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以往鑒來(lái)!英國(guó)Milford Haven港Amoco煉油廠78米直徑原油儲(chǔ)罐全液面火災(zāi)救援記錄

眾所周知,美國(guó)Norco Orion煉油廠儲(chǔ)罐火災(zāi)是迄今為止發(fā)生的最大尺寸成品油罐全液面火災(zāi)。大型儲(chǔ)罐全液面火災(zāi)撲救典范!美國(guó)Orion煉油廠汽油儲(chǔ)罐(直徑82m)救援記錄。而在此之前,記錄在案的最大尺寸儲(chǔ)罐火災(zāi)發(fā)生在1983年8月英國(guó)南威爾士Milford Haven港的Amoco煉油廠。與Norco案例不同,Amoco煉油廠事故涉及的罐內(nèi)介質(zhì)不是汽油而是原油,原油儲(chǔ)罐火災(zāi)事故具有沸溢噴濺的風(fēng)險(xiǎn)。

Orion煉油廠事故的成功撲救堪稱(chēng)油罐全液面火災(zāi)事故救援的典范,Amoco煉油廠事故雖然也最終撲救成功,但在其救援處置過(guò)程暴露的諸多問(wèn)題,更值得我們深思!
1983年8月30日,英國(guó)南威爾士Milford Haven港Amoco煉油廠發(fā)生火災(zāi)事故,11號(hào)儲(chǔ)罐著火,大火持續(xù)約60個(gè)小時(shí)后才被撲滅,這是英國(guó)自二戰(zhàn)以來(lái)最大的單個(gè)油罐火災(zāi)事故。所幸該事故未造成嚴(yán)重的人員傷亡。

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煉油廠基本情況 



Amoco煉油廠建成于1973年,到1983年其年產(chǎn)能力已增至500萬(wàn)噸。煉油廠內(nèi)共有67個(gè)儲(chǔ)油罐,發(fā)生火災(zāi)事故的11號(hào)儲(chǔ)罐是一個(gè)單盤(pán)式外浮頂儲(chǔ)罐,浮頂有24個(gè)浮艙。該儲(chǔ)罐直徑78m,高20m,罐容為94110m3,是廠內(nèi)最大的儲(chǔ)罐(當(dāng)時(shí)全歐洲最大的原油儲(chǔ)罐)。

11號(hào)儲(chǔ)罐周邊圍堰高度約20in(5m),面積約16222㎡。該儲(chǔ)罐西側(cè)是一個(gè)餾分油罐區(qū),有6個(gè)固定頂儲(chǔ)罐,單罐罐容為13000m3,距離該儲(chǔ)罐最近(約60米)的609號(hào)罐和610號(hào)罐,分別儲(chǔ)存了4500m3真空瓦斯油和2800m3常壓燃料油。距離該儲(chǔ)罐圍堰北側(cè)防火墻約99米處有一座83m高的火炬。

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事故發(fā)生條件



Amoco煉油廠所處的威爾士沿海地區(qū)狂風(fēng)天氣頻繁,時(shí)常會(huì)造成該廠儲(chǔ)罐浮頂表面出現(xiàn)裂縫,煉油廠會(huì)定期檢查并修復(fù)這些裂縫。事故發(fā)生前幾天,工作人員在例行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)11號(hào)儲(chǔ)罐浮頂上出現(xiàn)2條裂縫,其中1條長(zhǎng)達(dá)28㎝,同時(shí)觀察到浮頂表面有原油滲出。但是在發(fā)現(xiàn)該隱患后的24小時(shí)內(nèi),煉油廠并未采取倒罐措施。事發(fā)當(dāng)日,11號(hào)儲(chǔ)罐內(nèi)存有47000噸輕質(zhì)原油(閃點(diǎn)為38℃)。

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事故基本情況



1983年8月30日上午10時(shí)45分Amoco煉油廠催化裂化器的一臺(tái)壓縮機(jī)發(fā)生故障;10時(shí)50-55分,11號(hào)儲(chǔ)罐罐頂出現(xiàn)火光,一名專(zhuān)職消防員首先發(fā)現(xiàn)了火情并通知了煉油廠消防隊(duì)。

11時(shí)05分,煉油廠消防隊(duì)率先派出4名消防員以及1輛4500gal(17t)泡沫消防車(chē)、1輛32m舉高消防車(chē)和1臺(tái)流量為5000lpm(所有文獻(xiàn)中均是5000gpm,但業(yè)界內(nèi)存有疑問(wèn))的消防炮。為了能夠?qū)⑴菽旌弦簢娚渲凉揄?,消防?duì)將消防炮架設(shè)在舉高消防車(chē)的液壓升降平臺(tái)上。

同時(shí),煉油廠依據(jù)《區(qū)域煉廠互助計(jì)劃》,積極協(xié)調(diào)地方消防救援組織,調(diào)集第二波救援裝備,包括:20臺(tái)泵、5輛舉高消防車(chē)。

由于11號(hào)儲(chǔ)罐未配備固定滅火設(shè)施,浮頂上的裂縫受熱進(jìn)一步擴(kuò)大,導(dǎo)致事故加劇,罐頂火焰高度達(dá)12m,過(guò)火面積達(dá)到50%,著火區(qū)域的密封裝置完全被破壞,使得更多易燃蒸汽出現(xiàn)泄漏。

事故發(fā)生約1個(gè)小時(shí)后,罐頂大火已蔓延至整個(gè)浮頂,形成全液面火災(zāi),現(xiàn)場(chǎng)亟需大量泡沫原液,而前期處置力量攜帶的泡沫原液已消耗殆盡。

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隨著救援工作的持續(xù)進(jìn)行,積聚在11號(hào)儲(chǔ)罐罐頂?shù)?/span>泡沫混合液、消防水和原油越來(lái)越多,初步估算重達(dá)700多噸,導(dǎo)致罐頂浮盤(pán)進(jìn)一步下沉,使得更多的原油涌到了罐頂上方。

因?yàn)?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; background-color: transparent; display: inline; float: none; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; orphans: 2; text-align: justify; text-decoration: none; text-indent: 0px; text-transform: none; -webkit-text-stroke-width: 0px; word-spacing: 0px;">Amoco煉油廠只有63t的泡沫原液儲(chǔ)備,該廠的專(zhuān)職消防隊(duì)已無(wú)法控制儲(chǔ)罐火勢(shì),隨后由趕來(lái)的市政消防隊(duì)承擔(dān)了救援行動(dòng)的指揮工作。

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13時(shí)31分,市政消防隊(duì)指揮人員下達(dá)指令:1.在救援裝備從其他煉廠調(diào)集完成之前,停止罐頂泡沫覆蓋;2.對(duì)于11號(hào)罐罐壁進(jìn)行全方位冷卻。  

15時(shí),參與11號(hào)儲(chǔ)罐救援的人員和裝備已經(jīng)增加到150人、26臺(tái)泵、7輛泡沫消防車(chē)、6輛舉高消防車(chē)和4臺(tái)其它特種裝備。

初步估算,原油的燃燒速率約300t/h,Amoco煉油廠決定對(duì)11號(hào)儲(chǔ)罐及其相鄰的609號(hào)罐和610號(hào)罐采取倒罐措施,轉(zhuǎn)移罐內(nèi)油品,11號(hào)儲(chǔ)罐倒罐速率約1700t/h。在11號(hào)儲(chǔ)罐罐壁受熱膨脹狀態(tài)下將該罐完全倒空似乎不切實(shí)際,而倒空相鄰的兩個(gè)餾分油儲(chǔ)罐則相對(duì)容易一些。

據(jù)計(jì)算,現(xiàn)場(chǎng)需要約45000gal(244,574L)的6%泡沫原液。作為《區(qū)域煉廠互助計(jì)劃》的一部分,Milford Haven港市政消防部門(mén)和其它煉廠提供了額外資源,但泡沫液的短缺仍然是主要問(wèn)題;同時(shí),當(dāng)運(yùn)輸泡沫原液的各種商業(yè)罐車(chē)抵達(dá)時(shí),消防員面對(duì)的是這些泡沫罐車(chē)有許多不同型號(hào)和許多非標(biāo)準(zhǔn)的接頭。現(xiàn)場(chǎng)的消防員在煉油廠內(nèi)盡可能尋找各類(lèi)轉(zhuǎn)接頭并進(jìn)行組裝,最終將泡沫原液加注到泡沫消防車(chē)內(nèi)。隨后,消防人員嘗試使用1臺(tái)消防炮滅火,但最終因?yàn)榕菽┙o強(qiáng)度不足而失敗

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23時(shí)30分(事故火災(zāi)發(fā)生12.5小時(shí)后),火焰瞬間分裂,并引發(fā)溢流(Slop Over),罐內(nèi)油品溢出至罐區(qū)。

◆Slop Over:當(dāng)水或泡沫混合液噴射到燃燒的重?zé)N池上時(shí),燃燒液體的表面會(huì)形成乳化液,并產(chǎn)生蒸汽,導(dǎo)致油品溢流,但并未出現(xiàn)猛烈的噴濺現(xiàn)象

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幾分鐘之后,11號(hào)儲(chǔ)罐毫無(wú)征兆的發(fā)生了第一次"典型的噴濺"(classical boilover),瞬間產(chǎn)生了一個(gè)半徑約90m的巨大火球,火焰整體高度達(dá)到150m。大量滾燙的原油噴涌而出,火勢(shì)蔓延至罐區(qū)內(nèi)。6名消防員在撤退過(guò)程中受輕傷,現(xiàn)場(chǎng)大部分消防裝備被燒毀,消防水帶里的水受高溫后沸騰并引起水帶爆裂,救援行動(dòng)被迫停止。由于11號(hào)儲(chǔ)罐相對(duì)獨(dú)立,距離煉油廠最近的煉化裝置有915米,并且該罐周邊有高達(dá)5m的圍堰,此次噴濺影響程度有限。

◆ Classical Boilover:油罐著火后,火焰向液體油傳熱的同時(shí),油必然也會(huì)向水傳熱,所以沉積在油罐罐底部的水就會(huì)不斷升溫。當(dāng)水溫達(dá)到沸點(diǎn)時(shí),水就會(huì)沸騰。而浮在水面上的油品又處于蒸發(fā)、燃燒階段。因此沸騰的水蒸氣會(huì)帶著蒸發(fā)燃燒的油一起沸騰,這就可能發(fā)生沸溢噴濺,即沸騰的水蒸氣帶著燃燒的油品向空中飛濺。

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8月31日凌晨2時(shí)10分,11號(hào)儲(chǔ)罐發(fā)生了第二次"噴濺"(強(qiáng)度略輕),該罐罐壁和罐底的四個(gè)連接裝置斷開(kāi),燃燒的原油順勢(shì)傾瀉至圍堰內(nèi)。受到熱輻射的影響,緊鄰11號(hào)儲(chǔ)罐的2座餾分油罐罐壁的保溫材料著火。

2小時(shí)之后,其中一個(gè)餾分油罐罐壁變形開(kāi)裂,溢出的油蒸汽被引燃,由于消防隊(duì)預(yù)先對(duì)該罐罐頂及罐壁進(jìn)行了泡沫覆蓋,僅30分鐘內(nèi),火勢(shì)就得到了有效控制并被撲滅。

在隨后的4個(gè)小時(shí),現(xiàn)場(chǎng)救援力量持續(xù)不斷對(duì)11號(hào)儲(chǔ)罐及鄰近儲(chǔ)罐進(jìn)行冷卻。期間,英國(guó)全國(guó)各地向煉油廠增派了大量消防設(shè)備以及泡沫原液。

8月31日8時(shí),所需救援設(shè)備到位,包括67000gal(約305t)泡沫原液。消防隊(duì)決定對(duì)11號(hào)儲(chǔ)罐發(fā)起進(jìn)攻,并同時(shí)對(duì)相鄰餾分油罐噴射泡沫液,以預(yù)防火勢(shì)進(jìn)一步蔓延。

消防隊(duì)從三個(gè)方向開(kāi)始進(jìn)攻,先使用3臺(tái)消防炮控制罐區(qū)流淌火,以便救援力量能夠靠近,并且盡力將流淌火與11號(hào)儲(chǔ)罐分隔開(kāi)來(lái)。隨后,消防隊(duì)布置了4臺(tái)大功率消防炮,對(duì)11號(hào)儲(chǔ)罐同一位置噴射泡沫

9時(shí)15分,11號(hào)儲(chǔ)罐圍堰內(nèi)火勢(shì)開(kāi)始得到有效控制。

14時(shí),11號(hào)儲(chǔ)罐罐區(qū)流淌火被撲滅,并且形成了較好的泡沫覆蓋。

15時(shí)左右,11號(hào)儲(chǔ)罐火勢(shì)開(kāi)始減弱,但是罐頂?shù)呐菽采w層還在因?yàn)闊崃慷粩嗤呓?。此時(shí),儲(chǔ)罐頂部只剩下3個(gè)隱蔽火點(diǎn)。

9月1日凌晨2時(shí),因?yàn)榕菽涸俅魏谋M,而此時(shí)又開(kāi)始刮風(fēng),11儲(chǔ)罐罐頂泡沫覆蓋失效加劇,火勢(shì)再次蔓延至整個(gè)罐頂表面,形成全液面火災(zāi)。

9月1日8時(shí),在泡沫原液得到補(bǔ)充之后,消防隊(duì)再次使用3臺(tái)消防炮重新對(duì)11號(hào)儲(chǔ)罐開(kāi)展進(jìn)攻。另外,現(xiàn)場(chǎng)指揮員還調(diào)集了一臺(tái)吊機(jī),將泡沫炮吊至高點(diǎn)位,增加泡沫覆蓋量。


10時(shí),11號(hào)儲(chǔ)罐火勢(shì)開(kāi)始得到控制。

15時(shí)左右11號(hào)儲(chǔ)罐火焰強(qiáng)度明顯減弱,但是罐壁的高溫使泡沫無(wú)法形成完整覆蓋。消防隊(duì)在隨后的數(shù)個(gè)小時(shí)持續(xù)采取噴射措施,保持泡沫覆蓋,確保不會(huì)發(fā)生復(fù)燃。

此次救援行動(dòng)總共調(diào)集了150名消防員、50臺(tái)泡沫消防車(chē)、44臺(tái)消防泵、6輛舉高消防車(chē)、14輛泡沫供給車(chē)以及66輛商用泡沫罐車(chē)。用時(shí)約60個(gè)小時(shí),消耗765噸泡沫原液(含3%和6%兩種類(lèi)型)。


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事故后果



Amoco煉油廠11號(hào)儲(chǔ)罐被完全燒毀,相鄰的餾分油儲(chǔ)罐嚴(yán)重受損,損失了17800噸原油。估計(jì)這起事故造成的經(jīng)濟(jì)損失約為1000萬(wàn)英鎊。
在第一次“噴濺”發(fā)生時(shí),6名消防員受到輕傷,其中1名送醫(yī)治療。

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事故原因



造成這次事故的因素有兩個(gè):

■ 11號(hào)儲(chǔ)罐原油從罐頂裂縫處滲漏,在浮頂形成易燃蒸汽;

■ 由于催化裂化器的壓縮機(jī)發(fā)生故障,帶火星的焦炭顆粒從83m高的火炬飄落至11號(hào)儲(chǔ)罐罐頂上,從而引燃了罐頂積聚的易燃蒸汽。


滅火救援行動(dòng)中遇到的問(wèn)題:

■ 儲(chǔ)罐未安裝固定滅火裝置(噴淋系統(tǒng),泡沫發(fā)生裝置等),致使火災(zāi)在初期沒(méi)有得到迅速控制,火勢(shì)蔓延。
■ 由于密封圈火災(zāi)是煉油廠在制定事故預(yù)案時(shí)的主要事故場(chǎng)景,因此預(yù)案中所要求的泡沫原液儲(chǔ)量?jī)H夠用于撲救密封圈火災(zāi),使得救援的前12小時(shí)內(nèi),行動(dòng)效率低下。
■ 11號(hào)儲(chǔ)罐罐頂表面積為4778㎡,高20m,導(dǎo)致煉油廠配備的較多消防裝備很難直接打至罐頂。
■ 強(qiáng)烈的熱輻射導(dǎo)致:
    - 消防裝備數(shù)次被燒毀
    - 第一次總攻時(shí)噴射在11號(hào)儲(chǔ)罐罐頂?shù)呐菽采w層失效
    - 在艱難的救援條件下,消防員無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間處于救火前線
■ 11號(hào)儲(chǔ)罐的金屬罐壁破裂變形后,兩次出現(xiàn)若干處隱蔽火點(diǎn),難以接近和撲救,消防員不得不利用煉油廠升降平臺(tái)搭載消防炮來(lái)噴射泡沫。
■ 消防泵和現(xiàn)場(chǎng)的泡沫罐車(chē)之間的接頭不匹配,迫使消防人員在現(xiàn)場(chǎng)重新尋找、組裝一個(gè)新的接頭。
在這次救援行動(dòng)中遇到的這些困難造成儲(chǔ)罐滅火行動(dòng)延遲,導(dǎo)致在油罐中形成熱區(qū),該熱區(qū)逐漸傳遞至油罐底部的排空水層,從而導(dǎo)致沸溢噴濺。


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經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)



煉油廠儲(chǔ)罐浮頂開(kāi)裂和壓縮機(jī)故障等反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題導(dǎo)致的大火,凸顯了企業(yè)在管理和技術(shù)方面的幾個(gè)問(wèn)題:

1. 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)
  • 儲(chǔ)罐上應(yīng)配置固定消防裝置,便于前期開(kāi)展救援行動(dòng)。泡沫發(fā)生器可撲滅密封圈火災(zāi),固定噴淋系統(tǒng)可以防止儲(chǔ)罐的部分變形和卷曲。固定式和移動(dòng)式消防裝備必須與現(xiàn)場(chǎng)的配置型號(hào)相適應(yīng)。
  • 應(yīng)配備足夠的泡沫原液庫(kù)存以應(yīng)對(duì)重大事故,配備適合全液面火災(zāi)的大流量滅火裝置。
  • 考慮到連帶效應(yīng)(cascade effects),應(yīng)進(jìn)行詳盡的風(fēng)險(xiǎn)分析,考慮到各類(lèi)事故發(fā)生的場(chǎng)景(例如,浮頂起火)。
  • Amoco煉油廠位于偏遠(yuǎn)港口,應(yīng)將資源的遠(yuǎn)距離運(yùn)送問(wèn)題編入應(yīng)急預(yù)案中。
  • 應(yīng)針對(duì)性研究大型油品存儲(chǔ)區(qū)域所存在的優(yōu)勢(shì)和不足,包括相應(yīng)的圍堰的面積與容積。
  • 應(yīng)提前考慮、調(diào)整火炬與其它設(shè)施之間的距離,尤其是要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀笄闆r。

2. 現(xiàn)場(chǎng)管理
  • 當(dāng)發(fā)現(xiàn)或檢測(cè)到故障時(shí),要考慮到任何情況惡化所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),并規(guī)劃出面對(duì)或克服危機(jī)的措施,應(yīng)優(yōu)先考慮安排緊急維修作業(yè),而不是等待依據(jù)定期維修計(jì)劃。
  • 應(yīng)根據(jù)火炬使用情況調(diào)整其清理頻率,以避免焦炭顆粒飄落到煉油廠的其它設(shè)施上。
  • 應(yīng)針對(duì)煉油廠在應(yīng)急管理方面的各類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行復(fù)盤(pán),無(wú)論是正面的還是負(fù)面的。


3. 救援行動(dòng)
  • 應(yīng)針對(duì)這種極端事故場(chǎng)景進(jìn)行消防演練,明確規(guī)定救援行動(dòng)中操作人員和公共機(jī)構(gòu)的責(zé)任。
  • 應(yīng)權(quán)衡在資源有限的情況下,開(kāi)展快速救援行動(dòng)與等待外部資源發(fā)動(dòng)大規(guī)模攻擊,兩者之間的利弊。