2004年1月濟南市某油庫在接卸鐵路油罐車時發(fā)生閃爆事故,造成一死一傷。2004年5月濟南先后發(fā)生兩起汽車加油站在給汽車加油時發(fā)生火災(zāi)的事故, 并造成人員燒傷。通過對這幾起事故原因的鑒定分析, 認識到該類事故的發(fā)生有其偶然性,也有其必然性。為此,有必要對這些類似事故發(fā)生的原因做一詳細分析, 找出具體應(yīng)對措施,以避免該類事故的再次發(fā)生。
1 事故發(fā)生過程和現(xiàn)場勘察及檢測情況
111 事故發(fā)生過程
2004年1月24日20點45分,濟南市某油庫在接卸鐵路
油罐車時, 當位于鐵路近頭的
油罐車( 60 m3 , 93 #汽油)基本卸空時, 在關(guān)閉鶴管閥門,開啟鶴管豎管進氣閥進氣的瞬間(現(xiàn)場人員都聽到尖銳的放氣聲) , 突然發(fā)生閃爆, 從
油罐車罐口噴出火球,隨即火焰自行熄滅,將正在
油罐車上作業(yè)的一操作工打倒,頭朝下摔到路基上,當場死亡。另一操作工被打倒在油罐車上, 隨后摔下油罐車,造成腿部摔傷。
112 現(xiàn)場勘察及檢測情況
經(jīng)現(xiàn)場勘察,鶴管頭部短接管從鶴管上斷裂,掉落位置離油罐車大約50 m;鶴管閥桿呈向上開啟狀態(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,但接地引線的截面積達不到要求;在上棧橋扶梯扶手處設(shè)置有消除人體靜電裝置,為獨立接地。經(jīng)檢測,油罐車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;扶梯與棧橋護欄之間以及棧橋護欄與接地裝置之間均未進行等電位連接。
2 事故原因分析
211 閃爆點的確定
根據(jù)閃爆發(fā)生的時間和現(xiàn)象分析, 閃爆點在槽車油罐內(nèi)。理論上講槽車油罐內(nèi)的鋼板和純油品是不會發(fā)生閃爆的,只有當油氣濃度達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長的范圍有被燃燒和煙熏過的跡象,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,鶴管從油罐車內(nèi)擊出,鶴管頭部的短接管被擊出罐外幾十米遠處。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內(nèi)頂出。由此,可判定閃爆點應(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
卸油鶴管頭部內(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)過現(xiàn)場勘察、調(diào)查和實物分析,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)當時無雷擊;
( 3)未進行計量作業(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)中無金屬敲擊和碰撞;
( 7)無火種帶入作業(yè)現(xiàn)場;
( 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。在短時間內(nèi),電荷量Q不會發(fā)生突變,其間距離于接觸時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)致靜電電壓達到很高的數(shù)值。在卸油過程中,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,在開啟進氣閥后,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
油罐車時,由于鶴管直徑相對于
油罐車直徑要小的多,發(fā)生突變,致使系統(tǒng)電容量C急劇下降,發(fā)生突變,而此時積聚的靜電電荷量Q不會發(fā)生突變,從而造成回落到油罐車內(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,不會瞬間消失。
( 2)在卸油過程中, 油罐車內(nèi)充滿了油氣, 并混入了大量空氣,形成可燃性混合氣體。同時,在
開啟進氣閥時,空氣快速進入鶴管內(nèi),甚至進入油罐車內(nèi),也形成可燃性混合氣體,使鶴管內(nèi)和油罐車內(nèi)的油氣濃度達到了爆炸極限。
( 3)從事故發(fā)生過程來看, 卸油時, 鶴管由油罐車頂部罐口插入罐底底部, 鶴管管口由幾個齒支撐,便于油品被吸入鶴管內(nèi)。卸油完畢時,操作員開啟進氣閥,使空氣進入鶴管,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,便于從油罐車內(nèi)抽出鶴管,就在這時,發(fā)生閃爆。
操作員在開啟進氣閥時, 鶴管內(nèi)的存油以較快速度回落到罐底。與此同時, 由于鶴管內(nèi)存油下卸的反沖擊力和開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, 使鶴管管口離開油面,在鶴管管口與油面之間形成放電間隙。
從前面分析來看, 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。由于油罐車直徑大約是鶴管直徑的20倍,該油面電壓可升高至原來電壓的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12 000 V。1萬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。這與當時事故發(fā)生時的情景也相吻合,即開啟進氣閥的進氣瞬間發(fā)生了閃爆。
21312 其它影響因素
(1) 2004年1月24日20點45分時的氣象情況如下:相對濕度為11% ,西南風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,即油罐車未接地,不利于靜電電荷的消散。另外,經(jīng)實際測量,鶴管的接地阻值為015Ω,鋼軌的接地阻值為3810Ω,即油罐車的接地阻值為3810Ω [《石油庫設(shè)計規(guī)范》( GB50074O2002)規(guī)定為不大于10Ω ) ] ,鶴管與油罐車之間未形成等電位。
這些因素也在一定程度上促成了此次事故的發(fā)生。
21313 汽車加油站靜電火災(zāi)事故
兩起汽車加油站火災(zāi)事故均是在給汽車加油完畢,將加油槍從汽車油箱中抽出時發(fā)生的。結(jié)合前面的事故原因分析可以看出,事故原因與油罐車接卸油時發(fā)生閃爆的事故原因相似。從事后對兩處加油站的檢測情況來看,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內(nèi)發(fā)生閃爆事故的主要原因。當開啟進氣閥時,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,引燃油罐車內(nèi)的可燃性混合氣體,導(dǎo)致閃爆事故的發(fā)生。汽車加油時發(fā)生火災(zāi)的事故原因與此相似。
(2)建議在設(shè)計時取消進氣閥裝置。若已設(shè)計有進氣閥裝置,在進行接卸時如不使用潛油泵,必須停止使用進氣閥,取消開啟進氣閥操作,避免鶴管內(nèi)油氣濃度可能達到爆炸極限;使用潛油泵接卸時,應(yīng)緩慢開啟進氣閥,且進氣閥必須采用向下開啟,避免開啟進氣閥時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)在給汽車加油完畢時,不要急于將加油槍從汽車油箱中抽出。加油槍必須與加油機之間做可靠等電位連接并接地。由于使用頻繁,加油槍接地線極易斷裂,應(yīng)定期檢查。
(5)輸油管道、鶴管、油罐車、棧橋扶梯和金屬護欄、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可靠連接,使鶴管與油罐車之間形成等電位,避免兩者之間產(chǎn)生靜電火花。
(7)易燃易爆場所的防雷防靜電裝置應(yīng)在每年的春、秋兩季進行一次檢查檢測,發(fā)現(xiàn)接地阻值過大、接地引線連接不牢靠或銹蝕等情況時,需及時進行整改。
