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以往鑒來!英國Milford Haven港Amoco煉油廠78米直徑原油儲罐全液面火災救援記錄

眾所周知,美國Norco Orion煉油廠儲罐火災是迄今為止發(fā)生的最大尺寸成品油罐全液面火災。大型儲罐全液面火災撲救典范!美國Orion煉油廠汽油儲罐(直徑82m)救援記錄。而在此之前,記錄在案的最大尺寸儲罐火災發(fā)生在1983年8月英國南威爾士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,原油儲罐火災事故具有沸溢噴濺的風險。

Orion煉油廠事故的成功撲救堪稱油罐全液面火災事故救援的典范,Amoco煉油廠事故雖然也最終撲救成功,但在其救援處置過程暴露的諸多問題,更值得我們深思!
1983年8月30日,英國南威爾士Milford Haven港Amoco煉油廠發(fā)生火災事故,11號儲罐著火,大火持續(xù)約60個小時后才被撲滅,這是英國自二戰(zhàn)以來最大的單個油罐火災事故。所幸該事故未造成嚴重的人員傷亡。

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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500萬噸。煉油廠內(nèi)共有67個儲油罐,發(fā)生火災事故的11號儲罐是一個單盤式外浮頂儲罐,浮頂有24個浮艙。該儲罐直徑78m,高20m,罐容為94110m3,是廠內(nèi)最大的儲罐(當時全歐洲最大的原油儲罐)。

11號儲罐周邊圍堰高度約20in(5m),面積約16222㎡。該儲罐西側是一個餾分油罐區(qū),有6個固定頂儲罐,單罐罐容為13000m3,距離該儲罐最近(約60米)的609號罐和610號罐,分別儲存了4500m3真空瓦斯油和2800m3常壓燃料油。距離該儲罐圍堰北側防火墻約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)狂風天氣頻繁,時常會造成該廠儲罐浮頂表面出現(xiàn)裂縫,煉油廠會定期檢查并修復這些裂縫。事故發(fā)生前幾天,工作人員在例行檢查時發(fā)現(xiàn)11號儲罐浮頂上出現(xiàn)2條裂縫,其中1條長達28㎝,同時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小時內(nèi),煉油廠并未采取倒罐措施。事發(fā)當日,11號儲罐內(nèi)存有47000噸輕質(zhì)原油(閃點為38℃)。

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事故基本情況



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

11時05分,煉油廠消防隊率先派出4名消防員以及1輛4500gal(17t)泡沫消防車、1輛32m舉高消防車和1臺流量為5000lpm(所有文獻中均是5000gpm,但業(yè)界內(nèi)存有疑問)的消防炮。為了能夠將泡沫混合液噴射至罐頂,消防隊將消防炮架設在舉高消防車的液壓升降平臺上。

同時,煉油廠依據(jù)《區(qū)域煉廠互助計劃》,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臺泵、5輛舉高消防車。

由于11號儲罐未配備固定滅火設施,浮頂上的裂縫受熱進一步擴大,導致事故加劇,罐頂火焰高度達12m,過火面積達到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個小時后,罐頂大火已蔓延至整個浮頂,形成全液面火災,現(xiàn)場亟需大量泡沫原液,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)進行,積聚在11號儲罐罐頂?shù)?/span>泡沫混合液、消防水和原油越來越多,初步估算重達700多噸,導致罐頂浮盤進一步下沉,使得更多的原油涌到了罐頂上方。

因為Amoco煉油廠只有63t的泡沫原液儲備,該廠的專職消防隊已無法控制儲罐火勢,隨后由趕來的市政消防隊承擔了救援行動的指揮工作。

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13時31分,市政消防隊指揮人員下達指令: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.對于11號罐罐壁進行全方位冷卻。  

15時,參與11號儲罐救援的人員和裝備已經(jīng)增加到150人、26臺泵、7輛泡沫消防車、6輛舉高消防車和4臺其它特種裝備。

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

據(jù)計算,現(xiàn)場需要約45000gal(244,574L)的6%泡沫原液。作為《區(qū)域煉廠互助計劃》的一部分,Milford Haven港市政消防部門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題;同時,當運輸泡沫原液的各種商業(yè)罐車抵達時,消防員面對的是這些泡沫罐車有許多不同型號和許多非標準的接頭。現(xiàn)場的消防員在煉油廠內(nèi)盡可能尋找各類轉接頭并進行組裝,最終將泡沫原液加注到泡沫消防車內(nèi)。隨后,消防人員嘗試使用1臺消防炮滅火,但最終因為泡沫供給強度不足而失敗。

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23時30分(事故火災發(fā)生12.5小時后)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:當水或泡沫混合液噴射到燃燒的重烴池上時,燃燒液體的表面會形成乳化液,并產(chǎn)生蒸汽,導致油品溢流,但并未出現(xiàn)猛烈的噴濺現(xiàn)象

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幾分鐘之后,11號儲罐毫無征兆的發(fā)生了第一次"典型的噴濺"(classical boilover),瞬間產(chǎn)生了一個半徑約90m的巨大火球,火焰整體高度達到150m。大量滾燙的原油噴涌而出,火勢蔓延至罐區(qū)內(nèi)。6名消防員在撤退過程中受輕傷,現(xiàn)場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,救援行動被迫停止。由于11號儲罐相對獨立,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,油必然也會向水傳熱,所以沉積在油罐罐底部的水就會不斷升溫。當水溫達到沸點時,水就會沸騰。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10分,11號儲罐發(fā)生了第二次"噴濺"(強度略輕),該罐罐壁和罐底的四個連接裝置斷開,燃燒的原油順勢傾瀉至圍堰內(nèi)。受到熱輻射的影響,緊鄰11號儲罐的2座餾分油罐罐壁的保溫材料著火。

2小時之后,其中一個餾分油罐罐壁變形開裂,溢出的油蒸汽被引燃,由于消防隊預先對該罐罐頂及罐壁進行了泡沫覆蓋,僅30分鐘內(nèi),火勢就得到了有效控制并被撲滅。

在隨后的4個小時,現(xiàn)場救援力量持續(xù)不斷對11號儲罐及鄰近儲罐進行冷卻。期間,英國全國各地向煉油廠增派了大量消防設備以及泡沫原液。

8月31日8時,所需救援設備到位,包括67000gal(約305t)泡沫原液。消防隊決定對11號儲罐發(fā)起進攻,并同時對相鄰餾分油罐噴射泡沫液,以預防火勢進一步蔓延

消防隊從三個方向開始進攻,先使用3臺消防炮控制罐區(qū)流淌火,以便救援力量能夠靠近,并且盡力將流淌火與11號儲罐分隔開來。隨后,消防隊布置了4臺大功率消防炮,對11號儲罐同一位置噴射泡沫。

9時15分,11號儲罐圍堰內(nèi)火勢開始得到有效控制。

14時,11號儲罐罐區(qū)流淌火被撲滅,并且形成了較好的泡沫覆蓋。

15時左右,11號儲罐火勢開始減弱,但是罐頂?shù)呐菽采w層還在因為熱量而不斷瓦解。此時,儲罐頂部只剩下3個隱蔽火點。

9月1日凌晨2時,因為泡沫液再次耗盡,而此時又開始刮風,11儲罐罐頂泡沫覆蓋失效加劇,火勢再次蔓延至整個罐頂表面,形成全液面火災。

9月1日8時,在泡沫原液得到補充之后,消防隊再次使用3臺消防炮重新對11號儲罐開展進攻。另外,現(xiàn)場指揮員還調(diào)集了一臺吊機,將泡沫炮吊至高點位,增加泡沫覆蓋量。


10時,11號儲罐火勢開始得到控制。

15時左右11號儲罐火焰強度明顯減弱,但是罐壁的高溫使泡沫無法形成完整覆蓋。消防隊在隨后的數(shù)個小時持續(xù)采取噴射措施,保持泡沫覆蓋,確保不會發(fā)生復燃。

此次救援行動總共調(diào)集了150名消防員、50臺泡沫消防車、44臺消防泵、6輛舉高消防車、14輛泡沫供給車以及66輛商用泡沫罐車。用時約60個小時,消耗765噸泡沫原液(含3%和6%兩種類型)。


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事故后果



Amoco煉油廠11號儲罐被完全燒毀,相鄰的餾分油儲罐嚴重受損,損失了17800噸原油。估計這起事故造成的經(jīng)濟損失約為1000萬英鎊。
在第一次“噴濺”發(fā)生時,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:

■ 11號儲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發(fā)生故障,帶火星的焦炭顆粒從83m高的火炬飄落至11號儲罐罐頂上,從而引燃了罐頂積聚的易燃蒸汽。


滅火救援行動中遇到的問題:

■ 儲罐未安裝固定滅火裝置(噴淋系統(tǒng),泡沫發(fā)生裝置等),致使火災在初期沒有得到迅速控制,火勢蔓延。
■ 由于密封圈火災是煉油廠在制定事故預案時的主要事故場景,因此預案中所要求的泡沫原液儲量僅夠用于撲救密封圈火災,使得救援的前12小時內(nèi),行動效率低下。
■ 11號儲罐罐頂表面積為4778㎡,高20m,導致煉油廠配備的較多消防裝備很難直接打至罐頂。
■ 強烈的熱輻射導致:
    - 消防裝備數(shù)次被燒毀
    - 第一次總攻時噴射在11號儲罐罐頂?shù)呐菽采w層失效
    - 在艱難的救援條件下,消防員無法長時間處于救火前線
■ 11號儲罐的金屬罐壁破裂變形后,兩次出現(xiàn)若干處隱蔽火點,難以接近和撲救,消防員不得不利用煉油廠升降平臺搭載消防炮來噴射泡沫。
■ 消防泵和現(xiàn)場的泡沫罐車之間的接頭不匹配,迫使消防人員在現(xiàn)場重新尋找、組裝一個新的接頭。
在這次救援行動中遇到的這些困難造成儲罐滅火行動延遲,導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,從而導致沸溢噴濺。


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經(jīng)驗教訓



煉油廠儲罐浮頂開裂和壓縮機故障等反復出現(xiàn)的問題導致的大火,凸顯了企業(yè)在管理和技術方面的幾個問題:

1. 現(xiàn)場設計
  • 儲罐上應配置固定消防裝置,便于前期開展救援行動。泡沫發(fā)生器可撲滅密封圈火災,固定噴淋系統(tǒng)可以防止儲罐的部分變形和卷曲。固定式和移動式消防裝備必須與現(xiàn)場的配置型號相適應。
  • 應配備足夠的泡沫原液庫存以應對重大事故,配備適合全液面火災的大流量滅火裝置。
  • 考慮到連帶效應(cascade effects),應進行詳盡的風險分析,考慮到各類事故發(fā)生的場景(例如,浮頂起火)。
  • Amoco煉油廠位于偏遠港口,應將資源的遠距離運送問題編入應急預案中。
  • 應針對性研究大型油品存儲區(qū)域所存在的優(yōu)勢和不足,包括相應的圍堰的面積與容積。
  • 應提前考慮、調(diào)整火炬與其它設施之間的距離,尤其是要根據(jù)當?shù)氐臍庀笄闆r。

2. 現(xiàn)場管理
  • 當發(fā)現(xiàn)或檢測到故障時,要考慮到任何情況惡化所帶來的風險,并規(guī)劃出面對或克服危機的措施,應優(yōu)先考慮安排緊急維修作業(yè),而不是等待依據(jù)定期維修計劃。
  • 應根據(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施上。
  • 應針對煉油廠在應急管理方面的各類問題進行復盤,無論是正面的還是負面的。


3. 救援行動
  • 應針對這種極端事故場景進行消防演練,明確規(guī)定救援行動中操作人員和公共機構的責任。
  • 應權衡在資源有限的情況下,開展快速救援行動與等待外部資源發(fā)動大規(guī)模攻擊,兩者之間的利弊。