历史上的今天 邦斯菲尔德事故案例学习

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发布时间:2022-06-26 04:32:03

  据英国石油工业协会数据,邦斯菲尔德中转的油料占英国油料市场的8%,占英国东南部地区所需油料总量的20%,西斯罗(Heathmw)机场所需航空煤油总量的40%也由邦斯菲尔德油库提供。邦斯菲尔德油库通过3条输油管线(FinaLine、M/B和T/K 管线)接收汽油、航空煤油、柴油和其它油料。这3条输油管线采用间歇式操作,分批输送不同的油料。

  在油库内有多家油品仓储企业,其中有赫特福德油储存有限公司(Hertfordshire Oil Storage .,Ltd)(简称HOSL),这是道达尔与雪佛龙在英国的一家合资企业。可以允许储存34000吨车用燃油,以及15000吨燃料油。

  2005年12月11日早晨大约6点左右,发生了一起猛烈的爆炸,随后又发生了一连串的爆炸以及火灾,爆炸和火灾摧毁了油库的大部分设施,包扩23个大型储油罐,以及油库附近的房屋和商业设施。英国政府动员了超过1000多名消防队员20多辆消防车,以及多名志愿者参与了应急救援,大火持续燃烧了大约5天才完全扑灭。整个事故没有造成人员死亡,但43人受伤,大约2000多名居民撤离,救火时的油料和消防水造成了附近区域的污染。整个经济损失大约为10亿英镑。

  2005年12月16日,也就是爆炸发生后的第5天,英国政府成立联合调查组(Taf Powell具体负责),开始进入现场进行调查。2006年1月16日,英国政府指定Lord Newton担任组长,小组成员11人。事故调查进行的非常仔细,自2006年2月21日开始,定期发布调查进展,2006年7月13日,发布初始调查报告,随后又多次发布调查进展报告与中间报告,直到2008年12月,才发布最终报告。调查小组通过详细的调查分析,包括软件模拟,实物模型等手段,一步一步揭示了事故发生的过程。

  事故储罐为内浮顶罐,为HOSL所有,编号为912,是用来接受来自炼油企业的汽油。罐的液位设计为一个远传浮子液位计,并有高液位报警,一个为独立的高高液位开关,在液位到达此开关位置后,联锁关闭进料阀(阀门在简图上没有显示),液位,温度,高液位开关信号进入HOSL 中央处理系统,经过逻辑计算后,自动处理。

  912罐以550M3/H的流量速接受来自T/K 南部管线的无铅汽油(流量在一定范围内有所变动)

  912号罐液位读数保持不动,但是此时管网仍然以550M3/H继续送料,经过计算,大约5:20左右,912号储罐应该已经充满并且通过顶部8个三角形排气口溢流。首先导致在围堰内形成爆炸性汽油蒸汽云。

  5:38:隔壁厂区的监控录像显示蒸汽云从912罐围堰西北面开始溢出,并向西面扩散,蒸汽厚度大约1米左右。

  5:46:汽油蒸汽云的厚度已经达到2米左右,并从912号罐区围堰向四面溢流。

  第一次大爆炸发生了,以后又有多次爆炸,造成20多个大罐着火。点火源没有最终确定。

  ◆从液位计卡住,液位没有变化开始,到6:01分事故发生,中间有3个小时的时间,操作工没有和上游装置电话沟通,一直傻等液位变化;

  为了防类似重大事故的发生,事故调查报告提出25个方面的建议, 建议涉及到企业, 政府监管部门, 以及设计标准的问题。由于篇幅有限,本文只列出对我们国内具有借鉴意义的部分建议如下:

  (2)建立定期测试程序,并按照测试要求,定期对关键性仪表进行测试,维护;

  (2)储存I级或II级毒性体储罐,容积大于3000M3的甲B和乙A类可燃液体储罐,容积大于或等于10000M3的其他液体储罐应设置独立的高高液位联锁关闭进料阀;

  (3)甲B和乙A类储罐区内阀门集中处,排水井处应设可燃气体或有毒气体报警,并应符合GB50493的要求;

  储罐的防止溢流,是采用洋葱模型进行层层设防。根据邦斯菲尔德事故调查报告,我们可以知道,罐的防止溢流设计有2道独立的保护层,但非常不幸,还是发生了造成10亿英镑损失的爆炸事故。按照现在的中国标准,防止大型储罐溢流也是2道防护层,可燃气报警和摄像不能有效降低溢流的风险,只能保证溢流后,在操作人员有责任心,并且及时干预时,可以防止继续溢流。

  为了降低大型储罐溢流的风险,在满足国家相关标准的基础上,我们补充建议如下:

  2. 远传液位计的报警值与联锁值之间差值为:在最大进料时,15分钟的液面上升高度,以保证操作工有15分钟的时间进行人员干预;

  3. 对于高高液位联锁,建议采用SIL2 以上等级的联锁回路,以保证要求时效概率小于10-2;

  6. 储罐的进料阀建议选型为气动阀(FC),假如为电动阀,则应考虑防火要求以及备用电源。

  成立这个小组的目的是为了满足在工业界和英国政府之间建立一个有效的相互作用框架的需要,以便共同制定和实施关于燃料储存区域的有效建议和做法。最终报告在许多领域提供了详细的指导,例如:使用保护层分析(LOPA)来确定过量充装保护系统的适当安全完整性水平(SIL),防火堤的设计和识别材料(汽油除外),当储罐充装过量时,能形成大的蒸汽云的物质(汽油除外)的鉴定。

  本报告重点介绍了当地消防队在处置邦塞菲尔德事故时的实践经验。在以下领域提出了一些建议:

  邦斯菲尔德事件和类似的事件对我们理解汽油油库和许多其它大型易燃场所泄漏的潜在后果产生了深远影响。从监控视频对这片平顶蒸汽云的观察中可以看出,这起事故发生在无风条件下。

  起初,这仅仅被认为是一个巧合,可能在某种程度上增加了云层的覆盖范围。近期,对所有大型易燃蒸汽云事故(包括汽油、液化石油气和其他燃料)的历史回顾表明,70%以上的此类事故发生在零风条件下。乍一看,这是一个令人惊讶的结果,因为这种情况相对罕见(在英国5%);然而,当人们意识到在无风条件下,可燃云所覆盖的面积通常是在微风条件下相同释放面积的数百倍,并且着火的可能性相应更大时,就可以理解了。

  如果像邦塞菲尔德这样的储罐在正常(windy)条件下被过量加注,蒸气云一般被限制在储罐附近的区域,点火的可能性极低。在邦塞菲尔德事件之后,燃油供应行业的许多人注意到,储罐过量充装的情况并不少见,但像邦塞菲尔德这样的事件肯定是存在的。现在可以解释这一现象:只有在零风条件下,才有可能形成具有高点火风险的大蒸气云。在绝大多数过充事故中,蒸汽被风驱散而不会被点燃。

  如此巨大的汽油蒸气云被点燃通常会引起严重爆炸,这一观察进一步集中于液体燃料库的风险评估。

  英国东南部各地的消防和救援部门在爆炸发生后接到200多个紧急电话,自动火灾报警系统也接到了50多个报警电话,电话中提到了各种各样的地点和原因。赫特福德郡消防队在大约5分钟内到达事故现场,目睹很多工人遭受爆炸伤害并造成多数人员休克。

  最初,现场有6人下落不明,这些人集中在在西侧装卸台附近,FRS最初的工作重点是搜索这一地区的失事建筑。罐顶和汽缸爆炸阻碍了救援工作的开展,这些爆炸对受损建筑物造成了进一步的破坏。有一些员工留在现场并启动了应急预案;他们向FRS提供了现场地图并通知了厂里的员工。搜寻工作进行了6个小时,爆炸摧毁了事故现场周围的商业和住宅设施。残骸堵塞了道路,这意味着救援人员无法进入现场周边的大部分区域,以评估火灾的严重程度。一架警用直升机从早上6点46分开始出动,但事件指挥官无法获取这些直升机拍摄的现场信息。消防局在上午九点调来一名救援指挥官,并向指挥小组报告整个事件的情况。

  消防救援机构处理了事故现场周围办公楼的小型火灾,但直到2005年12月11日中午,现场行动的战术模式仍然是防御性的(见下图)。

  ▲2005年12月11日上午10:40(爆炸后4.6小时)拍摄的照片。照片中显示了主要的围堤大火,爆炸还导致左下角的办公楼起火

  现场周边铺设了一些冷却喷嘴软管,并对主火力的攻击进行了泡沫计算。当地泡沫储存量远远不足以扑灭储罐/防火堤大火。在爆炸发生后的一小时内,消防救援机构已经联系了英国主要的消防泡沫供应商,讨论如何召集全国范围内库存的泡沫原液。

  第一次泡沫灭火在2005年12月11日17:00,罐区东部边缘的一个油罐密封圈火灾,使用了半固定式泡沫投放器,但由于担心浮顶会下沉,不久终止了泡沫投放。21:00,火场南边的一个油罐成功扑灭。

  分析后确定需要15万升泡沫浓缩液,实际这一数字需要翻一番,达到30万升,为误差留有余地,并允许泡沫覆盖层的保护。

  现场供水不到总需水量的2%,大部分消防用水来自距现场约1.9公里的平衡罐。因此需要铺设硬底层作为临时道路,以便安装大容量泵。为了进行总攻,响应小组花了24个小时来建立充足的供水。

  总攻开始于2005年12月12日8:30左右(爆炸+25.5小时)。最终被点燃的油罐倒塌,并于2005年12月14日7时左右(73小时)得到了控制。灭火工作中遇到了很多困难:

  ▲2005年12月13日下午15:47(爆炸后57小时)拍摄的照片。照片显示了剩余的储罐火灾:912储罐(右上角)仍有大量库存

  2005年12月15日12时30分(图4为爆炸后102小时),大火被全部扑灭。2005年12月17日10时40分停止了泡沫喷射(以保持覆盖),但随后不久储罐再次被点燃。在2006年5月1日之前,FRS需要在现场长期存在。冰冻的温度导致水带爆裂,并影响了一些射流设备的使用。2005年12月17日开始清除产品残留物。

  ▲2005年12月15日中午12:52(爆炸后102小时)拍摄的照片。照片显示的是由于持续用水和堤岸渗漏导致的水位上升

  通过排空现场废水罐,现场只有250万升的消防水保留容量;这相当于所需的总三级设防容量的5%,只能定期在各种可用的堤岸周围重新分配供水,但许多堤岸已经遭到破坏,水已经被污染。污水被泵入邻近燃料库的防火提,但当有关堤岸完整性的建议改变时,污水必须被泵回防火提。当地的一个变电站被水位上升淹没,不得不进行隔离。

  用于冷却和泡沫生产的总用水中,约22%是通过从防火提抽水回收的。循环水通常用于冷却;清洁水用于泡沫配置。

  由于第三层围堵的可用量很小,所以很大一部分的水和泡沫被排放到当地河道和地下水中。

  大火产生的浓烟覆盖了英格兰南部的大部分地区。然而,高热量释放率和相对较低的风速,导致了在事故的大部分时间里,烟柱都在持续有效地上升;羽流在长距离内没有接地。而几乎所有需要呼吸系统保护的医疗救助人员都参与了响应行动。

  邦斯菲尔德事件对英国及其它大型易燃场所应急准备计划的各个方面都产生了巨大影响。很多基本教训,例如:目前,许多汽油燃料库的安全评估包括重力驱动的蒸汽云延伸至远距离,但在处理液化石油气的场所,对此类事件的认识仍很少。类似地,如Buncefield和随后发生的事件所示,在开放区域发生严重爆炸的可能性,仍然没有被广泛用作安全规划的基础。也许最重要的教训是,我们对大型易燃场所所面临的危险范围的认识严重不足。在一些监管者和行业专家中存在的高度自信,觉得自己对易燃风险有一个完整的工作理解,这是不合理的。这种态度是非常危险的,很可能在未来还会发生类似影响的其它事件。对于那些在控制重大易燃风险方面有利害关系的人来说,公开这一点是一项重要的责任。

  ▲2005年12月15日中午12:52(爆炸后102小时)拍摄的照片(版权所有Chiltern Air支持)。照片显示水位上升-由于持续用水和堤岸渗漏。

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