浅析船舶火灾爆炸事故的消防处置——以2016年广东“丰盛油8”轮机舱爆炸事故为例

李志峰 姚云雪 刘全财

引 言

2016年10月20日，广东东莞丰海海运有限公司所属油船“丰盛油8”轮在某港危险化学品码头装载石脑油的过程中，机舱发生爆炸。爆炸原因为货泵舱货管发生泄漏，货泵舱和机舱有穿孔，石脑油气体进入机舱后，被机舱热源引爆。事故造成1人死亡，1人失踪，4人重伤，9人轻伤。10月23日，在事故应急处置过程中，该船再次发生爆燃，未造成人员伤亡。24日，该轮被成功拖离码头到锚地锚泊。

本次事故发生在装卸货期间，危险性较大。事故造成人员伤亡和财产损失，引发巨大的社会影响，体现了码头火灾的典型特征[1]。在人员搜救、火灾应对的组织和技术上体现了社会消防不熟悉船舶布置和特性的突出特点。目前的研究中，对船舶人员消防[2][3][4]和港口消防设计[5][6][7]研究较多，也有人谈论过社会力量参与船舶消防[8]的必要性，本次事故是一次由岸基消防力量处置船舶火灾爆炸的案例，非常有代表性。

1 事故消防处置过程

事故处置期间，在应急指挥小组的指令下，海南省公安消防总队先后调集450名消防官兵、31名政府专职消防队员、77辆消防车参与事故处置，紧急调运广东、广西总队共310吨泡沫灭火剂到场增援，奋战100个小时成功将船舶拖航至锚地水域，完成了事故处理[9]。

1.1 初期处置

10月20日下午，事故初发时，在半个小时内发生了三次爆炸。第一次爆炸后，码头值班调度开启了水幕墙保护。12分钟后发生了第二次爆炸，码头调度开启消防炮对“丰盛油8”轮机舱顶部及周围区域进行喷淋。十几分钟发生第三次爆炸，消防官兵赶到事发码头，随后全体船员撤离码头。经清点人数，值班机工失踪。

消防人员尝试搜寻失踪机工，但没有成功。

由于岸基向事故船连续喷洒了近2个小时的消防水，导致船体出现了明显左倾。随着时间推移，左倾逐渐加重，21日上午九点达到了近20度。事故应急指挥部决定扶正船体、防止倾翻、排除险情，待细致勘察后，再采取下一步行动。

此时，泵舱液体量约200m3、液位高度2m左右；机舱液体量约1000m3，液位高度5m左右。生活区左上下走廊均灌满了水，最高的船舷处水深达80cm,这些积水是船舶倾斜的原因。为扶正船体，应急处置人员使用移动式潜水泵把生活区内的积水全部抽走，并利用码头上的消防水灌入右边的压载舱内，约3个小时后船体恢复正浮状态。

21日开始，应急人员对机舱和货泵舱进行了细致勘察，在泵舱中间和底部分别取样，样本为白色透明液体，在机舱上部、中间、底部分别取样，样本为褐色液体。经实验室利用蒸馏法进行馏程分布分析，样品在200℃的回收率在90%左右，因此可以判断样品轻组分较多，很有可能是石脑油混入了货泵舱和机舱。

指挥部做出继续搜救失踪人员的决定，协调清污船舶开展机舱抽水工作，抽水目标为确保机舱底部油污水液位低于30cm；消防人员负责现场检测、监护。清污船舶利用本质安全型的防爆卸载泵开始抽除机舱的含油污水。

在机舱水位剩约1.25m时，消防人员决定对机舱进行正压通风，注入压缩空气置换机舱底部密闭空间的可燃气体。消防人员调集空压机，启动正压通风软管置换机舱内气体，计划置换时间3h检测合格后，进入负一层开展救援。

受吸程限制，抽水用防爆卸载泵难以继续抽吸，应急处置人员把泵体从船体主甲板层转移至船员舱室层。

23日下午五点半左右，事故船机舱再次发生闪爆。

1.2 二次爆燃处置

二次闪爆后，现场处置人员全部撤离，消防人员开始了灭火工作，主要利用岸防喷淋系统及岸防炮压制火势，将泡沫持续注入机舱、船员舱，冷却保护泵舱与机舱，阻止火势蔓延至泵舱和货舱。经过1个多小时的奋战，火势逐渐减弱。岸防泡沫炮持续喷射泡沫半小时后，超过固定泡沫系统半小时设计值，岸防炮水射流破坏了泡沫覆盖效果。指挥部要求关闭岸防泡沫炮，改为泡沫消防车连续供液40min后，车载泡沫液也出现供给中断，随后机舱出现复燃。现场指挥发出紧急撤离命令，现场消防人员全部撤离至安全区。

消防部门根据现场局势作出判断，建议按照最不利情况研究下一步救援方案。总指挥部决定由石化企业封堵雨排；对与码头相连的物料管线紧急注氮；组织3km范围内居民紧急疏散；采取一切措施控制火势，将燃烧区控制在机舱范围内，死守泵舱底线。

根据总指挥部要求，消防指挥部紧急调集6%水成膜泡沫160t，由东方化工厂准备气氮1000m3，液氮80m3，制定了泡沫覆盖、注氮封舱的作战行动方案。24日6时，利用移动泡沫炮从事故油轮尾部应急逃生口、甲板层舱口、炊事间、船舱通道、尾气烟囱等部位冲注泡沫，泡沫覆盖约12min后，注氮组将氮气放散管插入船员间船舷窗口，对负二层7个船员室、负一层设备间空间实施氮气抑制、窒息灭火。最终扑灭了事故船火情。

1.3 拖航惰化

火势得到控制后，总指挥部决定将事故船拖至锚地进行后续处理。最终确定拖带方案的消防准备如下：对船舶机舱，锚链舱进行测量、测爆；对机舱注入氮气，打入泡沫。在灭火完成至拖带以前后，消防部门[9]已对事故船持续供氮37217m3。

在拖带作业前的现场排查中，发现注氮位置为船员舱室区域，并没有注入机舱内，经过调整，将注氮管转移至机舱区域。两个小时后，开始拖带作业，事故船顺利拖至预定位置。

2 事故应对及存在问题分析

2.1 人员搜救败因分析

由于考虑人员存活的可能性，船舶没有利用本身的二氧化碳系统在机舱空间释放二氧化碳灭火。船员和消防员都曾试图开展搜救工作，都未成功。除了机舱高温阻隔，仍有爆炸风险外，消防员对船体结构不熟悉也制约了搜救工作。基于丰盛油8轮的船体设计，从外部进入机舱搜救有船艏和船艉两条路径，如图1、图2所示。

船员受限于自身装备，难以承受机舱的高热环境。消防员受限于对船体结构不熟悉，无法进入机舱进行人员搜救。所以在事故发生后几小时，搜救工作都没有办法开展。这基本断绝了受困机舱底部机工生存的可能性。

图2 从船艉进入机舱路径

2.2 消防水喷注是船舶左倾的原因

20日中午发生爆炸事故后，码头固定式消防炮一直向船舶生活区喷消防水。这些消防水有些流入海中，有些沿船舶甲板流入机舱之中。从14时开始，港口所属拖轮在事故船左舷喷洒了近半个小时的消防水，在船舶左舷生活区大量积存，造成了船舶的左倾。船舶火灾过程消防水过量喷注引起船舶倾覆早有案例[10]，在2005年，国际海事组织也专门针对客滚船就甲板泄水孔流量等进行了特别规定[11]。但是国际公约和船舶设计时的泄水能力是考虑船舶自身消防泵的能力，本次事故是岸基消防主导，岸上消防泵功率远大于事故船自有消防泵，而且消防水大量进入了船员生活区，船舶甲板泄水口失去作用。

事故船舶的静态最大倾覆角为45°，结合船舶载货情况，货舱内的石脑油载荷移动增加了倾覆外力距Mh，事故船装货时有一定尾倾，这种情况下，甲板积水（Water on Deck）更易造成横倾角增大[12]，所以如果继续增加甲板积水200-300吨，静态外力距Mh将使得船舶倾斜角度大于静态最大倾覆角度，船舶会倾覆在港池内。码头消防泵供水能力为784m3/h,单独消防炮出水量在280m3/h左右，虽然消防水不会全部转变为甲板积水，但是如果指挥部不及时停止喷注，后果不堪设想。

2.3 正压通风增大了闪爆风险

在确定了机舱和货泵舱混入了大量轻组分油以后，应该考虑到该轻组分为石脑油的可能性较大。石脑油是易挥发物质，事故船上石脑油主要以C4至C6烷烃为主要有害物成分，极易挥发，蒸气比空气重[13]，事故处置时当地气温在31-37摄氏度，因此机舱底部可能已集聚大量烃类气体。正压通风会引入大量空气，在增加氧气含量的同时，造成石脑油气体在机舱内的湍流扰动，从而使得处于爆炸极限的混合气体区域变大。而石脑油的闪点为-2℃，爆炸极限在1.1%--8.7%,因此闪爆风险增加。

2.4 泡沫液有效利用率低

由于船体的特殊结构，机舱和生活区位于同一主竖区，因此生活区的布置严重影响了泡沫液进入机舱之中进行灭火。就目前的技术条件，生活区内进机舱的开口被层层甲板阻挡，不可能通过固定的外部设备将泡沫打进这个开口。理论上，外部的消防泡沫有三个通道进入机舱：机舱的紧急逃生通道、烟囱防火网和船尾机舱的吊装预留口。具体如图3所示。

蓝色线所示的紧急逃生通道开口位于机舱底部，在机舱积水高于1.25m的情况下，处于水封状态，所以此路径已不可用。当二次爆炸发生后，泡沫进入机舱最便捷的路径是红线（吊装预留口）所示路径。在闪爆应急时，消防泡沫在码头上被喷向了整个生活区，并没有有效控制机舱火情，导致火势蔓延到了整个生活区各层甲板。

2.5 拖航前惰化效果不佳

由于对船体结构不了解，拖航准备时，应急处置人员将氮气释放装置放在了船员舱室廊道中，氮气没有进入机舱，起不到惰化的效果。尽管持续注入了37217m3氮气[9]，但只有拖航前两小时，将氮气释放装置改放入机舱才起作用。因为机舱整个空间只有700m3左右，如果将氮气有效利用，足够置换50次以上，机舱内应该充满了氮气。在拖航过程中，机舱仍有黑烟冒出，发出闷闪的声音，这是惰化不彻底导致的。

3 经验总结

3.1 提升现行港口消防标准应对在港船舶机舱火灾

该港口于2013年7月完成建设，消防设备完全符合《装卸油品码头防火设计规范》（ITI237-99）、《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）、《固定消防炮灭火系统设计规范》（GB50338-2003）、《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）等标准。但是在这次事故中，发现固定式的消防炮没有办法将泡沫打至机舱进行灭火。当出现此事故中，船舶自身的二氧化碳系统未启动或船舶无法依靠自身能力消灭机舱火灾时，港口的支持有限，只能依靠当地的消防部门。

因此对于同类事故，在港口建设中需要考虑提升现有的消防标准，考虑船舶机舱火灾的特殊性，增加移动式消防炮的配置要求等。还应根据码头货物吞吐，储存特种灭火剂。按照现行公约的要求，船舶载运过程里，不同的货物有相对应的抗乙醇泡沫或多用途泡沫、普通泡沫（包括氟化蛋白泡沫和水成膜泡沫等）、水雾、化学干粉等不同的消防要求。码头在设计阶段，就可以参考这类技术指南，做好泡沫种类的选择。

3.2 提升设备硬件，应对石化码头特殊事故

在本案例中，消防泡沫不足、移动消防炮发射精度不够、泡沫消防车功率不足、没有应对轻质油燃烧的灭火剂等等都是事故难以控制的原因之一。在事后的总结中，消防部门的专家[9]也提出了储备足够的高效灭火药剂，配齐配强专业特种车辆装备等观点。

图3 泡沫进入机舱的路径展示

对于船舶消防而言，由于结构的特殊性，还要考虑外部消防水是否会引起船舶倾覆的问题。目前的消防科技的发展，还没有合适的技术手段来解决这一问题。目前的研究，还主要集中在保持船艉排水管路畅通，外部消防力量介入时控制喷水总量，采取“合理措施”避免甲板积水过大等宽泛讨论，尚没有研究者提出切实可行的技术路线。此问题需要从船舶设计和外部消防两方面来解决：船舶设计要考虑甲板积水的影响，保留足够的稳性高度或考虑更易于排除甲板积水的船舶结构；外部消防应考虑到船舶的特殊性，采用一些比重更轻的灭火介质，制定合理的船舶灭火策略。

3.3 加强演习演练，了解船舶结构

在本次事故中，发生闪爆机舱和船员生活区位于同一主竖区内，生活区作为船艉部的上层建筑，结构复杂。一方面，消防泡沫无法方便快速的被送到船舶底层机舱空间，使用效率低下；同时，船外进入机舱通道的复杂性，在本次事故中对人员搜救和惰化等操作都有不利影响。

在事故应在紧急事态下，岸基消防处置人员在不熟悉船体结构的情况下，很难依靠看图纸或凭船员介绍就能完成搜救或精准投放泡沫。

因此，建设专门的海上消防队伍，或者增加港口城市属地消防力量参与船舶演习都是提升处置人员熟悉船体结构的有效手段。

4 结语

从规定要求和应急效果来分析，《装卸油品码头防火设计规范》（ITI237-99）更多的关注货舱区域火灾的应对，对于货油渗透入机舱后发生的火灾爆炸没有针对性要求。船舶本身消防设计考虑了甲板积水带来的稳性损失，但岸基消防力量参与船舶火灾应对时，需考虑不合理的消防水喷注可能带来船舶倾覆问题。对于船舶火灾，由于其本身结构和设计的特殊性，岸上消防力量需要提前熟悉才能保证灭火效率。