爱荷华州农场爆炸事故对BLEVE消防救援的启发

张微明｜摘译

1998 年4 月9 日23 时28 分，美国爱荷华州布尤纳维斯塔县艾伯特市附近的一处大型火鸡农场发生爆炸。原因是一名青少年驾驶的全地形车撞到了2 条丙烷管线上，管线一端连着容量为68 立方米的液化石油气储罐，一端连着2 个气化装置。由于受到冲击，化学品从管线中泄漏，引发了大火。高温下液化石油气储罐破裂，发生沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）。

车上人员得以在爆炸前离开现场，在附近农家中报了警，但2 名消防员在执行任务时不幸牺牲。

消防行动

23 时10 分，有人报警称490号大街的农场发生火灾。

23 时11 分，布尤纳维斯塔县艾伯特市消防局出动。路上时，因为火势明显很大，向同县的马拉松市消防局请求了支援。同时，县治安部门通知了在艾伯特市巡逻的人员，2 个巡逻队决定响应，其中1人从北部赶来，称在8 千米远的地方就看到了空中的火焰。

23 时16 分，又有人报警称490号大街的一个液化石油气储罐着火。

事故储罐周围的建筑

23 时18 分，第一名治安副警长到达现场，将巡逻车停在储罐东面的车道口。恰好农场所有者也到了现场，副警长询问了储罐内的物料含量，对方称几乎是满的。副警长确认，这次火灾涉及丙烷储罐，还上报说目前没有建筑被烧。消防主管告知副警长，他们的计划是让气体继续燃烧，同时保护暴露在火灾风险中的建筑。

23 时21 分，消防队伍陆续到达。

23 时24 分，消防队开始实施火灾危害暴露的应对措施。同时，副警长报告称，事故涉及一个“大型液化石油气储罐”。

泄压管的残骸插入地面

23 时27 分，消防主管让副警长告知当地电力部门，大火可能会影响到从储罐北面穿过的多条电线。副警长刚刚回到巡逻车上，就发现储罐底部的西面出现了火焰，同时火焰还从储罐顶部的泄压阀喷出。被破坏的液体管线上喷出的火，烤着储罐向北的一面。

于是，副警长将车停到了储罐西南方更远的地方，之后通过无线电汇报说，储罐的火焰发生了变化，已经被火包围在中间。之后就发生了剧烈爆炸，他被冲倒在巡逻车旁边的沟里。

23 时28 分，副警长醒来，回到车上去呼叫更多的消防支援和医疗救援力量。他报告说，发生了“非常大的爆炸”。

第二名响应的治安副警长因路线错误出现了延迟。他刚从西面拐到附近的路上就听到了爆炸声。他继续向现场开，见到了第一名副警长。两人发现，爆炸后大火已经灭了，几处小火正在地上和周围建筑内燃烧着。

爆炸中，储罐裂成了多块，最大的一块长7.3 米，飞到了91.4米远的地方。另一块也比较大，直接飞进并穿过了储罐北面的仓储楼，落在了楼北面的一处粮仓附近。小片残骸遍布在储罐南面的大片区域，最远的一块离储罐75.6 米。其中泄压管的残骸飞到了储罐西面的碎石路上，插入地面1 米多。

马拉松市消防局也在爆炸后不久到达了现场，将其余的明火完全扑灭，又在现场提供照明，协助调查，直到白天。

伤亡情况

爆炸后，人们多次清点人员，确定伤员和失踪人员的数量。

爆炸时，消防主管正站在储罐西北向30.5 米处，被BLEVE 产生的火球烧伤，防护服上衣的背面被烧，裤子的背面和侧面被烧。消防主管助理和另外一名消防员，在储罐西北向45.7 米处，被掀倒在地。其中主管助理的面部烧伤，另外一人出现多处损伤。第三名消防员站在办公楼东面，受轻伤。

第一位到达的副警长摔在沟渠之后，出现了多处擦伤。

位于北部仓储楼西南角的2 名消防员，当时正在操作消防水带，爆炸后被残骸击中，当场死亡。随后的医学检查也报告显示，死亡原因为严重钝器伤。

所有受伤人员被送往当地医院治疗，烧伤人员被转移到了附近城市的烧伤治疗中心。

分析

事故现场消防员（编号的圆圈）和消防车（编号的方块）的位置；橙色编号圆圈代表受伤的消防员，黑色编号代表牺牲的消防员，白色代表其他消防员

全地形车撞到管线后，导致液体丙烷泄漏，形成蒸气云。蒸气云遇到点火源之后被引燃。最终，火焰侵袭到罐体，储罐材料强度变弱，引发了BLEVE。

爱荷华州消防局和当地县治安官组成的调查团队未能确定确切的点火源，但最有可能的是距离储罐约11 米的2 个气化装置。

BLEVE

BLEVE 通常发生在罐体液面以上的部位受到大火侵袭后，材料强度变弱，在内部压力下失效，导致罐体破裂。

第18 版《美国消防协会消防手 册》（NFPA Fire Protection Handbook）第7 章对液化气体的BLEVE 事故有如下介绍：

所有液化气体在高于常温常压下沸点以上温度时，都必须储存在压力容器内，压力范围可以低于几千帕，有的高至上兆帕。如果容器失效，压力释放到大气压水平，液体内部储存的大量热量会导致部分液体快速气化，气化速度与当时液体温度与沸点的温差有直接关系。

过压泄压阀的作用是在液体温度超过正常大气温度时，排放压力。如果在泄压阀正常工作的情况下，容器失效，此时液体温度会高于气温，就会有更多的液体气化——通常储罐内一半多的液体都会气化。

液体气化，体积膨胀，膨胀产生的力会让罐体结构出现裂缝，储罐部件飞射出去。同时空气和蒸气快速混合，被点燃后就会出现火球。这时，其余的低温液体也会雾化，很多小液滴在空气中移动时会被燃烧。

有的低温液滴在未燃烧之前，就从火焰区快速喷出，落到地上。在某起液化石油气BLEVE 事故中，在沥青路面上由此留下的痕迹距事故中心约0.8 千米。有的BLEVE事故中，消防员还被喷出的低温液体降了温。

储罐内部压力释放到大气压水平，常是因为储罐结构被破坏，而多数情况下都是因为接触了火焰，金属强度弱化。

弹簧加载式安全阀虽然性能令人满意，但它并不能预防BLEVE。因为本质上，这个阀门并不能把压力降低到大气压水平。

与液体接触的罐体金属很难被加热，因为液体会将热量吸走。

事故规模

绝大多数的液化气体BLEVE事故都与储罐因火焰失效有关。个别事故的储罐失效是其他原因，如锈蚀或外力冲击。其中外力冲击在运输过程中容易出现，往往在受到冲击的同时就会发生BLEVE 事故。

BLEVE 事故的规模由容器的重量和液体蒸发量决定。多数液化气体BLEVE 事故发生在液位稍微低于1/2 至3/4 的范围内。有人在距离事故中心224 米的地方被飞射出去的储罐部件击中死亡，还有人在距离事故中心76 米的地方因烧伤死亡。

时间间隔

从接触火焰到发生BLEVE 的时间间隔，受很多因素影响，比如火灾的规模和性质，还有容器自身。位于地面之上、没有绝缘的储罐，如果比较小的话，不进行喷水冷却，几分钟内就会发生BLEVE；大型容器的时间间隔可能会有几个小时。

有绝缘设计的情况下，时间间隔会极大延长。

消防主管的衣服被烧毁

储罐防护装置

储罐和气化装置都没有物理防护栏，储罐及其相关设备位于一片草地上，三面都是路。美国消防协会的标准明确指出，液化石油气储罐如果可能受到车辆撞击，要采取预防措施。

假如这次针对车辆撞击采取了预防措施，液体管线就不会受损，也不会引发连锁反应，导致消防员死亡。

消防部门的行动

响应液化石油气相关事故时，消防部门要考虑很多因素。

培训：消防员应熟悉液化石油气的基本性质，如蒸气密度。了解这些才能作决策，是冒风险灭火还是撤退。

消防也应了解液化石油气泄漏和储罐遇火带来的危害，通过评估危害与收益，制定策略。

响应：应对液化石油气泄漏或者相关火灾时，建议采用3 种控制方法：一是如果已经出现泄漏但没有明火，这时要通过阀门或控制装置减缓或停止气体流动；二是采用通风或者喷水雾的方式驱散易燃气体，防止其进入燃烧区；三是通过喷水对储罐和设备降温，防止储罐失效发生BLEVE 事故。

在用水上，最主要的考虑因素为是否有充足的水供给，是否能持续对装置降温。

到达现场后，消防员往往能发现燃烧着的液化石油气，或者未点燃的气体。这时候可以用水雾流驱散气团。

总结

在本起事故之前，也出现过BLEVE 导致消防员死亡的案例，例如1973 年亚利桑那州金曼市的蒸气爆炸事故，导致12 名消防员死亡。1974 年明尼苏达州圣保罗市的事故，3 名消防员死亡。

经历这些悲惨事故后，人们就制订了培训项目，提醒消防员当心BLEVE 事故的潜在危害。还有人建议，利用这些事故的教训制订消防作业方案和流程，以便应对类似事故。

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

上面所有的案例中，消防队到达现场时，泄压阀都在工作。但在火焰的冲击下，每起事故中的涉事储罐都变得非常脆弱。罐体破裂后，大大小小的部件向四周喷射出去，周围的建筑、设备、人员因此受到伤害。所以，我们不能因为泄压阀正在工作就认为不会发生BLEVE。

任何时候，如果火焰直接冲击到了液化石油气储罐接触蒸气的部分，都要考虑发生BLEVE 的可能性。现实中，我们很难判断火焰冲击是在液面以上还是以下，所以要慎重排除事故的可能性。

储罐暴露在火焰中以后，降低BLEVE 风险的最有效方法就是用大量的水给罐体降温。这就要事先确保有持续的、足够的水供应。也要使用无人消防喷水管和监测设备，避免消防员靠近事故危险区。

如果消防员必须冒风险才能对储罐进行喷水降温，这种情况下，应该把消防员撤到安全的地方，让火继续燃烧。

如果是在火车脱轨或者大规模事故的情况下，划定事故危险区的范围要更大，以减少人员的风险暴露。

多数情况下，消防作业采取的都是侵略性的、主动的应对方式。但液化石油气储罐火灾的消防，与它们有很大的不同，要极为谨慎。必要时，指挥人员应该毫不犹豫地下达撤退指令，让火自行燃尽。安

摘译自美国消防协会消防员死亡调查报告