氯乙烯泄漏爆燃事故救援分析研究

王俊軍 阮楨 楊國(guó)強(qiáng) 李佳銘

摘要：近年來接連發(fā)生的兩次嚴(yán)重氯乙烯泄漏爆燃事故造成重大人員傷亡、環(huán)境破壞、經(jīng)濟(jì)損失，社會(huì)影響極大。氯乙烯本身的物化特性決定了事故處置過程時(shí)間長(zhǎng)、難度高，稍有不慎易造成救援人員傷害。文章通過分析氯乙烯性質(zhì)、生產(chǎn)、存儲(chǔ)、使用全工藝流程，研究泄漏爆燃事故處置中的人員防護(hù)、偵察檢測(cè)、傷員搜救、抑爆滅火、洗消消毒技術(shù)方法，提出了氯乙烯泄漏爆燃事故消防應(yīng)急救援處置規(guī)程，以期為消防救援隊(duì)伍安全、科學(xué)、高效處置此類事故提供依據(jù)與支撐。

關(guān)鍵詞：氯乙烯;泄漏爆燃;事故救援

2018年11月28日0時(shí)40分55秒，位于河北張家口望山循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范園區(qū)的中國(guó)化工集團(tuán)河北盛華化工有限公司氯乙烯泄漏擴(kuò)散至廠外區(qū)域，遇火源發(fā)生爆燃，造成24人死亡（其中1人后期醫(yī)治無效死亡）、21人受傷（4名輕傷人員康復(fù)出院），38輛大貨車和12輛小型車損毀，截止到2018年12月24日，直接經(jīng)濟(jì)損失4148.8606萬元[1]。2019年4月24日2時(shí)34分，位于烏蘭察布市卓資縣旗下營(yíng)工業(yè)園區(qū)的內(nèi)蒙古伊東集團(tuán)東興化工有限責(zé)任公司氯乙烯氣柜泄漏擴(kuò)散至電石冷卻車間，遇火源發(fā)生燃爆，造成4人死亡、3人重傷、33人輕傷[2]，直接經(jīng)濟(jì)損失超過4154萬元。

接連兩起嚴(yán)重的爆炸事故均由氯乙烯氣柜泄漏引起，不僅造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，而且人員傷亡慘重。本文通過分析氯乙烯性質(zhì)、生產(chǎn)、存儲(chǔ)、使用全工藝流程，研究氯乙烯泄漏爆燃事故處置技術(shù)方法，總結(jié)氯乙烯泄漏爆燃事故消防應(yīng)急救援處置規(guī)律，為消防救援隊(duì)伍安全、科學(xué)、高效處置此類事故提供依據(jù)與支撐。

1? 氯乙烯性質(zhì)、氣柜、聚氯乙烯生產(chǎn)工藝

1.1? 氯乙烯性質(zhì)

氯乙烯（C2H3Cl）[3]又名乙烯基氯（Vinylchloride）是一種易液化、無色且有醚樣氣味的氣體，沸點(diǎn)-13.9℃（常溫氣態(tài)），閃點(diǎn)-78℃，極易燃燒。與空氣混合能形成爆炸性混合物，爆炸極限3.6%～31.0%（體積比），遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。與空氣密度比為2.15：1，比空氣重，泄漏后向低洼處聚集，并能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。燃燒或無抑制劑時(shí)可發(fā)生劇烈聚合。氯乙烯難溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多數(shù)有機(jī)溶劑。

氯乙烯既可經(jīng)呼吸道進(jìn)入體內(nèi)，也可經(jīng)皮膚吸收進(jìn)入人體。急性中毒表現(xiàn)為麻醉作用：輕度中毒時(shí)出現(xiàn)眩暈、胸悶、嗜睡、步態(tài)蹣跚等;嚴(yán)重中毒可發(fā)生昏迷、抽搐、呼吸循環(huán)衰竭，甚至死亡。皮膚接觸氯乙烯液體可致紅斑、水腫或壞死。慢性中毒表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱綜合征、肝腫大、肝功能異常、消化功能障礙、雷諾氏現(xiàn)象及肢端溶骨癥。皮膚可出現(xiàn)干燥、皸裂、脫屑、濕疹等。屬于世界衛(wèi)生組織公布的一類致癌物，可致肝血管肉瘤。應(yīng)避免接觸、沾染到氯乙烯。

1.2? 氯乙烯氣柜結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)氣作為產(chǎn)氣與用氣之間的平衡調(diào)節(jié)手段具有極其重要的作用，儲(chǔ)氣容器稱為氣柜。氣柜是用水作密封介質(zhì)的儲(chǔ)氣罐，它是在水槽內(nèi)置放塔節(jié)及鐘罩，鐘罩帶塔節(jié)隨氣體的充入或放出而升降。按照儲(chǔ)氣壓力大小，氣柜分為低壓和高壓兩類;低壓氣柜按照密封方式的不同分為濕式和干式兩種[4]。

濕式氣柜用鋼量少，機(jī)械加工件少，施工難度低，但是水封導(dǎo)致柜體易腐蝕，維護(hù)保養(yǎng)要求和投入較高。無外導(dǎo)架直升氣柜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造較容易，但抗傾覆性能較差，臺(tái)風(fēng)地區(qū)及地震帶地區(qū)不宜采用;而且無外導(dǎo)架直升氣柜一般只用于單節(jié)氣柜。

有外導(dǎo)架直升氣柜設(shè)置有外導(dǎo)架，抗風(fēng)和地震傾覆能力較強(qiáng)，適用于高烈度震區(qū)。螺旋氣柜沒有外導(dǎo)向架安裝方便、安全;抗傾覆能力不及外導(dǎo)架直導(dǎo)軌。

張家口地處地震帶，因此采用有外導(dǎo)架直升氣柜。張家口“11·28”爆燃事故發(fā)生泄漏的氣柜為容積5300m3的鋼制低壓濕式有外導(dǎo)架直升式氣柜，規(guī)定設(shè)計(jì)壓力不大于4000Pa，如圖1所示。適用于化工、石油化工行業(yè)中氣體的儲(chǔ)存、緩沖、混合、穩(wěn)壓等作用，也可用于冶金及城市煤氣等行業(yè)。但不適用于儲(chǔ)存毒性為高度和極度危害的氣體。

圖1 鋼制低壓濕式有外導(dǎo)架直升式氣柜結(jié)構(gòu)示意圖

1.3? 氯乙烯氣柜工作原理

當(dāng)向氣柜內(nèi)充氣時(shí)，在氣體的壓力作用下，使鐘罩和中節(jié)先后升起，當(dāng)氣柜內(nèi)的氣體向柜外放氣時(shí)，在鐘罩、中節(jié)自重作用下，鐘罩、中節(jié)先后下降。氣體的工作壓力是由各活動(dòng)節(jié)的重力作用在儲(chǔ)存的氣體上而形成，當(dāng)上述重力不足以形成所需工作壓力時(shí)，在鐘罩頂及鐘罩內(nèi)附加配重塊。最小工作壓力為鐘罩剛剛脫離水槽底板上墊梁時(shí)氣柜內(nèi)壓力，最大工作壓力為各活動(dòng)節(jié)升至最大高度時(shí)的氣柜內(nèi)壓力。

1.4? “11·28”氯乙烯泄漏重大爆燃事故分析

河北盛華化工有限公司發(fā)生泄漏的氯乙烯氣柜活動(dòng)塔節(jié)出現(xiàn)卡頓、傾斜無法上下升降，導(dǎo)致氯乙烯氣體泄漏，如圖2所示。

圖2 活動(dòng)塔節(jié)卡頓、傾斜發(fā)生泄漏? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖3 短時(shí)間大量加氣加速泄漏

氣柜發(fā)生泄漏后，壓力下降，操作人員加氣補(bǔ)壓。但由于短時(shí)間內(nèi)加氣量過快，柜內(nèi)氣體壓力過高，導(dǎo)致超過水封掛圈額定壓力加速泄漏。如圖3所示。

2? 氯乙烯泄漏爆燃事故救援技術(shù)

2.1? 氯乙烯泄漏燃燒爆炸事故應(yīng)急救援應(yīng)急響應(yīng)程序[5]

政府應(yīng)急管理部門、消防救援隊(duì)伍接到氯乙烯泄漏爆燃事故報(bào)告后，應(yīng)科學(xué)、準(zhǔn)確的判定事故級(jí)別和影響程度，分級(jí)啟動(dòng)相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案及程序，如圖4所示[5]。

圖4 氯乙烯泄漏燃燒爆炸事故應(yīng)急響應(yīng)程序

2.2? 氯乙烯泄漏燃燒爆炸事故處置基本程序

氯乙烯泄漏爆燃事故通常按照泄漏和燃燒爆炸兩種類型來規(guī)定處置基本程序。然而，實(shí)際事故發(fā)生時(shí)常常泄漏后遇火引起爆炸燃燒，同時(shí)泄漏還在持續(xù)發(fā)生。因此，需要將泄漏和燃燒爆炸兩種事故類型合并進(jìn)行處置程序的制定。處置基本程序如圖5所示，其中專業(yè)處置部分主要由消防隊(duì)伍完成。

圖5 氯乙烯泄漏燃燒爆炸事故處置基本程序

3? 氯乙烯泄漏爆燃事故處置經(jīng)過分析

3.1? 接警出動(dòng)

“11·28”重大爆燃事故發(fā)生在2018年11月28日0時(shí)40分左右，張家口消防救援支隊(duì)接警先后調(diào)集多個(gè)中隊(duì)、多輛消防車、多名救援人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火救援。同時(shí)，報(bào)告市委、市政府，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

3.2? 災(zāi)情偵察、陣地部署

根據(jù)報(bào)警信息與第一處置力量反饋信息，結(jié)合消防救援支隊(duì)前期模擬實(shí)戰(zhàn)演練獲得的信息，支隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，首先進(jìn)行災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)偵察。根據(jù)氯乙烯氣柜與儲(chǔ)罐重大危險(xiǎn)源的實(shí)際，支隊(duì)長(zhǎng)親自帶領(lǐng)廠方技術(shù)人員進(jìn)入廠區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)偵察，尤其是氣柜與儲(chǔ)罐周圍區(qū)域。偵察發(fā)現(xiàn)廠內(nèi)起火燃燒區(qū)域包括氯乙烯氣柜與儲(chǔ)罐區(qū)域，但燃燒物質(zhì)為區(qū)域內(nèi)的木草等雜物，火勢(shì)較小，現(xiàn)場(chǎng)沒有發(fā)現(xiàn)氯乙烯三柜兩罐本體爆炸及燃燒。支隊(duì)立即設(shè)立廠內(nèi)指揮部，迅速調(diào)集攻堅(jiān)力量撲滅廠內(nèi)明火。同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控和冷卻保護(hù)氯乙烯氣柜與儲(chǔ)罐，以防發(fā)生爆炸燃燒，保證廠內(nèi)的氯氣、乙炔等其他有毒物質(zhì)不發(fā)生泄漏。

毗鄰盛華化工的301省道兩側(cè)停放的等候卸貨車輛大火猛烈燃燒，發(fā)生大量人員傷亡。為了以最快速度救援受傷人員，支隊(duì)將廠外指揮部設(shè)置在盛華化工大門前301國(guó)道上，調(diào)集大批力量投入滅火與救生。

3.3? 冷卻監(jiān)護(hù)、移交現(xiàn)場(chǎng)

2018年11月28日凌晨4時(shí)左右，事故現(xiàn)場(chǎng)明火被撲滅，消防力量繼續(xù)對(duì)起火區(qū)域及毗鄰氣柜、儲(chǔ)罐進(jìn)行冷卻。并組織廠區(qū)工程技術(shù)人員和監(jiān)測(cè)小組，監(jiān)測(cè)達(dá)到安全要求，事故處置工作結(jié)束。

3.4? 氯乙烯泄漏爆炸事故處置的技術(shù)與裝備不足

3.4.1? 氯乙烯泄漏事故處置技術(shù)方案不足

當(dāng)前針對(duì)氯乙烯泄漏事故科學(xué)、高效處置技術(shù)方案不足，缺乏針對(duì)氯乙烯泄漏事故的個(gè)人防護(hù)技術(shù)、偵檢技術(shù)、擴(kuò)散警戒范圍科學(xué)劃定方法等。

歐美國(guó)家警戒范圍、危險(xiǎn)區(qū)域的劃定基于多年的氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)不同危險(xiǎn)化學(xué)品的理化特性，建立科學(xué)可靠模型，對(duì)于警戒范圍、危險(xiǎn)區(qū)域的劃分有科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及速查手冊(cè)。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)警戒范圍、危險(xiǎn)區(qū)域的劃分主要參考國(guó)外的數(shù)據(jù)與積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)由于偵檢器材與技術(shù)的不足，無法精確劃定警戒范圍、危險(xiǎn)區(qū)域。

對(duì)于未明情況的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)，消防員應(yīng)當(dāng)在何種初始隔離距離、采用何種防護(hù)、使用何種偵檢器材進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)，尚未有系統(tǒng)性的解決方案。

3.4.2? 缺乏氯乙烯泄漏事故處置專業(yè)性、適用性的偵檢和長(zhǎng)時(shí)效呼吸防護(hù)裝備

當(dāng)前應(yīng)急救援隊(duì)伍尚無針對(duì)氯乙烯的定量化偵檢裝備。在未明事故現(xiàn)場(chǎng)泄漏介質(zhì)時(shí)，消防偵檢人員只能使用可燃?xì)怏w探測(cè)儀確定其爆炸燃燒特性，無法探測(cè)是否是氯乙烯、無法明確其毒性危害。

當(dāng)前消防隊(duì)員佩戴使用的正壓式空氣呼吸器有效使用時(shí)間約為30～40min，無法滿足大跨度長(zhǎng)時(shí)間作戰(zhàn)的需求。在有毒危險(xiǎn)氣體大范圍泄漏事故處置中，不具備現(xiàn)場(chǎng)更換空呼氣瓶的有效裝備。消防員氧氣呼吸器在氯乙烯泄漏事故處置中的適用性需進(jìn)一步研究。

4? 結(jié)語

氯乙烯作為易燃易爆的一類致癌物，近年的事故表明，一旦發(fā)生泄漏將造成嚴(yán)重的后果。當(dāng)前在處置技術(shù)、專業(yè)裝備上都存在較大的不足。2020年11月2日，應(yīng)急管理部辦公廳關(guān)于印發(fā)《淘汰落后危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)工藝技術(shù)設(shè)備目錄（第一批）》的通知（應(yīng)急廳〔2020〕38號(hào)）[6]。通知根據(jù)《安全生產(chǎn)法》第三十五條規(guī)定，多節(jié)鐘罩的氯乙烯氣柜因“氣柜導(dǎo)軌容易發(fā)生卡澀，使物料泄漏”，作為淘汰落后的設(shè)備被限制使用。要求新、擴(kuò)建項(xiàng)目禁止，現(xiàn)有多節(jié)氣柜按照單節(jié)氣柜改造運(yùn)行。雖然多節(jié)鐘罩的氯乙烯氣柜被禁止使用，但是單節(jié)氣柜、球罐作為氯乙烯容器仍然大量使用。

綜上所述，筆者根據(jù)市場(chǎng)需求做了如下梳理：急需開展研究氯乙烯氣柜、儲(chǔ)罐泄漏事故應(yīng)急處置技術(shù)研究，制定處置規(guī)程，實(shí)現(xiàn)氯乙烯泄漏事故的科學(xué)、安全、高效處置;研究氯乙烯氣柜、儲(chǔ)罐泄漏事故應(yīng)急救援人員個(gè)人防護(hù)技術(shù)，保證救援人員在處置過程的生命健康安全;研究氯乙烯氣柜、儲(chǔ)罐泄漏事故偵檢技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)氯乙烯快速、精確探測(cè);研究氯乙烯氣柜、儲(chǔ)罐泄漏擴(kuò)散范圍科學(xué)計(jì)算方法，建立立體動(dòng)態(tài)模型，實(shí)現(xiàn)智能自主動(dòng)劃定事故警戒范圍和危險(xiǎn)區(qū)域;研究氯乙烯氣柜、儲(chǔ)罐泄漏事故戰(zhàn)斗力量編成及調(diào)集技術(shù)及其動(dòng)態(tài)模擬、標(biāo)識(shí)、推送技術(shù)，實(shí)時(shí)為指戰(zhàn)員提供科學(xué)、有效支撐，提供消防員進(jìn)入未明情況?；沸孤┦鹿尸F(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)解決方案。

同時(shí)，需要研發(fā)針對(duì)氯乙烯的國(guó)產(chǎn)化、定量化專用或通用偵檢裝備，實(shí)現(xiàn)多種危險(xiǎn)氣體泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)氯乙烯爆炸極限和毒害濃度的實(shí)時(shí)、定量探測(cè);研發(fā)適應(yīng)大跨度長(zhǎng)時(shí)間作戰(zhàn)的呼吸防護(hù)裝備，保證救援人員在無法更換氣瓶環(huán)境中持續(xù)作戰(zhàn)時(shí)的生命健康安全;研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的阻燃耐高溫重型化學(xué)防護(hù)服，解決易燃易爆且有毒氣體泄漏事故處置缺少國(guó)產(chǎn)化防護(hù)服問題。

以期為氯乙烯泄漏燃燒事故提供專業(yè)的救援技術(shù)與裝備，提高救援科學(xué)水平，減少人員傷亡。

參考文獻(xiàn)：

[1]河北張家口中國(guó)化工集團(tuán)盛華化工公司“11·28”重大爆燃事故調(diào)查報(bào)告[Z].

[2]內(nèi)蒙古“4·24”較大生產(chǎn)安全事故[J].中國(guó)安全生產(chǎn)，2020，

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[3]孫萬付，郭秀云，李運(yùn)才.危險(xiǎn)化學(xué)品安全技術(shù)全書[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2017：268.

[4]HG/T 20517-1992鋼制低壓濕式氣柜[S].

[5]GA/T 970-2011 危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故處置行動(dòng)要?jiǎng)t[S].

[6]《應(yīng)急救援系列叢書》編委會(huì)編.危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急救援必讀[M].北京：中國(guó)石化出版社，2008：91.

[7]應(yīng)急管理部辦公廳.關(guān)于印發(fā)《淘汰落后危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)工藝技術(shù)設(shè)備目錄（第一批）》的通知（應(yīng)急廳〔2020〕38號(hào)）[Z].

Rescue analysis of vinyl

chloride leakage and explosion accident

Wang Junjun1，Ruan Zhen1，Yang Guoqiang2，Li Jiaming3

（1.Shanghai Fire Research Institute， Ministry of Emergency Management;2.Zhangjiakou Fire and Rescue Unit;

3.Hebei Fire and Rescue Army Unit）

Abstract：In recent years， two serious vinyl chloride leakage and explosion accidents have caused serious casualties， environmental damage， economic losses， and great social impact. The physical and chemical characteristics of vinyl chloride determine the long time and high difficulty of the accident disposal process， and a slight carelessness is easy to cause rescue personnel injury. By analyzing the properties， production， storage and use of vinyl chloride， this paper studies the personnel protection， reconnaissance and detection， wounded rescue， explosion suppression and fire extinguishing， washing and disinfection technology in the disposal of leakage and explosion accidents. Develop fire emergency rescue procedures for vinyl chloride leakage and explosion accidents. Provide basis and support for fire rescue teams to deal with such accidents safely， scientifically and efficiently.

Keywords：vinyl chloride;leakage explosion;accident rescue