愛荷華州農(nóng)場爆炸事故對BLEVE消防救援的啟發(fā)

張微明｜摘譯

1998 年4 月9 日23 時(shí)28 分，美國愛荷華州布尤納維斯塔縣艾伯特市附近的一處大型火雞農(nóng)場發(fā)生爆炸。原因是一名青少年駕駛的全地形車撞到了2 條丙烷管線上，管線一端連著容量為68 立方米的液化石油氣儲罐，一端連著2 個(gè)氣化裝置。由于受到?jīng)_擊，化學(xué)品從管線中泄漏，引發(fā)了大火。高溫下液化石油氣儲罐破裂，發(fā)生沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸（BLEVE）。

車上人員得以在爆炸前離開現(xiàn)場，在附近農(nóng)家中報(bào)了警，但2 名消防員在執(zhí)行任務(wù)時(shí)不幸犧牲。

消防行動(dòng)

23 時(shí)10 分，有人報(bào)警稱490號大街的農(nóng)場發(fā)生火災(zāi)。

23 時(shí)11 分，布尤納維斯塔縣艾伯特市消防局出動(dòng)。路上時(shí)，因?yàn)榛饎菝黠@很大，向同縣的馬拉松市消防局請求了支援。同時(shí)，縣治安部門通知了在艾伯特市巡邏的人員，2 個(gè)巡邏隊(duì)決定響應(yīng)，其中1人從北部趕來，稱在8 千米遠(yuǎn)的地方就看到了空中的火焰。

23 時(shí)16 分，又有人報(bào)警稱490號大街的一個(gè)液化石油氣儲罐著火。

事故儲罐周圍的建筑

23 時(shí)18 分，第一名治安副警長到達(dá)現(xiàn)場，將巡邏車停在儲罐東面的車道口。恰好農(nóng)場所有者也到了現(xiàn)場，副警長詢問了儲罐內(nèi)的物料含量，對方稱幾乎是滿的。副警長確認(rèn)，這次火災(zāi)涉及丙烷儲罐，還上報(bào)說目前沒有建筑被燒。消防主管告知副警長，他們的計(jì)劃是讓氣體繼續(xù)燃燒，同時(shí)保護(hù)暴露在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)中的建筑。

23 時(shí)21 分，消防隊(duì)伍陸續(xù)到達(dá)。

23 時(shí)24 分，消防隊(duì)開始實(shí)施火災(zāi)危害暴露的應(yīng)對措施。同時(shí)，副警長報(bào)告稱，事故涉及一個(gè)“大型液化石油氣儲罐”。

泄壓管的殘骸插入地面

23 時(shí)27 分，消防主管讓副警長告知當(dāng)?shù)仉娏Σ块T，大火可能會(huì)影響到從儲罐北面穿過的多條電線。副警長剛剛回到巡邏車上，就發(fā)現(xiàn)儲罐底部的西面出現(xiàn)了火焰，同時(shí)火焰還從儲罐頂部的泄壓閥噴出。被破壞的液體管線上噴出的火，烤著儲罐向北的一面。

于是，副警長將車停到了儲罐西南方更遠(yuǎn)的地方，之后通過無線電匯報(bào)說，儲罐的火焰發(fā)生了變化，已經(jīng)被火包圍在中間。之后就發(fā)生了劇烈爆炸，他被沖倒在巡邏車旁邊的溝里。

23 時(shí)28 分，副警長醒來，回到車上去呼叫更多的消防支援和醫(yī)療救援力量。他報(bào)告說，發(fā)生了“非常大的爆炸”。

第二名響應(yīng)的治安副警長因路線錯(cuò)誤出現(xiàn)了延遲。他剛從西面拐到附近的路上就聽到了爆炸聲。他繼續(xù)向現(xiàn)場開，見到了第一名副警長。兩人發(fā)現(xiàn)，爆炸后大火已經(jīng)滅了，幾處小火正在地上和周圍建筑內(nèi)燃燒著。

爆炸中，儲罐裂成了多塊，最大的一塊長7.3 米，飛到了91.4米遠(yuǎn)的地方。另一塊也比較大，直接飛進(jìn)并穿過了儲罐北面的倉儲樓，落在了樓北面的一處糧倉附近。小片殘骸遍布在儲罐南面的大片區(qū)域，最遠(yuǎn)的一塊離儲罐75.6 米。其中泄壓管的殘骸飛到了儲罐西面的碎石路上，插入地面1 米多。

馬拉松市消防局也在爆炸后不久到達(dá)了現(xiàn)場，將其余的明火完全撲滅，又在現(xiàn)場提供照明，協(xié)助調(diào)查，直到白天。

傷亡情況

爆炸后，人們多次清點(diǎn)人員，確定傷員和失蹤人員的數(shù)量。

爆炸時(shí)，消防主管正站在儲罐西北向30.5 米處，被BLEVE 產(chǎn)生的火球燒傷，防護(hù)服上衣的背面被燒，褲子的背面和側(cè)面被燒。消防主管助理和另外一名消防員，在儲罐西北向45.7 米處，被掀倒在地。其中主管助理的面部燒傷，另外一人出現(xiàn)多處損傷。第三名消防員站在辦公樓東面，受輕傷。

第一位到達(dá)的副警長摔在溝渠之后，出現(xiàn)了多處擦傷。

位于北部倉儲樓西南角的2 名消防員，當(dāng)時(shí)正在操作消防水帶，爆炸后被殘骸擊中，當(dāng)場死亡。隨后的醫(yī)學(xué)檢查也報(bào)告顯示，死亡原因?yàn)閲?yán)重鈍器傷。

所有受傷人員被送往當(dāng)?shù)蒯t(yī)院治療，燒傷人員被轉(zhuǎn)移到了附近城市的燒傷治療中心。

分析

事故現(xiàn)場消防員（編號的圓圈）和消防車（編號的方塊）的位置；橙色編號圓圈代表受傷的消防員，黑色編號代表犧牲的消防員，白色代表其他消防員

全地形車撞到管線后，導(dǎo)致液體丙烷泄漏，形成蒸氣云。蒸氣云遇到點(diǎn)火源之后被引燃。最終，火焰侵襲到罐體，儲罐材料強(qiáng)度變?nèi)酰l(fā)了BLEVE。

愛荷華州消防局和當(dāng)?shù)乜h治安官組成的調(diào)查團(tuán)隊(duì)未能確定確切的點(diǎn)火源，但最有可能的是距離儲罐約11 米的2 個(gè)氣化裝置。

BLEVE

BLEVE 通常發(fā)生在罐體液面以上的部位受到大火侵襲后，材料強(qiáng)度變?nèi)?，在?nèi)部壓力下失效，導(dǎo)致罐體破裂。

第18 版《美國消防協(xié)會(huì)消防手 冊》（NFPA Fire Protection Handbook）第7 章對液化氣體的BLEVE 事故有如下介紹：

所有液化氣體在高于常溫常壓下沸點(diǎn)以上溫度時(shí)，都必須儲存在壓力容器內(nèi)，壓力范圍可以低于幾千帕，有的高至上兆帕。如果容器失效，壓力釋放到大氣壓水平，液體內(nèi)部儲存的大量熱量會(huì)導(dǎo)致部分液體快速氣化，氣化速度與當(dāng)時(shí)液體溫度與沸點(diǎn)的溫差有直接關(guān)系。

過壓泄壓閥的作用是在液體溫度超過正常大氣溫度時(shí)，排放壓力。如果在泄壓閥正常工作的情況下，容器失效，此時(shí)液體溫度會(huì)高于氣溫，就會(huì)有更多的液體氣化——通常儲罐內(nèi)一半多的液體都會(huì)氣化。

液體氣化，體積膨脹，膨脹產(chǎn)生的力會(huì)讓罐體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，儲罐部件飛射出去。同時(shí)空氣和蒸氣快速混合，被點(diǎn)燃后就會(huì)出現(xiàn)火球。這時(shí)，其余的低溫液體也會(huì)霧化，很多小液滴在空氣中移動(dòng)時(shí)會(huì)被燃燒。

有的低溫液滴在未燃燒之前，就從火焰區(qū)快速噴出，落到地上。在某起液化石油氣BLEVE 事故中，在瀝青路面上由此留下的痕跡距事故中心約0.8 千米。有的BLEVE事故中，消防員還被噴出的低溫液體降了溫。

儲罐內(nèi)部壓力釋放到大氣壓水平，常是因?yàn)閮藿Y(jié)構(gòu)被破壞，而多數(shù)情況下都是因?yàn)榻佑|了火焰，金屬強(qiáng)度弱化。

彈簧加載式安全閥雖然性能令人滿意，但它并不能預(yù)防BLEVE。因?yàn)楸举|(zhì)上，這個(gè)閥門并不能把壓力降低到大氣壓水平。

與液體接觸的罐體金屬很難被加熱，因?yàn)橐后w會(huì)將熱量吸走。

事故規(guī)模

絕大多數(shù)的液化氣體BLEVE事故都與儲罐因火焰失效有關(guān)。個(gè)別事故的儲罐失效是其他原因，如銹蝕或外力沖擊。其中外力沖擊在運(yùn)輸過程中容易出現(xiàn)，往往在受到?jīng)_擊的同時(shí)就會(huì)發(fā)生BLEVE 事故。

BLEVE 事故的規(guī)模由容器的重量和液體蒸發(fā)量決定。多數(shù)液化氣體BLEVE 事故發(fā)生在液位稍微低于1/2 至3/4 的范圍內(nèi)。有人在距離事故中心224 米的地方被飛射出去的儲罐部件擊中死亡，還有人在距離事故中心76 米的地方因燒傷死亡。

時(shí)間間隔

從接觸火焰到發(fā)生BLEVE 的時(shí)間間隔，受很多因素影響，比如火災(zāi)的規(guī)模和性質(zhì)，還有容器自身。位于地面之上、沒有絕緣的儲罐，如果比較小的話，不進(jìn)行噴水冷卻，幾分鐘內(nèi)就會(huì)發(fā)生BLEVE；大型容器的時(shí)間間隔可能會(huì)有幾個(gè)小時(shí)。

有絕緣設(shè)計(jì)的情況下，時(shí)間間隔會(huì)極大延長。

消防主管的衣服被燒毀

儲罐防護(hù)裝置

儲罐和氣化裝置都沒有物理防護(hù)欄，儲罐及其相關(guān)設(shè)備位于一片草地上，三面都是路。美國消防協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)明確指出，液化石油氣儲罐如果可能受到車輛撞擊，要采取預(yù)防措施。

假如這次針對車輛撞擊采取了預(yù)防措施，液體管線就不會(huì)受損，也不會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致消防員死亡。

消防部門的行動(dòng)

響應(yīng)液化石油氣相關(guān)事故時(shí)，消防部門要考慮很多因素。

培訓(xùn)：消防員應(yīng)熟悉液化石油氣的基本性質(zhì)，如蒸氣密度。了解這些才能作決策，是冒風(fēng)險(xiǎn)滅火還是撤退。

消防也應(yīng)了解液化石油氣泄漏和儲罐遇火帶來的危害，通過評估危害與收益，制定策略。

響應(yīng)：應(yīng)對液化石油氣泄漏或者相關(guān)火災(zāi)時(shí)，建議采用3 種控制方法：一是如果已經(jīng)出現(xiàn)泄漏但沒有明火，這時(shí)要通過閥門或控制裝置減緩或停止氣體流動(dòng)；二是采用通風(fēng)或者噴水霧的方式驅(qū)散易燃?xì)怏w，防止其進(jìn)入燃燒區(qū)；三是通過噴水對儲罐和設(shè)備降溫，防止儲罐失效發(fā)生BLEVE 事故。

在用水上，最主要的考慮因素為是否有充足的水供給，是否能持續(xù)對裝置降溫。

到達(dá)現(xiàn)場后，消防員往往能發(fā)現(xiàn)燃燒著的液化石油氣，或者未點(diǎn)燃的氣體。這時(shí)候可以用水霧流驅(qū)散氣團(tuán)。

總結(jié)

在本起事故之前，也出現(xiàn)過BLEVE 導(dǎo)致消防員死亡的案例，例如1973 年亞利桑那州金曼市的蒸氣爆炸事故，導(dǎo)致12 名消防員死亡。1974 年明尼蘇達(dá)州圣保羅市的事故，3 名消防員死亡。

經(jīng)歷這些悲慘事故后，人們就制訂了培訓(xùn)項(xiàng)目，提醒消防員當(dāng)心BLEVE 事故的潛在危害。還有人建議，利用這些事故的教訓(xùn)制訂消防作業(yè)方案和流程，以便應(yīng)對類似事故。

然而，不久之后，又有消防員在BLEVE 事故中死亡：1993 年6 月27 日加拿大魁北克省的事故，有4 名消防員死亡；1997 年10 月2 日伊利諾伊州的事故，2 名消防員死亡。

上面所有的案例中，消防隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場時(shí)，泄壓閥都在工作。但在火焰的沖擊下，每起事故中的涉事儲罐都變得非常脆弱。罐體破裂后，大大小小的部件向四周噴射出去，周圍的建筑、設(shè)備、人員因此受到傷害。所以，我們不能因?yàn)樾箟洪y正在工作就認(rèn)為不會(huì)發(fā)生BLEVE。

任何時(shí)候，如果火焰直接沖擊到了液化石油氣儲罐接觸蒸氣的部分，都要考慮發(fā)生BLEVE 的可能性?，F(xiàn)實(shí)中，我們很難判斷火焰沖擊是在液面以上還是以下，所以要慎重排除事故的可能性。

儲罐暴露在火焰中以后，降低BLEVE 風(fēng)險(xiǎn)的最有效方法就是用大量的水給罐體降溫。這就要事先確保有持續(xù)的、足夠的水供應(yīng)。也要使用無人消防噴水管和監(jiān)測設(shè)備，避免消防員靠近事故危險(xiǎn)區(qū)。

如果消防員必須冒風(fēng)險(xiǎn)才能對儲罐進(jìn)行噴水降溫，這種情況下，應(yīng)該把消防員撤到安全的地方，讓火繼續(xù)燃燒。

如果是在火車脫軌或者大規(guī)模事故的情況下，劃定事故危險(xiǎn)區(qū)的范圍要更大，以減少人員的風(fēng)險(xiǎn)暴露。

多數(shù)情況下，消防作業(yè)采取的都是侵略性的、主動(dòng)的應(yīng)對方式。但液化石油氣儲罐火災(zāi)的消防，與它們有很大的不同，要極為謹(jǐn)慎。必要時(shí)，指揮人員應(yīng)該毫不猶豫地下達(dá)撤退指令，讓火自行燃盡。安

摘譯自美國消防協(xié)會(huì)消防員死亡調(diào)查報(bào)告