-英国邦斯菲尔德油库爆炸事故调查总结报告.docx
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1、英国邦斯菲尔德地区油库火灾爆炸事故调查总结报告1.前言2005 年 12 月 11 日凌晨位于伦敦的东北部的邦斯菲尔德油库由于充装过量发生泄 漏,并最终引发爆炸和持续 60 多小时的大火,事故摧毁了 20 个储罐,造成 43 人受伤和 高达 8.94 亿英镑(相当于 101 亿人民币)的经济损失,是英国和欧洲迄今为止遭遇的最 大火灾。2006 年 1 月成立的独立的事故调查委员会,自 2006 年 2 月 21 日发布第一份调 查报告以来,一共公布了 9 份报告,直到 2008 年 7 月才宣布调查结束。委员会进行了深 入而全面的调查,事故的完整过程和和深层原因被逐步揭示,整个工业界都在反思调
2、查 结果,以从中吸取教训。本文通过对事故调查报告的分析与总结,提出可供国内油气储运企业借鉴的经验, 以方便企业对自身进行检查,或者依据检查结果采取进一步的风险管理措施。风险管理已经被世界上很多能源产业公司所接受和认可,尤其是在石油化工、电 力、核电、化工工业等高风险的行业都有很好的实践和应用。风险管理是一个系统化的 方法和理论,它包括各种不同的风险管理手段,本文所涉及到的风险管理手段只是整个 风险管理体系中的一部分,关于的它的详细内容可以参照 Scandpower 风险管理中国公司 的其他报告,本文不作进一步的深入介绍。2.英文缩写本文中用到了多处英文缩写,其完整表达如下(按文中出现的顺序):
3、HOSL COMAHHertfoudshire Oil Storage LimitedControl of Major Accident Hazards Regulations哈福德郡储油有限公司重大危险源控制法案BPABritish Pipeline Agency Limited英国管道运营公司BPBritish Petroleum Limited英国石油公司UKOPUK Oil Pipelines Ltd英国石油管道公司ATGAutomatic Tank Gauging储罐测量监控系统SILSafety Integrity Level安全完整性等级QRAQuantitative Risk
4、Assessment量化风险评价3.邦斯菲尔德地区介绍3.1区域布置邦斯菲尔德地区是一个大型的油料储存区,位于伦敦的东北部,某种意义上具备战 略储备油库的功能。该地区存在有多家储油公司,是依照原有的英国健康安全署土地规 划法发展起来的,这部方案按照已建设危险源为起点,不断向往扩展安全距离,并规定 在不同的安全距离内允许被规划的土地使用。因为工厂只被允许在最小的安全距离内发展,这使得先后发展的多家储油公司基本上毗邻建设,甚至互相渗透,形成今天邦斯菲尔德地区独特的油库地区现状。整个油库地区夹在樱桃树路(Cherry tree Lane)和邦斯菲尔德路(Buncefield Lane) 之间,北部、
5、东部和南部均为农田,在西部和班得瑞大道(Boundary Way)之间分布有 大量的公司和民房(在事故中遭到严重破坏),距离西部的外围墙在 120m 左右(英国 健康安全署按规定可以规划民房的最近距离)。图 3-1 展示了油库地区的周边情况。事故池消防泵房A 罐区樱桃树路#12班 得 瑞 大 道绿化带民房 Fuji公司围墙#912应急 发电机房Northgate公司邦 斯 菲 尔 德3COM 路公司RO事故池公司B 罐区图 3-1: 邦斯菲尔德库区区域布置图3.2平面布置哈福德郡储油有限公司(HOSL),是道达尔英国公司和德士古石油公司合资经营 的。HOSL 分为西区和东区两个区,西区就是本次
6、事故的发源地以及大火的中心,它分 布有 A、B、C、D 四个罐区。HOSL 被批准的最大储存量是 34000 吨车用燃料和 15000 吨煤油。依据重大危险源控制法案(COMAH)要求的安全评估报告在事故发生时正在 进程中,还未完成。英国管道运行公司(BPA)是由壳牌和英国石油公司(BP)负责运营的管道公司, 但它所管理的管道资产属于英国石油管道公司(UKOP)。BPA 在邦斯菲尔德地区的油 库被一条小路(樱桃树路,Cherry Tree Lane)分割为两个部分,分别是路北边的北区和南边的主区,都几乎被摧毁在大火中。BPA 被批准储存 70000 吨车用燃料和其他油品。COMAH 要求的安全
7、评估报告已经完成。英国石油公司(BP)的储罐位于整个邦斯费尔迪库区的南部,由于距离 HOSL 西区 最远得以在这场大火中幸免。BP 被允许储存 75000 吨车用燃料和来自 BPA 的所有油 品。COMAH 要求的安全评估报告已经完成。图 3.2 显示各个区域的相互关系。整个邦斯菲尔德库区通过三条独立的输油管线输送油料,分别是: 10 英寸的 Finalline,首站在道达尔的 Lindsey 炼厂,末站在 HOSL 西区; 10 英寸的 M/B 管线,首站在壳牌的 Stanlow 炼厂,末站在 BPA 北区; 14 英寸的 T/K 管线,首站来自壳牌的码头和 Coryton 炼厂,末站在 B
8、PA 主区。三条管道均采用分批次顺序输送的方式进行输送,混油返回炼厂重新炼制或者直接 混入低品位油罐。油料到达 HOSL 后按不同种类储存在相应的的储罐,表 3.-1 显示了发 生事故的 HOSL 西区各罐区的储存情况。车用燃料主要由 HOSL 西区、BP 和很少的一部分从 BPA 用油罐车运输出邦斯菲尔 德库区,航空煤油依靠一条 6 英寸和一条 8 英寸的管道从 BPA 输送至伦敦机场,图 3-3 显示了各个管线的相互关系。3.3主要安全设施和事故相关设施3.3.1 储罐测量监控系统(Automatic Tank Gauging,ATG)#912 储罐安装有 ATG 系统,这是一个储罐的监测
9、和控制系统。ATG 可以监控储罐 液位、温度和阀门状态,并可以实现远程控制。同时 ATG 系统还可以接受来自系统外部 的报警信号并进行相应的动作。对于所监控的数据,包括异常事件和阀门状态均会被保 存数月。ATG 系统前端包括一个安装在罐顶的伺服液位计和和安装在底部的热电偶温度计, 测量数据被传送到 ATG,HOSL 所有的储罐的液位和温度数据均接入 ATG,由操作人员 在控制室通过 ATG 进行日常作业。图 3-4 显示了 ATG 系统的组件和安装位置。3.3.2 液位超限报警装置#912 储罐在顶部安装有一个独立的液位超限报警装置(安全仪表系统),当储罐液 位达到极限位置(实现设定)后该装置
10、将向控制室发出声光报警并同时自动关闭储罐的 进料阀门,同时报警信号还会传向上游的 BPA 控制室,这时 BPA 将关闭通向西区的进 油主管线。西区控制室还有一个优先选择开关可以阻止西区的关断信号传向 BPA,当优先选择 开关被确定为阻止时,会在控制面板上亮起一个红色的警示灯。3.3.3 通气孔#912 储罐在顶部设置有 8 个 0.07m2 的三角形通气孔,一是为浮盘上方的油气提供足 够的与外界大气流通的面积;二是在事故状态下起到油品溢流作用。3.3.4 消防水折流板#912 储罐罐顶的外延设计有一圈消防水折流板,折流板的设计意图是为了让罐顶的 消防喷淋装置喷出的消防水可以程瀑布状流下,以最大
11、程度的覆盖罐体;同时也在高温 天气用来冷却罐体温度。图 3-5 显示了折流板的安装位置和外观。3.3.5 防风梁#912 储罐的罐体中部有一个防风梁的结构设计,设计的目的是为了抵御来在罐体侧 面的风载荷,但它会在罐体的外部形成一个突起,图 3-5 显示了防风梁在罐体的位置和 外观。3.3.6 防火堤#912 储罐所在的 A 罐区(类似与其他罐区),设计有防火堤,防火堤的设计容量是 罐区内最大容量储罐的 110%,同时防火堤设计有雨水排出口。防火堤上存在管道的穿越 现象。HOSL 消防泵房BPA#12 罐BPA 事故池HOSL 事故池HOSL 西区 A 罐区HOSL 西区 B 罐区壳牌 BPHO
12、SL 西区BPAHOSL 东区HOSL 西区 C 罐区HOSL 东区事故池BP 罐区图 3-2: 邦斯菲尔德库区平面示意图T/K 管线Finaline 管线Finaline 管线计量区航空煤油外输管线M/B 管线M/B 管线计量区T/K 管线计量区图 3-3: HOSL 库区来料管线示意图8 个通气孔检查窗伺服液位计独立的液位安 全仪表装置探测竖井液位传感器检查孔内浮顶滑动密封热电偶 温度计图 3-4: #912 储罐结构示意图通气孔消防水折流板防风梁图 3-5: #912 储罐外部表 3-1: HOSL 西区储存情况列表罐区储罐编号介质进料管线A910汽油T/KA 912 汽油 T/KA91
13、5 汽油 Finalline B911 汽油 Finalline B913 柴油B 914 柴油B 916 柴油C901 汽油 T/K C902 汽油 T/K C903 汽油 T/K C904 汽油 T/K C905 汽油 T/K D906 混油D 907 混油D 908 柴油D 909 混油4.事故调查总结4.1事故发生经过2005 年 12 月 10 日 19 时,HOSL 西区 A 罐区的#912 储罐照生产计划开始接受来自 于 T/K 管线的无铅汽油,输送速度为 550m3/h。2005 年 12 月 11 日 0 时,该批次输送结束,并开始进行例行的液位检查。2005 年 12 月
14、11 日 1 时 30 分,例行检查结束,一切正常,继续向#912 储罐输送。2005 年 12 月 11 日 1 时 3 时左右, ATG 的液位数据停止变化,至事故发生时一直显示储罐液位在大约 2/3 处。由于 ATG 的数据一直没有发生变化,因此和 ATG 相联的警 报系统一直没有动作,致使充装一直继续。2005 年 12 月 11 日 5 时 20 分左右,按照当时的充装速度和#912 储罐容量,储罐已 经完全充满。2005 年 12 月 11 日 5 时 20 分左右,#912 储罐上安装的独立液位超限报警装置未动 作,充装继续,导致汽油开始从罐顶的通气孔向外溢出。2005 年 12
15、 月 11 日 5 时 38 分左右,溢出的汽油开始在 A 罐区内由#912 储罐位置向 西蔓延,从视频和目击者反映的证据显示,当时的蒸汽云厚度已经达到了大致 1m。2005 年 12 月 11 日 5 时 46 分左右,液态的汽油开始从 A 罐区的围堰内溢出,蒸汽 云的厚度达到了 2m。2005 年 12 月 11 日 5 时 50 分,蒸汽云扩散到 Northgate 公司和 Fuji 公司的停车场。2005 年 12 月 11 日 5 时 54 分,由于通往金斯顿地区的阀门关闭,T/K 管线输向#912储罐的流量由 550 m3/h 增加到 890 m3/h,溢油进一步扩大。2005 年
16、 12 月 11 日 6 时 01 分 32 秒,当地的地震记录仪记录到了最大的一次爆炸, 随后又发生了多次爆炸以及持续的大火。图 4-1 显示了事故发生过程的主要事件,图 4-2 显示了蒸汽云扩散过程。图 4-1: 事故发生过程12 284-2: Northgate4.2爆炸发生时的安全设施及相关设施状态事故发生时的三条管线状态如下: Finaline 管线以 220 m3/h 向 A 罐区的#915 储罐输送汽油; M/B 管线以 400 m3/h 向 D 罐区的#908 储罐输送柴油; T/K 管线以 890 m3/h 向 A 罐区的#912 储罐输送汽油。ATG 系统的数据显示,爆炸发
17、生时#912 储罐的进口阀处于打开状态,液位处于 2/3处,温度数据 3 时开始一直处于上升状态。液位超限报警装置未发出任何报警动作,BPA 的控制室 SCADA 系统未接到自该系 统的报警信号。4.3事故后果4.3.1 爆炸最大的爆炸发生在西库区、Fuji 公司和 Northgate 公司之间的范围内。在第一次爆炸 发生时,蒸汽云向西已经扩散到了班得瑞路,向西北已经达到凯瑟琳家房屋的东南角, 向北超过了英国管道公司的#12 罐,向南越过了整个罐区但还未达到 HOSL 西区的装油 平台,向东达到了英国管道公司的办公室。在富士和 Northgate 的停车场处产生的超压达 到 7-10MPa,在
18、 2km 的地方衰减到 70-100Kpa。图 4-3 显示了通过事故现场的破坏程度 确认的超压分布范围,图 4-4 显示了超压在空间内的传播以及形成的二次超压传播方 向。第一次爆炸产生的闪火范围大致有 8000m2,图 4-5 显示了通过现场被烧过痕迹确定 的闪火的影响范围。在第一爆炸发生后随后的多次本证实是空罐或者浮顶罐上部空隙发生的爆炸。事后 在 Northgate 的停车场发现了#910 储罐的罐顶,当时该储罐处于停用状态,说明在罐体内 部发生了爆炸。消防泵房内发生过一次爆炸,数据显示在爆炸发生前火警启动了消防泵,可能是启 动引燃了可燃气体。备用发电机房发生过一次爆炸,可燃气体可能通过
19、柴油发电机的进气口进入了室 内,室内设置的一台温控加热器如果开始加热,在电路系统中的任何一个火星都有可能 点燃可燃气体。4.3.2 火灾持续的大火燃烧了 60 多个小时,烧毁了 20 余座储罐,烟尘和大火形成了高达 60m的火柱,大火烧毁了防火堤的密封剂和防水剂,穿越防火堤的管线与防火堤之间的密封 也为破坏,导致大量的油料流出,加剧了火势的蔓延。图 4-6 中第一张和第二张图片为被爆炸破坏后的周边建筑,图 4-7 显示了被破坏的防 火堤,图 4-8 显示了事故后的库区全景。图 4-3: 爆炸产生的超压分布注:红色为一次超压,蓝色为二次超压图 4-4: 爆炸产生的超压传播方向周边建筑物邦斯菲尔德
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