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对七起液化石油气燃爆事故的经验教训分析题「事故教训总结」

时间:2022-11-22 12:29:12来源:搜狐

今天带来对七起液化石油气燃爆事故的经验教训分析题「事故教训总结」,关于对七起液化石油气燃爆事故的经验教训分析题「事故教训总结」很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

李政禹

摘要:欧盟公众防护与安全研究所编制发布的《化学事故预防与准备经验教训简报》针对欧洲重大事故报告系统以及其他事故信息源中收集的化学事故报告案例,向行业企业经营者和政府监管部门提供了关于典型化学事故经验教训总结分析。

2019年第14期简报《涉及液化石油气事故的经验教训》概述了国外七起液化石油气燃爆事故的经过和原因、重要发现和经验教训以及对燃爆事故的统计分析结果。

现将该文中文编译稿发布在今日头条个人公众号《李论化学品管理》上,供国内关注化学品事故应急响应与管理读者阅读参考。

一、典型化学事故及其经验教训事故1:铸造企业丙烷槽罐卡车发生燃爆事故

(1)事件经过

一名司机正在驾驶油罐车将11000加仑(41.6m3)液体丙烷转运到一家金属铸造企业,准备罐装到两个30000加仑固定散装储罐中。两个固定储罐通过液体和蒸气传输管线相互连接,以便允许物料在储罐之间输送和/或同时进行灌装。

根据法规规定,每个储罐顶部都设置了减压装置。当油罐车抵达该工厂后发现,液体输送管线上的接头管件已与输送软管分离开,在卸载物料前需要进行修复就位。

该司机和三名铸造厂工人尝试进行了修复,但他们之中没有一个人接受过维修高压管线的特定培训。

据调查发现,维修现场使用的物件包括几个未经评定就用于高压设备的软管夹钳和别针。这些维修作业未能激活用于从槽罐车向储罐加压输送物料的动力输出装置(Power Take Off unit)。

安全摄像头视频清楚地显示,该驾驶员将修理过的软管钩挂在槽罐卡车上,就启动了动力输送装置,然后走向固定储罐,开启了储罐进口总管的截止阀。

该槽罐卡车很快被高挥发性丙烷蒸气云包围。这些蒸气扩散进入该铸造厂,并且在34秒钟之后被该厂内的电炉引燃,引发了初始火灾和闪光爆炸。

(2)重要发现

在将液体丙烷从槽罐车转移输送到固定储罐时,使用了两根单独的耐压软管完成物料输送转移作业。第一根软管用于输送液体丙烷,而第二根软管用于将丙烷蒸气返送回到该槽罐卡车中。

每根软管压力额定值至少为 1700 磅/平方英寸(PSI),并且配有设计用于抗耐腐蚀性或侵蚀性影响的配件。

不幸的是,在该次事故中仓促完成的维修作业使用了未经评定是否适用于液化石油气输送的不耐压连接软管,替换了原来的连接软管。

此外,在完成组装后,没有对修复使用的软管进行测试,以确保在正常使用条件下其不会发生泄漏。

所有危险物品(包括丙烷)运输和处理都受到危险货物运输法规的管制。该法规要求所有运输车辆的驾驶员每3年需要接受一次严格培训和资质认证。

该事故所有证据表明,在这次事故发生时,该驾驶员资质证明是最新和有效的。此外,没有关于该驾驶员或者其机动车辆违规的报告。

导致该事故的一系列因素是该槽罐车上内部液体关闭阀门发生了故障。位于运输货物槽罐内部的该阀门设计上参照预设的安全流量,用于监控物料流实际流速。如按照设计要求,在发生槽罐破裂或管道破裂时,在无人工干预情况下该阀门应当20秒钟之内自动关闭。

另一个安全装置是一个受热激活的阀门,在温度达到250℉(121℃)时,也应该关闭以切断燃料的供给。这些故障使得易燃丙烷能够给火灾提供燃料,导致大约7分钟后沸腾液体扩展蒸气而爆炸。

事故调查报告指出,在受压情况下,该阀门尼龙活塞缺乏足够动力推动泄压杆。报告结论认为,在内部阀门的选配上,应急安全装置的选择没有考虑纳入适当的安全系数。

该调查报告没有指明,谁应当对软管的维修作业负有法律责任,是企业场地或者操作人员。

(3)经验教训

下列违反程序规程的行为导致了该事故,包括:

——使用未对未经评定是否适合输送液化石油气,且不能承受压力的软管进行连接。

——对维修组装后的软管未进行测试,以确保其在正常使用下不会出现泄漏。

——针对物料装载作业中断时如何进行操作,未对现场操作人员进行充分的培训。

——参与丙烷输送系统维修的作业人员没有获得必要的从业资质。

——没有配置具有遥控功能的阻断关闭阀门,以防止液化石油气从连接管线和软管附近管道中不受控制地排放。

许多决定或行动都是由一名据说在丙烷系统操作和装卸方面接受过高级培训的槽罐车驾驶员做出或鼓动做出的。企业现场的员工没有对这些决定提出质疑,且有意地参与了修复作业和随后重新启动装卸作业过程。

这些行动表明,液化石油气供应商和现场操作人员的安全文化,特别是沟通方面存在着失误。对液化石油气槽罐车驾驶员的培训应当使他们清楚地认识到不遵守维修设备和更换零部件的适当程序规程,可能会造成的安全后果。司机人员应该积极主动地不违反这些规则,即使会耽搁其按时交货的目标。

该企业场地有责任告知与丙烷系统打交道的人员,在发生异常情况和事件时,如液化石油气设备出现故障需要管理层参与时,应当如何应对的方法。液化石油气安全的基本规则应当张贴在油储罐附近,以避免可能引发事故的严重错误。

此外,在本事故案例中液体关闭阀门和热激活阀门没有按需要发挥作用。作为该设备所有者场地应当负责液化石油气设备安全控制的完整性,这些控制装置应当适当进行设计,并按要求进行测试和维护。

正如本文事故5案例所示,对于仅作为燃料使用的液化石油气的经营和处理场所,保持对液化石油气安全风险的充分认识可能面临着更高的挑战。尽管如此,该经营场地必须遵守与液化石油气系统相关的现行标准、规范以及维理、测试和更换设备与设备控制的程序。

他们还应当确保向其员工和分包商传达这些规定规则,提供适当的指示标牌和作业辅助工具(例如,核查表),以及对所有维护液化石油气安全的相关人员,包括与操作、维护、基础设施、采购、建筑物、公用事业、设备清单等相关人员和管理人员提供常规培训。

事故2:液化石油气储罐丙烷泄漏引发火灾事故

(1)事件经过

在下午14点45分左右,一家液化石油气存储设施(容积为 1250 m3)的三个堆垛放置的储罐(容积为2× 500 m3 1 × 250 m3)中的一台机泵清洗阀门发生了丙烷泄漏。 丙烷气体(压力为7 bar)(注:1 bar= 0.1Mpa)垂直向上喷射6至8m高度,在不到5秒时间内被引燃。该中心负责人从办公室内看到火情后,启动了外部紧急停车装置,关闭了储罐底阀门和隔断阀门。

在14时50分,该企业启动了内部应急预案并向外部应急响应机构报警。该企业还启动了可提供消防设备的邻近石油公司的互助协议。仓库人员以及接到报警后10分钟赶到的消防队员使用了高压水枪等喷水,冷却附近的管道和泵表设施。

燃着的丙烷气体持续释放了35分钟(关闭阀门后在长20m,直径250mm的管道中残存气体的燃烧时间)。火灾被扑灭后,机泵清洗阀门被手动关闭。在15点40分,企业终止了内部应急计划运行。该事故未造成人员伤亡。消防冷却水被收容在场地内。估计丙烷气体的泄漏量为350kg。

(2)重要发现

事故发生前不久,曾使用该机泵大约10分钟给一辆小型散装卡车装载。 在同一区域,一家承包商的3名工人正在进行喷涂该机泵管道的准备工作。准备工作分两个阶段:安装塑料罩盖以保护不喷涂的部件 (例如泵、泵上方的火焰探测器、紧急制动按钮等)以及使用空气压缩机连接软管吹扫清洁要喷涂的表面。

该承包商的一名工人在未遵守工作指令说明的情况下,爬上机泵上方管道进行高空作业,"吹扫"机泵上方的灰尘。他用脚不小心踩到净化阀门并使其转动了1/4圈,导致液化石油气释放和被引燃。静电释放可能是引燃火源。塑料防护罩盖不适合在具有爆炸性大气氛围的区域使用。

(3)经验教训

该事故的发生显而易见存在以下安全问题:

——当该机泵准备涂漆时,另一组人员正在使用泵进行装载作业。目前还不清楚两个工作团队(装载作业组和喷涂作业组)是否知道对方的存在,以及他们的作业行为是否经过主管人员的协调和监督。

同样,在液化石油气输送机泵仍在运行中进行维修作业不是一种良好的实践做法。虽然该维护作业仅涉及到设备的表面,但其相互影响会产生异常情况,可能导致不可预知的严重后果。液化石油气系统的维护作业通常分隔单独进行,以尽量减少来自附近或连接相关操作作业的干扰。

——该分包商的工人攀爬上安全储罐的行为显然违反了作业操作规程。攀爬到储罐上会由于损坏、脱落或松动设备控制或者其他方式引发设计压力(通过水压试验)的故障,最终可能造成意外泄漏释放。

该分包商负责雇用熟悉了解液化石油气系统作业安全规则的合格工人。现场经理应当要求通过认证或相关措施考核验证作业人员的胜任能力,并及时进行更新。

除了事先验证核实之外,还应当制定在岗作业监控相关的协议,以检查作业人员正确地遵循作业指令说明和安全规程程序。

——该分包商使用塑料防护罩盖似乎违反了现行法律规定。不仅造成阀门不能关闭和不抗静电,因而不适合在不能关闭时,通过激活气动系统阻抑爆炸性物料情况使用。

与事故案例 1 一样,该事故再次突显了经营者执行相关协议,确保场地液化石油气系统涉及的第三方能够安全地开展作业活动的重要性。

事故3:受地震影响引发液化石油气储罐塌陷和爆炸事故

(1)事件经过

2011年3月11日14时46分(日本标准时间),日本列岛东部发生了里氏9.0级海底特大地震,震中位于日本东北地区奥希卡半岛(the Oshika Peninsula of Tohoku region)以东约70km处,震源深度离海平面大约30km。在拉瓦特府(lwate prefecture)的地震引发了强烈海啸高达40.5m,向内陆传播了10km。

图1 日本科斯莫炼油厂的爆炸事故( 2011年3月11日)

在14时46分地震主冲击波期间,该炼油厂记录的地面加速度峰值114cm/sec2。 由于维护原因,该工业联合企业储罐区的一台液化石油气储罐装满了水,其在地震地面强烈运动冲击下受到了损坏。在15时15分,记录到余震强度为99cm/sec2。

该储罐支腿架在地震冲击下无法幸存,在 15时20分左右整个储罐发生了坍塌。随后储罐连接的邻近管道断裂,导致液化石油气的泄漏释放。在15时47分左右,液化石油气起火引发了一系列爆炸。火灾于 2011年3月21日10时10分被完全扑灭。

液化石油气储罐泄漏出的蒸气云飘向邻近(距离100至150m远)的一家石油化工公司,引发了第二场火灾。该炼油厂液化石油气设备先被引燃,操作室被烧毁。炼油厂大火产生的辐射热又引发了附近另一家化工公司的火灾 ,一座仓库被烧毁。

液化石油气储罐的爆炸导致大量金属碎片抛射至空中,有些碎片在6.2km远处被发现。在燃烧的液化石油气储罐周围方圆700m范围内,包括1100多名社区居民被要求疏散8个小时。

邻近石油化工公司的沥青储罐损坏又导致沥青释放进入海洋中(后来报道已完全恢复)。该石化公司的三名消防队员和三名员工受到伤害。

(2)重要发现

该工业联合体企业液化石油气储存场区域共有17个储罐。在维护期间储罐中都装满了水,以检查设备是否能承受设计压力(通过水压试验),这种检查做法通常需要在 2至3 天内完成。3月11日,第364号储罐处于蓄水12天状态。

此外,在地震发生之前,确认发现有一根供应空气以激活紧急关闭阀门的软管存在漏气现象。作为一项临时性措施,该阀门被切换至开启状态,直至软管被修复为止。这意味着阀门的紧急关闭功能已被禁用。在通过手动将紧急阀门转换到"打开"位置时,操作人员违反了现行法律的规定。

不仅通过激活气动系统未能关闭阀门,而且在发生火灾时,也无法通过熔断气动系统软管来关闭阀门,而该软管是为气动操作阀门设置的一个安全功能。

不幸的是,在地震发生时该紧急关闭阀门保持在打开状态。 第一次地震发生后,第364号液化石油气储罐的制动受到一些损坏,因为该储罐专门设计用于储存液化石油气,而不是临时性蓄水的,水的重量为液化石油气的1.8倍。

在14时46分主震发生后进行的目视检查中,未能发现储罐的损坏情况。操作人员很难在这样短时间内对直径20m,容量为2000加仑储罐进行目视检查。

在15时15分又发生了余震。紧急关闭控制阀门仍然未被关闭,因为操作人员错误地认为储罐完整性没有受到损害。

在15时20分,储罐的双腿出现故障,且整个储罐坍塌。坍塌的储罐损坏了邻近的管道并引发了液化石油气的释放。

(3) 经验教训

使用加压设备是一项危险作业活动,经营处理液化石油气公司员工必须自上而下加强这种意识。保持维护液化石油气设备的机械完整性要优于公司的任何其他业务目标,因为液化石油气作业活动任何环节的故障都可能导致严重事故,甚至造成人员伤亡。

未能修复泄漏的紧急关闭阀门造成了将火势延伸到所有已腾空储罐的灾难性后果。在该起事故中,违反法律规定和推迟重大维修的决定给该地区工人和居民带来巨大风险,并造成了数以百万计的财产损失。

在盛装水时,该储罐的设计不能抵御强烈地震,因而造成储罐毁损并引发灾难性事故后果。液化石油气储罐容易受到自然灾害,包括地震、狂风、飓风和洪水的影响。

维护作业可能会增加液化石油气系统的脆弱性,因为它们处于异常操作状态。出于维护目的,防护性功能有时可能会暂时禁用。因此,在维护任务中将自然灾害纳入任务的风险分析应该是一种常规惯常做法,以确保及时采取适当控制措施,尽量减少自然灾害损坏设备的可能性。

事故4:地下金属管道腐蚀引发液化石油气释放火灾事故

(1)事件经过

2004年5月11日星期二中午时分,一家塑料生产企业生产设施发生爆炸,导致车间主建筑物倒塌,造成9人死亡,45人受重伤或者面临死亡风险。

调查证实,该爆炸事件是由于建筑物地下室空间区域形成的爆炸性氛围引燃的。爆炸产生的超高压冲击波导致车间建筑物倒塌。

(2)重要发现

爆炸直接原因是由于液化石油气从靠近大楼南墙裂开的右拐角弯道上严重腐蚀的地下管道中逃逸出,然后石油气体进入大楼西端的地下室,积聚到空气中形成爆炸混合物并引燃造成的。

使用示踪气体测试表明,有一条路径穿过了地下室墙壁,允许管道泄漏的液化石油气进入到大楼的地下室。

在挖掘该管道时,发现30年以前院落地面水平曾被抬高, 发生泄漏主管道的部分管道被松散的填充材料包裹着。在坚硬的表面之下,有一块巨大混凝土盖板放置在转弯进入大楼的管道上面。最后弯道的主要泄漏点是由于混凝土盖板的重量加剧了外部腐蚀而引起的 。

对泄漏管道进一步检查发现,与液化石油气储罐相连的钢管道最初为镀锌管道,并没有采取其他的防腐保护措施。

其拧紧的可塑性铁配件、直接耦合件、弯头和肘部连接的长管道,除了储罐端之外都没有镀锌,也没有采取其他防腐蚀措施。此外,长管道和配件都已被严重腐蚀,管道壁整体厚度明显降低。

在20世纪80年代,英国健康和安全主管当局曾提出了一项建议,要求检查掩埋的地下管道状况,但这项建议从未得到贯彻执行。

此外,在事故发生前,两家液化石油气供应公司曾多次为液化石油气罐提供罐装服务。两家公司都以为其客户已经履行了地下服务管道任何管段相关的责任并且该管道处于安全状态。

(3)经验教训

事故调查全面说明了该事故中应当吸取的教训。 提出的整改建议主要集中在两个方面:

——设计、安装和维护安全实践规范,始终确保液化石油气管道的完整性,以及

——在该系统整个寿命周期中,从事系统的设计、安装、运行和定期供应燃料的所有主要当事方都必须建立明确的规则和问责制,以确保该管道工程的完整性。

该调查的建议随后公布在英国健康和安全管理局(the UK Health and Safety Executive)在事故后发布的液化石油气指南中。详情可以查询《关于在小型商业和工业散装设施中液化石油气安全使用指南》(网址: http://www.hse.gov.uk/gas/lpg/safeuse.htm)。

该指南建议的要点如下:

——地下金属管道腐蚀在建筑物附近最为常见,因为通常由于雨水的径流,离建筑物最近土壤中有较大的水分。液化石油气管道不应当安装设置在地下室或露天孔洞中,而如果其中存在液化石油气管道,应进行风险评估。

液化石油气流动将追踪最简单的路径,并聚集在最低点位置。液化石油气可以渗透到地下的结构之中。

——履行液化石油气安全责任需要提供完整的原始记录,包括设备配置、维护作业和检测结果。设备的变更以及设备所在的环境应当作为潜在风险进行管理并记录在案。

在本事故中,主要泄漏点被确定为液化石油气管道的提升器(将液化石油气蒸气从散装储罐输送到建筑物的管道)早在30 年前提升地面板时就被埋在硬芯混凝土硬架之下。提升地面高度是一项重大变更,其对液化石油气管道状况的影响既未被承认,也未加以管理。

——在正常情况下,液化石油气安全的主要责任由用户承担。正是使用者给这块场地引来了高挥发性的危险气体。如果其他事故案例比较复杂,例如涉及到多方的责任,其责任也不应当过于复杂。所有当事方都应当根据其所有权,了解自己法律权利和义务的性质和程度。

——尽管液化石油气使用者负有主要责任,但液化石油气供应商应当采取定期检查和检测所有管道的策略。液化石油气供应商通常拥有液化石油气方面专业知识和经验,在支持其客户确保液化石油气安全方面应维持正式角色,为液化石油气系统安全性和可靠性提供了必要的帮助。

事故5:槽罐车卸料时发生丙烷泄漏事故

(1)事件经过

一家液化石油气储存场地在早上7时45分正在给一油罐车卸载液化石油气时 ,机泵管理员目视发现,该卸载设施的蒸气收集臂输送头处不断释放出液化石油气体,于是他们停止了卸载作业。

在对该装置进行快速检查,且没有查明其原因后,该机泵管理员触发了转运站紧急停车按钮。 所有的自动阀门都被关闭,压缩机停止了运转, 油罐车站台使用洒水器喷水处理。他还要求司机看管好其油罐车。

尽管如此,通过蒸气回收臂输送头处的泄漏现象仍然存在。机泵管理员和仓库经理检测了现场泄漏气体的浓度。

通过移动式探测器在站台边缘处测量发现,气体爆炸极限下限值(LEL)为最高 3%,并且通过现场原位传感器探测到槽罐车尾部处气体爆炸极限下限值为 20% 。

仓库经理要求司机堵塞封路。在经过一系列检查核实之后,他注意到液化石油气槽罐车的手动阀门和底部阀门没有被关闭。液化石油气泄漏情况在8时15分终止。

(2)重要发现

该事故的原因是一个手动自关式清除阀门(通过一根弹簧可自动返回关闭位置)出现了故障。该阀门的故障与阀体上控制轴脱钩有关,而出现这种故障与轴体磨损相关。在重新进行卸载作业时,通过蒸气回收软管和输送头将液化石油气产品卸载。

泄漏持续30分钟时间是由于槽罐车司机违反相关程序,关闭了槽罐卡车的紧急关闭阀门造成的。虽然在年度安全培训期间,向驾驶员解释说明了安全操作规程,但操作程序说明非常笼统,很容易被误解。

(3)经验教训

参见事故7相关部分。

事故6:一家石油炼厂液化石油气泄漏闪燃事故

(1)事件经过

一家液化石油气运输公司的司机在装载油罐车时,受到严重烧伤并最终死亡。该液化石油气公路油罐车通过一个联合装载臂与装载装置相连接。

装载作业是以"喷雾装载"(under "spray loading")方式进行的。在装载过程中,使用机泵将液化石油气通过脚端阀门,以气相形式输送入槽罐车罐体。未发生蒸气相交换过程。

在装载大约15t液化石油气之后,装载臂与槽罐车之间连接管在螺纹耦合处自动分离断开。

这一装载操作方式导致液化石油气的释放,被引燃并且火焰吞噬了司机身体。几天后该司机因伤势严重而死亡。将螺纹联结处分离的力量足以将装载臂向后推进,直至其与装载站台相撞停止。

这就导致启动了"拉开"快速释放联结,并停止炼油厂输送来液化石油气的流动。大火融化了油罐车脚阀的气动软管,关闭了气动阀门,阻止了槽罐车释放液化石油气。估计液化石油气释放量大约为20L(约10kg)。

(2)重要发现

事故发生后的调查表明,液化石油气释放的原因是螺纹耦合处出现故障。仔细观察后发现,3¼"的英制梯形螺纹(ACME螺纹)的耦合处磨损严重。梯形螺纹环横截面磨损更严重,其缩小变形为三角形状。公路槽罐车的配件被磨损呈圆锥形状。

因此,这种联接状况极其不稳定。这就意味着,即使是振动或装载臂的轻微移动也足以使其连接发生故障。

在螺纹环上还发现有使用锤子敲击凸耳,以拧紧耦合联结造成变形的清晰可见痕迹。

(3)经验教训

锤击以拧紧耦合处是一个常见做法。但是,锤击具有多种的影响,包括螺纹可能因过度拧紧而磨损或者环形可能变成椭圆形。在装卸站附近地面上发现了一个用于拧紧耦合处的扳手,因而此事故中驾驶员通过锤击来拧紧耦合处,很可能会使其拧紧效果大打折扣。

事故发生后,对该辖区范围内所有液化石油气分销商容量在15t以上的液化石油气储罐、其他液化石油气储罐以及液化石油气公路槽罐车进行了检查,以便识别确定所有"有损坏风险"的耦合件和配件。

在所检查液化石油气储罐配件的 ACME螺纹上,未发现有严重磨损情况。只有少数个别情况发现有轻微磨损。在这种情况下,作为一项预防性措施要求其经营者对这些组配件进行了替换。

据报道,有些经营者接到液化石油气供应商的通知,并作为预防性措施更换了其装置中的相关配件后,却未能说明已更换的配件是否存在过度磨损的迹象。

在少数情况下,尽管螺纹本身没有出现损坏迹象,但可以在耦合处螺纹环上识别出被锤击的迹象。因而,要求经营者必须确保将来不再沿用过去的使用锤子锤击拧紧耦合处的做法。


事故7:货运船舶靠岸卸载时发生液化石油气泄漏事故

(1)事件经过

一家货运码头企业安装在西部的一根14英寸进口管道上的4英寸圆盘发生爆裂,导致163t丙烷液化石油气释放到储罐集中区域。

(2)重要发现

在该泄漏释放开始前的某一未知时间,在西部的进口管线上该爆裂圆盘是在例行船舶到岸卸货时发生的破裂。没有证据表明,该排放管线内的压力过大,因为泵输送速率和压力都处在规定限值以内。

然而,现场发现了两个爆裂圆盘,在两条进口管线上各有一个。该爆裂圆盘没有列入该场地预防性维护计划之中,且有证据表明这些圆盘已经使用11年以上没有进行过更换。

据认为,爆裂圆盘很可能由于疲劳使用而出现故障。经爆裂圆盘制造商证实,这类圆盘现已经陈旧过时,他们建议每年进行圆盘更换。

(3)事故5、事故6和事故7的共同经验教训

设备故障是液化石油气意外释放的常见原因。欧盟联合研究中心的研究表明,在74 起液化石油气泄漏释放事故中,有22%的事故与设备腐蚀或磨损有关。

这些腐蚀或磨损损害了液化石油气储罐或者连接设备的功能 。在许多事故案例中似乎都没有遵守关于检查频率的规范要求,或者自投入使用以来,从未进行过检查 。

液化石油气设备通常 由政府部门或行业标准要求建立了高度标准化和高检测频率要求。 液化石油气储罐经营者和使用者应当熟知这些规范要求,并建立和执行了相应的检查和维护计划。

同样,液化石油气系统的每个单元都有预期的使用寿命,通常由其制造商传达该信息。应当根据这些指示说明来制定和实施更换计划。

据了解,可能未提供这些文件档案,但预计在这种情况下,经营者应当在制定基于风险的检查计划中解决这个问题。

在前述事故案例中已经强调过需要加强培训和提高认识,事故案例5和事故6再次强调了培训的必要性,这种培训对于作业人员在任何情况下都能够安全地履行其职责具有充分特定性和严格性。

二、对液化石油气事故的综合分析1、事故的共同特点

液化石油气行业是石油和天然气工业长期以来建立的子行业,在全球有众多的参与者。尽管液化石油气行业具有多年发展经验,但其事故仍然时有发生。

近年来液化石油气产量持平,但是2007年以来欧盟液化石油气消费量增加了一倍以上。许多专家认为,未来十年里欧盟对液化石油气的需求将继续稳步增长。

目前,欧盟颁布的《关于预防危险物质重大事故危害的指令(2012/18/EU)(简称塞维索指令III)》监管至少700个液化石油气生产、储存或销售场地以及生产液化石油气(主要是炼油厂)或者作为原料使用的重大危险源场地。

此外,根据欧盟成员国调查,在欧盟和欧洲经济区内至少建有11000家液化石油气设施。事故的历史证据表明,这些场地也发生过严重事故,常常会对附近企业和社区居民产生连锁影响。

多年来,液化石油气行业已采取实施许多预防性措施,以改善设施安全功能,降低事故风险。欧盟还制定颁布了一系列标准规范,以确保液化石油气的安全并发布了适用于液化石油气储罐的设计、安装和操作的关于加压设备和爆炸性氛围相关的指令。

事实上,液化石油气作业的风险在很大程度上是众所周知的,为应对这些风险而设计的设备与控制装置也变得越来越复杂和有效。

为了预防和减轻液化石油气事故,需要考虑采取的控制措施通常应当包括:

——收容(Containment),即确保适当设计密闭收容性标准,并在运行过程中保持其完整性;

——分开隔离(Separation),即储罐的位置和布局,以预防人员和财产受到伤害;

—— 通风(Ventilation),在发生泄漏或释放后将释放的易燃蒸气快速加以扩散;

—— 控制引燃火源(Control of ignition sources),由于正常操作期间或由于事故释放时存在爆炸性氛围风险,应当控制引燃火源;

——减压阀(Pressure relief valve),在操作过程中超过压力上限值时,降低缓解压力;

——流量控制阀(Flow control valves),释放或阻止其流到储罐的各个开口端,并设置安全阀门有助于保持储罐中的稳定条件;

——监测设备(Monitoring equipment),显示供给输送物料的压力、温度和体积(液位水平)读数;

——检测设备(Detection equipment),检测易燃蒸气的存在,有时与报警器或自动应急措施相关联(例如,装载过程停机);

—— 与液化石油气储存、配送和装卸活动相关程序,特别是装卸和维护程序。


2、欧盟联合研究中心对液化石油气相关化学事故的分析

欧盟联合研究中心(JRC)从各种在线公开数据库中选取了88个液化石油气商业和工业场地发生的化学事故报告进行了审查评估,包括欧盟eMARS数据库、法国ARIA数据库、美国化学品安全委员会、美国国家安全运输委员会、德国ZEMA数据库以及英国卫生和安全行政机构数据库。

民用机动车加气站发生的事故被排除在该项研究范围之外,因为这些事故与液化石油气作业没有直接关系,且其释放的影响也较为次要。

所研究是大多数事故发生在欧盟或北美国家,且都是1966年至2019年期间发生的事故。由于各事故报告的篇幅及所涉及因果关系与吸取教训的详细程度不同,只有在事故报告中提及因果关系等信息时,才会被纳入在该研究结果中。

欧盟联合研究中心开展研究的目的是,确定事故因果关系的特定模式,可能有助于场地审查其液化石油气设备状况及其管理和运营实践。

特别是对报告的分析预期能有助于深入了解与液化石油气事故相关的工业行业和活动,以及与液化石油气管理和运营中常见管控措施的漏洞。

3、研究结果概要

该研究强调了导致各种控制措施失败的一些潜在因素。最引人注目的发现是,许多事故似乎都是由于未能遵守旨在最大限度地减少灾难性释放机会的液化石油气加压设备处理和操作程序规程,或者未能遵守维护规范或设备标准。

研究表明,在生产、处理或储存液化石油气储罐和钢瓶的场地,或者使用液化石油气作原料的场地,关于液化石油气风险的沟通和培训工作仍然是安全控制的重要因素 。

液化石油气燃料的安全使用得益于储罐设计及其同步性、设备控制的安全特性、测量和检测仪器、兼容的连接设备(如管道、软管)以及识别并受益于所有这些要素功能的操作程序。

然而,当其不了解自身安全及其周围人群的安全时,他们做出的决定是否符合液化石油气系统的内在保护和完整性,将可能严重损害自己和周围人群的安全。

研究的其他发现还有:

——当开启阀门灌装或抽取其他液体操作时,或者当压力阀门错误开启或未能关闭时,会引发一系列事故。许多事故案例中,阀门在本来应当关闭时,却以某种方式被开启,或者没有采取预防措施,防止蒸气释放或在操作前检测到阀门泄漏情况。

——软管和装载臂破裂,甚至与设备或其他车辆相碰撞,这也是装卸作业中导致事故释放的因果关系因素。

——实施监测和自动控制对预防许多液化石油气严重事故至关重要,特别是自动气体检测/监测仪器和自动关闭阀门。然而,还必须适当校准这些检测系统,以便其及时作出正确地响应,同时考虑可能发生的其他报警警报。

——研究发现,六起灾难性爆炸事故和几起较轻灾难事故是由于(或部分由于)设备的安装位置地点而变得更为严重。至少在四起事故中,内部的位置(例如人员无法进入进行监测,与其他构筑物的隔离距离不足)是一个重要影响因素。

其他事故案例显示,离场地设施较近的场外人群及邻近工商业可能会因为大型石油气设施的爆炸事故造成毁灭性后果。

——报告还表明,有些事故的发生与在收容密封或处理中使用了错误的设备(或过时老旧设备)相关。值得注意的是,在气体钢瓶灌装的两起事故部分是由于工艺设备产生火花引起的。

——违法作业活动也被怀疑或确认为引发四起事故的主要因素。其中一起事故肯定是,另一起事故怀疑是蓄意破坏(有意制造事故)造成的,而另外两起事故则是违法行为的意外副作用,即违法进行槽罐车对槽罐车的物料转移以及企图从场地偷取液化石油气。

4、发生事故的工业行业

本研究仅涉及到与固定装置设施相关的事故报告。在所研究的45起事故中,有一半以上发生在液化石油气分销和储存场地,有20起事故发生在液化石油气生产设施,包括15家炼油厂和3个液化石油气生产场地。

由于液化石油气可作为许多其他行业的原料,因而有些下游行业用户(包括化妆品生产、娱乐设施和造纸行业)也发生过液化石油气事故就不足为奇了。

众所周知,化学品制造行业、金属加工行业和养殖行业在其经营中也使用液化石油气作为主要燃料来源。

5、对事故影响的分析

如果生产和存储现场存在引燃火源,液化石油气意外释放可能会造成重大灾难事故。在所研究的事故中,有39%(34起)事故对人员健康造成了伤害,其中仅1984年墨西哥城发生的一起液化石油气爆炸事故就造成了600多人死亡,7000多人受到伤害。

幸运的是,在欧盟和北美国家过去几十年发生的液化石油气事故对人类健康的影响较小(在世界其他地区不一定如此)。

研究表明,2000年之后欧盟和北美地区发生的液化石油气事故仅造成了21人死亡,62人受伤,包括2004年在英国格拉斯哥(Glasgow, United Kingdom)发生的一次液化石油气爆炸事故造成45人受伤。

然而,最近发生几起事故的重大经济影响表明,液化石油气事故仍然具有很高风险,包括2008年加拿大多伦多市(Toronto, Canada)发生的丙烷爆炸事故,对近6000户家庭住宅造成破坏以及2007年美国塔科马(Tacoma,WA USA)发生的爆炸事故造成了1400万美元财产损失。

6、事故发生时正进行的作业活动类型

研究报告提供的证据表明,液化石油气释放更经常发生在打开或处理液化石油气盛容装置的作业活动期间,而不是开启处于稳定状态液化石油气储罐或钢瓶时,例如,为系统加油气或者在储存未受到干扰时。

在所研究的 88 起泄漏释放事故中,有 41%的事故(即 36起事故)发生在液化石油气装卸过程中(见图 2)。

图2 事故发生的作业活动类型

注:LOADING/UNLOADING 装卸作业;NORMAL OPERATION 正常操作;

STORAGE 储存;MAINTENANCE 维护修理;

STARTUP 启动开车;SAMPLING 采样操作

此外,还有多起事故(占29%或26起)与需要开启储存容器或者重新罐装或卸载的其他类型干预措施相关,包括维护和启动开车、采样以及储存时排空的干预措施。

虽然有11起事故(占13%)发生在存储过程中, 其中有4起事故是发生对储存采取某种类型干预措施期间。超过 22% 的事故(19 起)发生在正常操作运行期间,这意味着研究报告没有将液化石油气储罐上进行任何直接活动作为触发系列事故的因素。

根据该研究的结果,有56%(49起)事故引发于固定式储罐相关故障。除了8个储罐之外,所有这些储罐都属于地面上设置的储罐。

另有14%(12起)事故引发于与公路槽罐车或铁路罐车在储存场地装卸液化石油气产品作业相关故障问题。 有13%事故(11起)引发与液化石油气储罐连接管道相关。

有 6起事故(7%)引发是由于物料转移过程中连接设备故障(软管或装载臂故障或者储罐连接处泄漏)相关。

7、引发系列事故的故障类型

图3 液化石油气释放事故相关根本原因分析

注: INCORRECT PROCEDURE 程序不正确;

MECHANICAL INTERGRITY 机械完整性; DESIGN FAILURE 设计缺陷;

IMPROPER LOCATION 位置不当; RESPONSE FAILURE 响应失误;

WRONG EQUIPMENT 设备故障; DETECTION FAILURE 检测失灵;

NATURAL HAZARD 自然灾害; CONTRACTOR MANEGEMENT 承包商管理。

化学事故的发生与多种故障因素相关。

如图3所示,虽然多起事故最常见触发因素与设备故障相关,但是有时也与人为因素相关(操作程序不正确、违法行为)。

最常见的故障类型涉及到阀门操作,其在32起事故中约占三分之一以上。另有 34% 的事故(30起)可归因于管道或软管故障,通常是由于其机械完整性出现故障,或者接头部位故障。

有些事故是由于一系列失误引起的,例如,在进行维护之前或加载后未能关闭阀门,检查是否存在蒸气。

至少有四起事故是由于违法作业活动或其他类型安全漏洞引起的。有三起事故如果检测或监测系统能按预期执行,则被认为是可以预防的 。

该研究报告关于事故因果关系分析的细节变化相当大,但超过90%(68起)事故报告中列出了可能引发故障的某些因素信息。

正如图3所示对引发事故相关原因的分析强调,对于任何需要打开储罐、罐装或清空储罐的人工干预行为(32 起事故或占36%),应当制定清晰且安全的操作程序规程,并就这些程序的执行进行充分的培训。

有些事故(26起或占30%)中的某些设备存在腐蚀、疲劳、裂缝或者连接口裂开的情况,表明其机械完整性存在问题缺陷,可能还涉及到检查和/或设备更换制度问题。

在24起(占27%)事故案例中,设备本身配置(设计或选错设备)上也存在问题,在10起事故中存在检测或响应失灵情况。

相比之下,实施自动检测有助于减轻至少 10 起(占11%)其他事故的泄漏释放量,但该研究发现大多数事故演变成重大事故之前,都是通过人员观察(通过视觉或气味)检测到而被阻止。

8、欧盟关于液化石油气储罐、罐装和测试相关指令和标准精选

(1)欧盟指令

1)欧盟《关于最大允许压力大于 0.5 bar固定压力设备的压力设备指令(2014/68/EU)》。

The Pressure Equipment Directive (PED) (2014/68/EU) for stationary pressure equipment with a maximum allowable pressure greater than 0,5 bar.

2)欧盟《关于涉及潜在爆炸性大气氛围的设备和防护系统的指令(2014/34/EU )》。

The ATEX Directive 2014/34/EU covers equipment and protective system potentially explosive atmospheres.

3)欧盟《关于气溶胶喷雾器的指令(75/324/EEC)》。

The Aerosol Dispensers Directive (ADD) (75/324/EEC)

进一步指南文件可查询下列网址:

https://ec.europa.eu/growth/sectors/pressure-gas/pressure-equipment/directive_en

(2)技术标准

下列标准由欧洲标准化委员会(CEN)制定和发布,与其他标准一起可从下列网址检索查询(https://standards.cen.eu/index.html):

1)《液化石油气设备及配件——连续生产用于储存液化石油气体,容积不超过 13 m3的静态焊接钢制储罐的设计和制造(EN 12542:2010)》

EN 12542:2010 LPG equipment and accessories - Static welded steel cylindrical tanks, serially produced for the storage of Liquefied Petroleum Gas (LPG) having a volume not greater than 13 m³ - Design and manufacture

2)《液化石油气设备及配件 –容积13 m³及其以下的液化石油气压力容器的检查和重新认证(EN 12817:2019)》。

EN 12817:2019 LPG Equipment and accessories - Inspection and requalification of LPG pressure vessels up to and including 13 m³

3)《液化石油气设备及配件 - 容积大于13 m³的液化石油气压力容器的检查和重新认证(EN 12819:2019)》

EN 12819:2019 LPG equipment and accessories - Inspection and requalification of LPG pressure vessels greater than 13 m³

4)《液化石油气设备及配件 - 可运输可重复罐装液化石油气焊接铝制钢瓶的设计和制造(EN 13110:2012)》

EN 13110:2012 LPG equipment and accessories - Transportable refillable welded aluminiumA1:2017 cylinders for liquefied petroleum gas (LPG) - Design and construction

5)《液化石油气设备及配件 - 液化石油气压力容器阀门及配件的规格和测试(EN 13175:2019)》

EN 13175:2019 LPG Equipment and accessories - Specification and testing for Liquefied Petroleum Gas (LPG) pressure vessel valves and fittings

6)《液化石油气设备及配件 - 液化石油气公路运输槽罐车的罐装和卸料程序(EN 13776:2013)》

EN 13776:2013 LPG equipment and accessories - Filling and discharge procedures for LPG road tankers

7)《液化石油气设备及配件 - 液化石油气压力容器的计量表(EN 13799:2012)》

EN 13799:2012 LPG equipment and accessories - Contents gauges for Liquefied Petroleum Gas (LPG) pressure vessels

8)《液化石油气设备及配件 – 液化石油气钢瓶的灌装操作(EN 13952:2017)》

EN 13952:2017 LPG equipment and accessories - Filling operations for LPG cylinders

9)《液化石油气设备及配件 - 液化石油气压力容器的减压阀门(EN 14129:2014)》

EN 14129:2014 LPG Equipment and accessories - Pressure relief valves for LPG pressure vessels

10)《液化石油气设备及配件 -罐装前、灌装期间及灌装后可运输可再加注的液化石油气钢瓶的检查程序(EN 1439:2017)》

EN 1439:2017 LPG equipment and accssories - Procedure for checking transportable refillable LPG cylinders before, during and after filling

11)《液化石油气输送软管夹具式耦合组件(EN 14422:2013)》

EN 14422:2013 Clamp type coupling assemblies for liquefied petroleum gas (LPG) transfer hoses

12)《液化石油气设备及配件—地面上和地下液化石油气储存容器的装配(EN 14570:2014)》

EN 14570:2014 LPG equipment and accessories - Equipping of overground and underground LPG vessels

13)《液化石油气设备及配件— 液化石油气铁路罐车的卸货程序(EN 14841:2013)》

EN 14841:2013 LPG equipment and accessories - Discharge procedures for LPG rail tankers

14)《气体钢瓶—液化石油气钢瓶自闭式阀门的规格和测试(EN ISO 14245:2019)》

EN ISO 14245:2019 Gas cylinders - Specifications and testing of LPG cylinder valves - Self-closing

15)《气体钢瓶 - 液化石油气钢瓶阀门的规格和测试 - 手动操作(ISO 15995:2019)》

EN ISO 15995:2019 Gas cylinders - Specifications and testing of LPG cylinder valves - Manually operated (ISO 15995:2019)

16)《液化石油气设备及配件 - 术语集(CEN/TS 16769:2019)。

CEN/TS 16769:2019 LPG equipment and accessories – Terminology

各标准的详细细节可在本简报网址:www.minerva.jrc.europa.eu"的出版物列表中下载。


参考文献

[1] Institute for the Protection and Security of the Citizen, European Commission. Learning from incidents involving liquefied petroleum gas (LPG), Lessons Learned Bulletin No. 14, Dec 2019, [2021-9-16], http://ipsc.jrc.ec.europa.eu/

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