴合,丧失密封功能,泄漏的液化气(达到爆炸极限)在配电室遇火花发生爆燃。室内突发火团,并且引起回燃,进一步发生燃烧爆炸。属于法兰密封泄漏爆炸燃烧事故。
3.暴露出的问题
(1)指挥人员没有处理此类高压泄漏经验,现场指挥不力。事故刚发生时,现场附近居民急忙出逃,市民扶老携幼赶往事故地点想看个究竟,抢救人员繁杂众多,警戒范围不严,现场非常混乱。虽然指挥人员下令关掉手机、BP机,切断电源,禁止在现场行驶车辆,但消防人员当时没能用气体探测仪对现场已饱和的危险气体准确判断,没能考虑到长时间的泄漏所造成的爆炸气体远距离蔓延,未对不具备防爆能力的动力装置一律关闭或采取防护措施,也没有布置专人负责现场安全。
(2)缺乏相应的堵漏技术和工具,缺乏泄漏应急准备。这起事故从泄漏发生到爆炸有两个多小时的时间,当时用棉被紧急堵漏是在做无用功,因为冷冻法不适用于高压情况下堵漏,因而没能在第一时间内控制事故。在抢救中,消防干警和职工的表现是英勇、感人的,但光靠勇敢是制止不住泄漏。
4.防范措施
(1)认真落实《化学事故应急救援管理办法》,制订危险化学品事故救援预案及预案演练,增补高压情况下堵漏的方法及内容,加强液化气罐的安全防火管理,以适应经济发展的需求。
(2)开展堵漏技术和装备的研究,防止同类事故再次发生和减少事故损失。储存液化石油气类介质压力容器阀门的第一道法兰密封应采用高频对焊法兰、金属缠绕垫片(带外环)和高强度螺栓紧固的组合,不得使用石棉橡胶垫片。应加强气温较低地区初冬和开春两季的安全检查,因为液化气中的水分会导致储罐阀门石棉橡胶垫片受冻膨胀和转暖时收缩,造成法兰密封失效,并逐步取消石棉、橡胶垫片。
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