2004年1月濟(jì)南市某油庫(kù)在接卸鐵路油罐車(chē)時(shí)發(fā)生閃爆事故,造成一死一傷。2004年5月濟(jì)南先后發(fā)生兩起汽車(chē)加油站在給汽車(chē)加油時(shí)發(fā)生火災(zāi)的事故, 并造成人員燒傷。通過(guò)對(duì)這幾起事故原因的鑒定分析, 認(rèn)識(shí)到該類(lèi)事故的發(fā)生有其偶然性,也有其必然性。為此,有必要對(duì)這些類(lèi)似事故發(fā)生的原因做一詳細(xì)分析, 找出具體應(yīng)對(duì)措施,以避免該類(lèi)事故的再次發(fā)生。
1 事故發(fā)生過(guò)程和現(xiàn)場(chǎng)勘察及檢測(cè)情況
111 事故發(fā)生過(guò)程
2004年1月24日20點(diǎn)45分,濟(jì)南市某油庫(kù)在接卸鐵路
油罐車(chē)時(shí), 當(dāng)位于鐵路近頭的
油罐車(chē)( 60 m3 , 93 #汽油)基本卸空時(shí), 在關(guān)閉鶴管閥門(mén),開(kāi)啟鶴管豎管進(jìn)氣閥進(jìn)氣的瞬間(現(xiàn)場(chǎng)人員都聽(tīng)到尖銳的放氣聲) , 突然發(fā)生閃爆, 從
油罐車(chē)罐口噴出火球,隨即火焰自行熄滅,將正在
油罐車(chē)上作業(yè)的一操作工打倒,頭朝下摔到路基上,當(dāng)場(chǎng)死亡。另一操作工被打倒在油罐車(chē)上, 隨后摔下油罐車(chē),造成腿部摔傷。
112 現(xiàn)場(chǎng)勘察及檢測(cè)情況
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察,鶴管頭部短接管從鶴管上斷裂,掉落位置離油罐車(chē)大約50 m;鶴管閥桿呈向上開(kāi)啟狀態(tài);沿鋼軌平行敷設(shè)有接地裝置,水平接地體裸露于地表面, 并每隔20 m 與鋼軌連接一次;輸油管道(鶴管)已做接地,但接地引線(xiàn)的截面積達(dá)不到要求;在上棧橋扶梯扶手處設(shè)置有消除人體靜電裝置,為獨(dú)立接地。經(jīng)檢測(cè),油罐車(chē)下的鋼軌未與接地裝置連接, 致使該處鋼軌接地阻值為3810Ω,其它地方鋼軌接地阻值僅為015Ω;扶梯與棧橋護(hù)欄之間以及棧橋護(hù)欄與接地裝置之間均未進(jìn)行等電位連接。
2 事故原因分析
211 閃爆點(diǎn)的確定
根據(jù)閃爆發(fā)生的時(shí)間和現(xiàn)象分析, 閃爆點(diǎn)在槽車(chē)油罐內(nèi)。理論上講槽車(chē)油罐內(nèi)的鋼板和純油品是不會(huì)發(fā)生閃爆的,只有當(dāng)油氣濃度達(dá)到爆炸極限加上空氣和靜電火花才可能被引爆, 因此確定事故閃爆點(diǎn)是在油罐內(nèi)的油氣空間中。
根據(jù)閃爆后設(shè)備損壞情況檢查,發(fā)現(xiàn)鶴管頭部短接管內(nèi)壁底部有明顯的爆炸黑色積聚物以及燃燒過(guò)的痕跡,且該處被熏的黑,管口外部附近略有被熏黑的跡象。鶴管內(nèi)壁中下部2m長(zhǎng)的范圍有被燃燒和煙熏過(guò)的跡象,且被熏黑的顏色從下往上逐漸變淡,表明閃爆的發(fā)生由下往上。另外,發(fā)生閃爆時(shí),鶴管從油罐車(chē)內(nèi)擊出,鶴管頭部的短接管被擊出罐外幾十米遠(yuǎn)處。根據(jù)此現(xiàn)象分析,很可能是鶴管管口處發(fā)生閃爆,而此時(shí)鶴管幾乎與油罐底部接觸,且呈垂直狀態(tài),閃爆產(chǎn)生的垂直向上的沖擊力將鶴管從油罐車(chē)內(nèi)頂出。由此,可判定閃爆點(diǎn)應(yīng)在鶴管管口內(nèi)壁有限的部位。如圖1。
212 發(fā)生閃爆的原因分析
卸油鶴管頭部?jī)?nèi)發(fā)生閃爆必須具有一定的引爆能量和可爆性油氣混合物。引爆能量可以有多種形式產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察、調(diào)查和實(shí)物分析,首先可排除人為因素造成。那么,根據(jù)引爆排除法分析如下:
( 1)當(dāng)時(shí)無(wú)雷擊;
( 3)未進(jìn)行計(jì)量作業(yè);
( 4)設(shè)備設(shè)施和工藝流程符合規(guī)范要求;
( 5)員工上崗均按規(guī)定穿著防靜電工作服和防靜電鞋;
( 6)作業(yè)中無(wú)金屬敲擊和碰撞;
( 7)無(wú)火種帶入作業(yè)現(xiàn)場(chǎng);
( 8)員工操作符合工藝操作要求。
因此, 可以排除雷擊、電火花、金屬摩擦、明火、人體靜電放電、設(shè)備工藝不符合規(guī)定、違章作業(yè)等引爆的可能, 所以只存在靜電放電引爆的可能。
213 造成靜電放電的原因分析
21311 直接原因分析
( 1)由于兩種物質(zhì)接觸后再分離時(shí)產(chǎn)生靜電,其間電壓U與電荷量Q成正比,而與帶電系統(tǒng)的電容C成反比,即U = Q/C。在短時(shí)間內(nèi),電荷量Q不會(huì)發(fā)生突變,其間距離于接觸時(shí)的微小距離相比急劇增加,使其電容量C急劇下降,從而導(dǎo)致靜電電壓達(dá)到很高的數(shù)值。在卸油過(guò)程中,油品分子之間以及油品與罐壁之間的摩擦產(chǎn)生了一部分靜電。
另外,在開(kāi)啟進(jìn)氣閥后,鶴管內(nèi)的存油以較快速度沖擊油罐的底部,與鶴管罐壁摩擦加大,又產(chǎn)生了大量靜電。殘存在鶴管內(nèi)的汽油由鶴管迅速回留至
油罐車(chē)時(shí),由于鶴管直徑相對(duì)于
油罐車(chē)直徑要小的多,發(fā)生突變,致使系統(tǒng)電容量C急劇下降,發(fā)生突變,而此時(shí)積聚的靜電電荷量Q不會(huì)發(fā)生突變,從而造成回落到油罐車(chē)內(nèi)的汽油的靜電電壓U急劇升高,在汽油表面形成很高的油面電壓。而此電壓在油面上的衰減速度比較慢,不會(huì)瞬間消失。
( 2)在卸油過(guò)程中, 油罐車(chē)內(nèi)充滿(mǎn)了油氣, 并混入了大量空氣,形成可燃性混合氣體。同時(shí),在
開(kāi)啟進(jìn)氣閥時(shí),空氣快速進(jìn)入鶴管內(nèi),甚至進(jìn)入油罐車(chē)內(nèi),也形成可燃性混合氣體,使鶴管內(nèi)和油罐車(chē)內(nèi)的油氣濃度達(dá)到了爆炸極限。
( 3)從事故發(fā)生過(guò)程來(lái)看, 卸油時(shí), 鶴管由油罐車(chē)頂部罐口插入罐底底部, 鶴管管口由幾個(gè)齒支撐,便于油品被吸入鶴管內(nèi)。卸油完畢時(shí),操作員開(kāi)啟進(jìn)氣閥,使空氣進(jìn)入鶴管,便于讓殘留在鶴管內(nèi)部的油品回落至罐內(nèi),以減輕鶴管重量,便于從油罐車(chē)內(nèi)抽出鶴管,就在這時(shí),發(fā)生閃爆。
操作員在開(kāi)啟進(jìn)氣閥時(shí), 鶴管內(nèi)的存油以較快速度回落到罐底。與此同時(shí), 由于鶴管內(nèi)存油下卸的反沖擊力和開(kāi)啟放氣閥的方向是向上提的雙重作用,加之鶴管平衡靈活(閥桿呈向上開(kāi)啟狀態(tài)) ,從而使鶴管向上發(fā)生少量位移, 使鶴管管口離開(kāi)油面,在鶴管管口與油面之間形成放電間隙。
從前面分析來(lái)看, 從鶴管內(nèi)回落到油罐內(nèi)的汽油,在其表面形成很高的油面電壓。由于油罐車(chē)直徑大約是鶴管直徑的20倍,該油面電壓可升高至原來(lái)電壓的20倍。假設(shè)在鶴管上產(chǎn)生的靜電電壓是600 V, 那么汽油表面的油面電壓可達(dá)12 000 V。1萬(wàn)多伏的電位差足以使鶴管管口與油面之間產(chǎn)生間隙放電,從而引爆油罐車(chē)內(nèi)的可燃性混合氣體。另外,在鶴管管口處存在鑄造毛刺,油面與毛刺等尖銳處也極可能產(chǎn)生間隙放電。這與當(dāng)時(shí)事故發(fā)生時(shí)的情景也相吻合,即開(kāi)啟進(jìn)氣閥的進(jìn)氣瞬間發(fā)生了閃爆。
21312 其它影響因素
(1) 2004年1月24日20點(diǎn)45分時(shí)的氣象情況如下:相對(duì)濕度為11% ,西南風(fēng)ES = 2 m / s,溫度t = - 5℃。這些氣象要素表明,易于靜電的形成。
(2)由于鋼軌未與接地裝置連接,即油罐車(chē)未接地,不利于靜電電荷的消散。另外,經(jīng)實(shí)際測(cè)量,鶴管的接地阻值為015Ω,鋼軌的接地阻值為3810Ω,即油罐車(chē)的接地阻值為3810Ω [《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》( GB50074O2002)規(guī)定為不大于10Ω ) ] ,鶴管與油罐車(chē)之間未形成等電位。
這些因素也在一定程度上促成了此次事故的發(fā)生。
21313 汽車(chē)加油站靜電火災(zāi)事故
兩起汽車(chē)加油站火災(zāi)事故均是在給汽車(chē)加油完畢,將加油槍從汽車(chē)油箱中抽出時(shí)發(fā)生的。結(jié)合前面的事故原因分析可以看出,事故原因與油罐車(chē)接卸油時(shí)發(fā)生閃爆的事故原因相似。從事后對(duì)兩處加油站的檢測(cè)情況來(lái)看,同一加油站內(nèi)的其它加油槍均做了接地,而恰恰發(fā)生火災(zāi)的加油機(jī)的加油槍均未做接地,不利于靜電的消散。
3 小 結(jié)
(1)靜電放電是造成油罐車(chē)內(nèi)發(fā)生閃爆事故的主要原因。當(dāng)開(kāi)啟進(jìn)氣閥時(shí),鶴管向上發(fā)生少量位移,在鶴管管口與油面之間形成放電間隙。從鶴管內(nèi)回落到油罐內(nèi)的汽油表面形成很高的液面電壓,與鶴管管口之間形成間隙放電,引燃油罐車(chē)內(nèi)的可燃性混合氣體,導(dǎo)致閃爆事故的發(fā)生。汽車(chē)加油時(shí)發(fā)生火災(zāi)的事故原因與此相似。
(2)建議在設(shè)計(jì)時(shí)取消進(jìn)氣閥裝置。若已設(shè)計(jì)有進(jìn)氣閥裝置,在進(jìn)行接卸時(shí)如不使用潛油泵,必須停止使用進(jìn)氣閥,取消開(kāi)啟進(jìn)氣閥操作,避免鶴管內(nèi)油氣濃度可能達(dá)到爆炸極限;使用潛油泵接卸時(shí),應(yīng)緩慢開(kāi)啟進(jìn)氣閥,且進(jìn)氣閥必須采用向下開(kāi)啟,避免開(kāi)啟進(jìn)氣閥時(shí)造成鶴管上提的可能。
(3)結(jié)束作業(yè)提起鶴管前,要等鶴管豎管內(nèi)的回油排完后延遲至少2 min,使油罐車(chē)內(nèi)殘油液面靜電荷導(dǎo)走后,再提起鶴管,避免靜電間隙放電。
(4)在給汽車(chē)加油完畢時(shí),不要急于將加油槍從汽車(chē)油箱中抽出。加油槍必須與加油機(jī)之間做可靠等電位連接并接地。由于使用頻繁,加油槍接地線(xiàn)極易斷裂,應(yīng)定期檢查。
(5)輸油管道、鶴管、油罐車(chē)、棧橋扶梯和金屬護(hù)欄、鋼軌以及消除人體靜電裝置等都必須做等電位連接并接地,且采用共用接地系統(tǒng),接地電阻要求不大于1010Ω。鐵路鋼軌應(yīng)每隔不大于20 m做一次接地,并在鋼軌近頭做一次接地。
(6)建議在鶴管上增設(shè)一根等電位連接帶,可采用編織銅帶,一端固定在鶴管上,一端裝有夾子。在卸油之前,將該等電位連接帶與油罐車(chē)可靠連接,使鶴管與油罐車(chē)之間形成等電位,避免兩者之間產(chǎn)生靜電火花。
(7)易燃易爆場(chǎng)所的防雷防靜電裝置應(yīng)在每年的春、秋兩季進(jìn)行一次檢查檢測(cè),發(fā)現(xiàn)接地阻值過(guò)大、接地引線(xiàn)連接不牢靠或銹蝕等情況時(shí),需及時(shí)進(jìn)行整改。
