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英国邦斯菲尔德油库火灾爆炸事故引发的思考

2022-08-05 00:14:58      点击:879
摘要:简述了英国邦斯菲尔德油库火灾爆炸事故的过程,分析了事故原因,指出储罐控制系统故障是导致事故的直接原因,储罐结构设置的不合理和防火堤密封性的失效是造成事故范围扩大的重要因素。概述了我国成品油油库的现状,基于英国邦斯菲尔德油库火灾爆炸事故的教训,提出我国成品油库今后安全工作的重点。

关键词:成品油库;事故;分析;建议

近年来我国经济发展迅速,油品市场竞争日益激烈,特别是我国加入世贸组织后,国内油品市场进一步开放,成品油库作为油品储存及销售的重要环节,在日益激烈的竞争面前发挥出越来越重要的作用。油库作为接收、储存和发放成品油的重要设施,安全生产是关键中的关键。值得指出的是,通过吸取国内外油库重大火灾爆炸事故的教训,不断加强我国油库的安全管理、提高我国油库设备的技术水平是提高我国油库安全生产水平的重要手段。在英国邦斯菲尔德油库火灾爆炸事故过去整整三年和英国政府对该事故的全面调查即将接近尾声之时,依据英国事故调查组近三年来陆续公布的调查结果,再次对油库火灾爆炸事故的原因进行深入剖析,并结合我国油库的实际情况,提出提高我国成品油库安全管理水平的工作建议。
一、事故简介
200512116时许,英国邦斯菲尔德油库的912号储罐正在接收无铅汽油,由于该储罐的计量系统存在故障,液位报警系统未能启动自动联锁以切断进油,导致大量油料从储罐顶部的人孔、通气孔等溢出,溢出的油料受到罐体加强圈、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,储罐周围迅速形成了大量的油气混合物,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,很快整个罐区内迷漫着高浓度的油气混合物,在爆炸前,912号储罐大约有超过300t油料溢出罐外,油气混合物的扩散面积达80000m2,油气混合物最大深度达7m
体积巨大的油气混合物遇到点火源后发生了数次剧烈爆炸,并燃起大火,最剧烈的爆炸冲击波约为700~1000mbar,周围建筑物的结构遭到严重破坏,在距离爆炸点2km处,冲击波降低至7-10mbar,当地房屋的玻璃被震碎。事故发生后,油料燃烧产生的大量烟尘向英国南部和其它地方扩散,在数公里之外即可看到飘散的烟尘。
爆炸引起的大火整整持续了60h,直到1215日大火才被扑灭,共有25台水泵、20台辅助消防车和180名消防队员在事故现场执行灭火和救援任务,灭火工作总共消耗了786,000L泡沫原液和68,000,000L(53,000,000L清洁水和15,000,000L循环水)。
英国邦斯菲尔德油库火灾爆炸事故是欧洲迄今为止最大的一次工业火灾爆炸事故,当时油库中汽油、柴油和航空煤油的储备量是3500xlO4L,火灾共烧毁大型储罐20余座,受伤43人,无人员死亡,事故造成直接经济损失2.5亿英镑(约合35亿人民币)。此次火灾事故给油库周围环境、商业和居民生活造成了极大的影响。

为了探究此次火灾爆炸事故背后的隐患,英国专门成立了重大事故调查委员会对此次事故进行了历时3年的全面深入调查。事故调查组从200512月到200811月陆续公布了8份调查报告、4份建议书及有关简讯等材料,其内容涉及储罐罐体设计与运行控制、储罐区设计、防火堤设计、油库风险评价、事故应急响应、油气爆炸机理、油库及周边土地规划、重大危险源周围的社会风险控制等。同时,英国重大灾害事故控制职能机构还专门成立了邦斯菲尔德油库标准规范工作组。该工作组以邦斯菲尔德油库火灾事故为例,深入调查和研究此次事故原因和油库可能存在的隐患,最终制定了成品油油库的设计、运行、管理规范和应急措施,英国政府职能部门要求将这些修改后的标准规范在英国100多个相关油库推广实施,并限期整改,限定所有整改工作最迟于2008年年底前完成,从根本上杜绝类似恶性事故的发生。
邦斯菲尔德油库标准规范工作组在200811月解散后,相关的研究工作将由英国石油化工过程标准领导小组继续深入进行,期望通过对邦斯菲尔德油库特大火灾爆炸事故的研究,全面提高英国成品油油库的安全技术和风险管理水平,确保油库的安全运行。
二、事故原因分析
英国邦斯菲尔德油库的火灾爆炸事故尽管未造成重大环境污染和人员死亡,但是给油库自身带来了毁灭性的打击,给周围地区的商业活动和居民生活造成了严重影响。通过对库区和周围环境的调查分析,邦斯菲尔德油库火灾事故暴露出如下几个比较突出的安全问题:
(1)储罐罐体的结构设计不合理。
邦斯菲尔德油库的溢油储罐能迅速在整个罐区形成大范围的高浓度油气混合物,这与立式储罐的结构设置有密切关系。如图1所示,该储罐顶部设有边缘板,使得溢出的油料不能沿罐壁缓慢流下,而是油料与罐体分离,倾泻而下。罐体中间还设有凸出的加强圈,使得下落的部分油料与加强圈直接碰撞,强大的撞击力强化了流体的破碎,破碎的液滴在储罐周围形成了体积更大的油气混合物。

(2)储罐的监控系统失效。
邦斯菲尔德油库储罐的液位超高报警系统和储罐计量系统连接在一起,液位超高报警系统通过储罐计量系统来获取液位超高的信息,912号储罐的自动计量系统在储罐收油过程发生故障,随着储罐液位的升高,液位指示却停止在储罐的2/3液位处,不能正常指示储罐的液位变化。因此,在储罐液位超高后,报警系统未能正常启动,最终导致储罐溢油,这是导致此次事故的直接原因。
(3)防火堤的密闭性不良。
溢油储罐发生爆炸火灾事故后,防火堤墙体的连接处和管道与墙面的穿越处出现多处泄漏点,主要原因是防火堤的连接处和穿越处的密封剂在火焰长时间烘烤下熔化,致使防火堤的墙体出现裂缝(如图2所示),同时,防火堤的地面也出现了多处渗漏点,导致防火堤内大量的油料和泡沫液流失到堤外,大量污染物还渗人到了地下,大大扩大了库区的污染范围。

(4)应急预案低估库区火灾风险。
邦斯菲尔德油库在编制应急预案时,认为油库的最大火灾风险是防火堤内形成池火,未充分认识到大面积油料蒸气云爆炸的潜在后果;英国油库(如邦斯菲尔德油库)管理者认为汽车罐车装卸站台油料泄漏蒸发形成蒸气云的风险远高于储罐泄漏形成油料蒸气云的风险。因此,在编制储罐区应急预案时,未对储罐泄漏形成油料蒸气云的火灾爆炸风险予以足够重视。


三、我国油库的概况


目前,我国很多油库存在设备陈旧落后,自动化程度不高,人员编制过多,工作效率低,管理和工作制度不严格等诸多问题。我国的油库罐区自动化监控与国外相比,总体水平较低,许多罐区数据还主要依靠人工测量、读取和录入;工艺生产很多还是人工开阀、手动控泵。系统不仅存在监控不及时、人为误差大,还有随意性强、可靠性低等缺点。要提高油库的自动化管理水平,提高工作效率,降低油库运营成本,使油库适应市场竞争的要求,就必须对油库进行自动化系统改造。


通过广泛的现场调研了解到,现在我国很多成品油库在付油和卸油过程中油气挥发严重,仅少数油库安装了油气回收系统,但从实际应用情况看,油气回收装置因工艺过程复杂、运行和维护费用较高等客观原因,利用效率偏低;各地区油库的设计和建设缺乏统一的标准,在设备选型、运行工艺、管理流程等方面存在较大地区性差异;很多油库在付油过程中存在由于油罐和付油平台高差、输油管路阀门开启关闭、泵的停机和转速改变等因素造成水击现象,这在一定程度上影响了油库设备的安全运行。
另外,我国油库的防火堤大都是混凝土和砖石结构,结构强度低于粘土构建的防火堤,而且墙面存在裂缝现象较多(如图3所示),管线穿越防火堤墙面的现象也很普遍。提高油库防火堤的密封性对于保证油库的安全至关重要。


四、建议


英国油库爆炸引起了世界各国石油化工业内人士尤其是油库行业的高度关注,邦斯菲尔德油库火灾爆炸事件也为我国的油库安全敲响了警钟,应将邦斯菲尔德油库的火灾爆炸事故作为一面安全教育的镜子,深刻反省我国成品油库存在的安全问题,进一步提高我国成品油库安全技术和风险管理的水平。通过对邦斯菲尔德油库火灾爆炸事故的调查和对我国油库现状的分析,认为我国的成品油库应重点开展如下几方面工作:
(1)加强储罐结构的安全设计。
油料从罐顶溢出比从罐底和罐外的管线泄漏更容易形成体积巨大的油气化合物,其重要原因是罐顶的溢油容易造成油料的瀑布式倾泻,这大大强化了油料的挥发,使得油气混合物的体积明显增大。避免罐顶溢油形成瀑布式倾泻的关键是改变罐顶溢流导流装置的设计,使得溢出的油料在罐顶导流装置的引导下安全输送到防火堤或其它容器内,避免油料液滴飞溅。
(2)确保防火堤的密闭性。
防火堤是设置在储罐周围、避免储罐溢出的油料流失的围堤,其密闭性主要以防火堤墙的强度、墙面与墙面的连接、墙面与地面的连接、管道穿越墙面的连接以及防火堤内地面的密闭性有关。其中防火堤墙面与墙面的连接处、墙面与地面的连接处、管道穿越墙面的连接处密封程度是影响防火堤密闭性的主要因素。这些连接处应采用有效的密封方式,如墙面连接处内衬钢板、采用耐火密封剂等,确保在火灾状态下防火堤能保持良好的密封。
(3)定期检查和测试储罐的控制系统及罐区的可燃气报警系统。
储罐的控制系统主要有计量系统、液位报警系统,这两个控制系统应相互独立,采用独立的电源和控制系统。可燃气报警系统主要设置在防火堤内,应定期对这三个监控系统进行测试,确保其保持良好的工作状态。
另外,现在的液位报警系统都是设置在罐内,不利于日常检查和维护,开发设置在罐外的液位报警系统是提高储罐监控系统稳定性的有效途径。
(4)准确设定储罐的安全液位和报警液位。
科学确定储罐的最高液位(溢油液位)和额定液位,合理设置高液位报警和高高液位报警的液位,保证各个报警液位与应急响应时间密切配合,并将高高液位报警与远程控制切断阀门(ROSOVS)建立联锁控制,在溢油前能迅速切断储罐的进油阀门。
(5)设置防火堤导流装置。
储罐溢油后,防火堤内将积聚大量的油料。为了避免发生池火和油料溢出防火堤,在防火堤内应设置导流装置,将堤内积聚的油料安全可控的引流至罐区远处的存液池或其它容器,以防发生群罐火灾、库区大面积流淌火等特大火灾事故。



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