从一起“罐车”爆炸事故看液态危化品作业过程中静电的产生

■ 周 宏

0 引 言

2013年，长江上游一座化工码头发生一起因装运危化品“罐车”爆炸，导致1人死亡的事故。由于事发突然，驾驶员已于事故中身亡，唯一的目击者背向车辆且距离较远，对事故原因不能提供任何有价值的线索。后经公安机关消防机构对现场进行反复、详细的勘验，并经过认真分析、计算，认定此次事故系作业过程中产生静电且未能有效导除引起。调查中还发现，此次事故静电的产生原因较多，多个环节违章，教训十分深刻。笔者通过对这次事故成因的剖析，对液态危化品作业过程中静电的产生作初步探讨。

1 事故概况

2013年8月16日21时40分许，驾驶员成某驾驶一辆东风天龙牌牵引车并拖挂平板挂车（载有钢质储罐）进入长江上游某化工码头液体化工货物作业区，准备接卸液体危化品“醋酸仲丁酯”。当车辆于作业区装卸作业平台停放妥当，码头操作人员即将车辆装卸管道与岸坡顶部平台管道进行了对接，并通过对讲机通知在码头靠泊的危化品运输船舶启动液货泵开始作业。随即，液体货物沿岸坡架设的管道，被输送至装卸作业平台，经由平台上液体鹤管装卸臂，自平板车所载储罐顶部注入罐内。这时，驾驶员成某正在罐顶通过罐口观察装载情况。作业开始大约3 min，随着一声巨响，距罐车约10 m开外的码头操作人员，只看见平板车上储罐罐口发出啸叫并冒出熊熊大火，火焰直冲装卸作业平台顶棚，而驾驶员成某此时已不见踪影（勘察现场发现成某被气浪抛在距车辆约5 m外地上）。经事后清理现场，此次事故除造成驾驶员死亡外，火灾还烧毁了平板挂车（驾驶室完好）及储罐，并造成装卸作业平台部分损毁。

2 事发现场及接卸工艺情况

事故发生地位于长江上游北岸，临江依山而建，地处偏远，主营化工原材料及附属产品、货物装卸、仓储、中转服务、集装箱装卸运输、物流配送等。该单位设有液体危化品作业区，并通过在作业区临江一侧，修建斜坡并敷设作业管道与水上3 000 t级靠泊泊位趸船相连，主要用于甲醇、醋酸等液体物料的装卸作业。

该液体危化品泊位临岸一侧为斜坡道，泊位岸线长119 m，采用斜坡式码头建设，由一艘长65 m、宽13.50 m的趸船作船舶靠泊设施，并由钢引桥与斜坡道连接。整个码头由靠泊趸船、钢引桥和斜坡道构成，并在钢引桥和斜坡道上敷设有6根作业管道，供液体货物管输作业。管道沿斜坡道向上方危化品作业区延伸，至坡顶装卸作业平台止，管道长度约180 m、垂直高度约30 m。

该码头装卸作业工艺流程为：危化品船舶靠泊趸船后，由趸船工作人员使用管道与船舶闸阀进行连接（趸船金属软管与斜坡道上作业管道已固定连接）。与此同时，岸上装卸作业平台操作工，也将液体装卸臂或管道与作业的汽车罐车进行连接，经确认整个管系连接并固定妥当后，由平台操作工发出指令，船舶启动液货泵向管道输送液体物质，经管道、装卸作业平台输送至汽车罐车内。接卸作业完毕后，再由平台操作工发出指令、船舶停泵，回收管道内残液，完成整个作业过程。

装卸作业平台位于码头上方、液体化工货物作业区内，距泊位斜坡道项端约20 m。该平台系钢质二层结构作业单元，一层系安装有装卸作业管道、管系接口、截止阀、止回阀，及流量、压力监控等设施设备的操作区域。通过设在平台前端的钢质楼梯可到达二层作业平台，二层作业平台系装卸作业区域，安装有液体装卸臂、液位控制器、接地装置等设施。作业过程中，汽车罐车停放于装卸作业平台侧下方，操作人员可通过设在二层、架空于车辆上方的活动钢质梯，登上罐顶进行收放装卸臂作业。

“8·16”事故就发生在该装卸作业平台正面下部停车位。

3 静电的产生及积聚

事发当晚，调查人员立即赶赴现场并迅速开展了调查工作，在有充分的证据排除其它致灾因素后，调查人员把工作重点放在静电引起事故的可能性上。此次事故中静电如何产生？为何没有有效导除？随着调查的不断深入，经过对现场操作人员认真、细致的访问调查，并对事故现场进行了详细、缜密的勘验后，抽丝剥茧、水落石出，调查组以确实、充分的证据，认定此次事故系液体危化品作业过程中因作业时流速控制不当、管道工艺存在缺陷、罐车不符合标准以及操作不当等综合因素，致使液体货物产生、积聚了大量静电，并未能有效导除，遇外部点火能量作用，引起可燃混合蒸气爆炸成灾。此结论得到事故当事双方及安监部门专家组认同，为事故善后处理工作提供了依法、有效的依据。

3.1 静电的产生

1）货物特性决定。此次事故中正在作业的液化货物为醋酸仲丁酯。其品名应为乙酸仲丁酯，危规编号2760，无色，不溶于水，主要用作溶剂、化学试剂、汽油抗爆剂或调制香料。属中闪点易燃液体，其闪点闭口为19 ℃、开口为31 ℃，爆炸浓度介于9.8%~1.7%。特性是极易燃烧，其挥发出的蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热可引起爆炸燃烧。而液体危化品在运输过程中，不论是车、船载运或者通过管道输送，其过程中的颠簸、流动、冲击、摇晃都会因介质与容器摩擦而产生静电，这是液体危化品的共同特性，也是其生产、运输、储存、使用等所有作业环节中应当重点加以注意的问题。此次事故，货物本身属性决定了产生静电的可能性是完全存在的。

2）作业方式因素。不同的液体危化品因自身分子结构、运输方式甚至作业时流速的不同，产生静电的可能性和程度是不一样的。一般来说，经车辆、船舶运输后，按照操作规程应当静置1 h以上，待液体在容器内处于完全静止状态后方可进行接卸作业。一些液体危化品甚至强制要求只能向储罐输送，而不能直接向任何形式的运输工具直接转运就是这个道理。而此次发生事故的化工码头因场地条件限制，从建设之初就没有对作业的这类危化品设立储罐区，而是一直采用由船舶向罐车不经任何中转过程的直接转运（装卸作业平台只是作业工具），且为上部装载，这是一种相对落后的作业方式，因潜藏了大量的不安全因素，目前危化品作业场所已极少采用，即便在用，也须采取一些必不可少的完善和补救措施，加装减少静电产生的装置，以防不测。但此次事故发生的场所却没有采取任何措施，因此事故的发生具有一定的必然性。

3）工艺设计缺陷。鉴于液态危化品特性，按照工艺设计要求，这类装卸作业方式应当在抑制静电产生方面予以慎重考虑，并应采取切实有效措施。如在管系终端靠近灌装鹤管根部处或于装卸作业平台下方管道入口处安装静电缓和器，促使作业介质产生的工艺静电在进入汽车槽罐或装卸作业平台之前得以缓和、消解与逸出，最终将剩余静电荷值控制在较为安全的范围。静电缓和器又称张驰器，简单来看这是一个安装在管路上的金属筒状物，也可以看成是一个扩大了直径的管线段。从外形上看，它比两端管道（进、出端）直径要大，其原理意在当液体货物通过这里时，因管道直径变大，流速会得到减缓，同时产生回旋，促使静电的产生得到一定程度地缓解并通过连接在装置上的接地线，将静电导向大地。但遗憾的是，该码头曾设计有这一装置，但不知何故在建设期间作了技术变更，实际施工时取消了这一装置。为此，又一道防范措施没有得到保障。

4）流速控制不当。由于液体危化品在作业过程中无可避免流动、冲击，这种不断的摩擦、接触、分离是产生静电的主要原因，从理论上讲，要完全抑制静电的产生几乎是不可能的。因此，对于液体危化品作业过程中如何控制流速，如何减少流体分子间及其与管道壁间的摩擦、减小冲击力，以尽力减少静电的产生，目前的规范有所考虑和涉及，但并没有针对某种具体的物料明确一个操作标准，事实上也难以做到。因为流速始终受到泵压力、扬程、管径、输送距离、相对高差及物料自身成分甚至外界环境温度的影响，无法以一个精准的标准作为控制某种物料流速的指标。由于液体危化品的电阻率各个不同，其允许流速与电阻率密切相关，当电阻率越高，其允许流速应越低。所以，一般操作规程，都要求按照不同介质控制相应流速，尤其是控制初始流速，也就是泵的初始压力。简单地说就是在作业的开始阶段要将流速控制在一个较为缓慢、合理的范围内，让管道里充满液体，并确保储罐（罐车）内的加住管口被液体淹没后方可适当提高流量，这样就有效地减低了摩擦、冲击产生静电的可能。经向船岸双方操作人员调查得知，此次作业开始后，码头操作人员依照操作经验而不是操作规程。为节省作业时间，要求船方从一开始就用0.3 MPa压力进行输送，这是不正确的，也具有一定的危险性。经查阅有关资料，醋酸仲丁酯安全技术说明书中明确要求：罐装时应注意流速不超过3 m/s，且应有良好的接地装置。而此次作业场所，斜坡段水平投影长174.8 m，坡比为1∶5.8；斜坡道管道长度约180 m、管径100 mm，垂直高差约30 m经查船上货泵有关参数为：压力0.3 MPa；功率65.3 kW；转速1 450 min/n。据此数据，可以计算出其初始流速至少不小于3.5 m/s，超过了有关操作技术要求，如系罐装初期，这一流速已经超过临界点，是一种比较危险的作业状态。结合事故当天气温较高和装卸平台鹤管口径仅为100 mm等因素，这一数据一定还会更大，甚至鹤管前端流速可达4 m/s以上，更是加快了电荷进一步积累上升。由此，事故发生的又一个重要原因也在这里具备了。

5）非标罐车作业。装卸作业平台是按照国家有关液体危化品装卸作业要求、并根据运输危化品罐车（又称槽车）制造标准设计生产的，可以实现车辆与平台及装卸鹤管完全对接，并确保鹤管出口前端与储罐底部保持一定的安全高度（约300 mm的高度），以有效减缓冲击能量，降低液体在进入罐体后与空气摩擦的速度和对罐体及液面的冲击，尽可能降低静电产生。为确保这一安全高度，当标准型危化品车辆作业时，鹤管架被卡在罐口时，伸进罐体的鹤管前端距底部就基本符合这个要求。经查，在这次事故中，作业的罐车不是标准型专用液体危化品运输车辆，而是在普通拖挂车上临时吊装一个长9.5 m，高、宽约2.2 m，剖面呈正方、圆角型的钢质储罐，核载质量为33 t。显而易见，这样一个非标的罐体是不能与鹤管架完全吻合的。据事发现场操作工说：“作业时感觉鹤管架没有像平时一样放到位。”这就意味着鹤管前端距罐底的距离是比较高的。通过现场勘验证实了这一判断——鹤管前端距罐底足有800 mm，显然事发时醋酸仲丁酯是在高位、呈喷溅式注入罐体的，这是又一个加速产生静电、且相当危险的作业状态。

综合以上5个方面，在事发当天整个作业过程中，多个环节具备了产生和加速产生静电的不利因素，为事故的发生提供了必备条件。

3.2 静电积聚及未能有效导除的原因

如前所述，液体危化品在生产、运输和装卸作业过程中，产生静电几乎是不可避免的，但这并不意味着由此引发事故也是必然的。如果采取了有效的防范措施，静电是可以有效导除的，或降低到一个较为安全的静电能。近年来，国家对这类危险品运输作业相继出台了有关规范和标准，行业也有较为完善的操作规程，对避免和减少因静电引发事故，具有积极的保障作用。通过对这次事故的调查，我们发现一些应该坚持的标准被束之高阁，一些应该遵守的操作规程被人为忽略，一些应该坚守的责任被置之脑后，才是导致事故不可避免地发生的重要原因。

1）车辆自身缺陷。根据国务院《危险化学品安全管理条例》（国务院令第591号）第47条规定：危险化学品运输车辆应当符合国家标准要求的安全技术条件，并按照国家有关规定定期进行安全技术检验。而这里所指的国家标准，就是《道路运输爆炸品和剧毒化学品车辆安全技术条件》（GB 20300—2006），其中4.2.8.6条款明确规定：“车辆底部必须设置导静电拖地带，其性能应符合“JT230”的规定。”而“JT230”，即《汽车导静电橡胶拖地带》，这是一部交通行业标准，该《标准》对拖地带生产技术要求、规格结构、检验规则等作了详细、明确的规定。所谓的汽车导静电橡胶拖地带由阻燃橡胶制成，内部嵌有金属材料或在橡胶中添加了导电粉整体轧合成型。其安装要求是将拖地带一端使用螺栓与罐体直接连接或者罐体与车架进行有效连接，然后将拖地带与车架后部连接，另一端则依靠自重接地（出厂时配有一定重量的配重件，以确保拖地带有效触地）。这样拖地带与地面接触形成一个通路，当储罐内的电荷高于地面电荷时，就形成了电位差，电荷高的一端就会向低的一端发生电荷转移，将罐体内因运输、作业产生的高电位的静电导向大地。应当说明的是，这只是对单车的要求，如系挂车还应分别在车头和挂车前后各安装一根拖地带。

前面已经谈到，此次事故作业的系非标车辆，也即是在一辆普通的平板拖车上吊装了一个储罐。在现场勘验中，可以非常直观地发现该车没有安装作为液体危化品专用车辆强制要求设置的导静电橡胶拖地带，这就直接决定了放置在平板车上的储罐与大地是绝缘的——静电将无法被有效导除。

2）违反操作规程。按照规定，液体装卸作业平台的操作流程应当是：当车辆到达装卸作业平台时，应在平台操作人员指挥下将车辆停放于平台装卸鹤管正下方，车头朝向逃生方向，作好作业准备。这时，驾驶员应将车辆熄火，关闭车上全部电器设备，切断整车电源，将车钥匙交给平台操作工保管后至安全区等候。与此同时，平台操作工应对车辆进行检查，通过向驾驶员了解确认上一次作业装载物品种类（防止抵触、冲突）、检查车辆安全设施（包括车辆熄火、断电及拖地带连接、排气筒阻火帽安装等）、检查储罐内是否有杂质、残液。待确认符合作业条件后，将装卸作业平台静电消除装置接地线与车辆罐体进行有效连接，并确保声光报警指示装置显示正常。待完成这一切操作并确认无误后，方可开始进行装卸作业。

但在事后调查中，我们发现平台操作工并未对车辆进行例行检查。连接静电线这一重要环节，也被草草应付了事。经现场勘验：本应直接与罐体金属部件进行有效连接的静电接地线端子（俗称：“鳄鱼夹”、“静电钳”），被随意放置在罐顶，根本没有作任何有效连接。在现场指认时，事发时的操作工也不能确定自己把静电端子接在了什么地方。因此，可以肯定，能够有效导除罐体静电的又一道措施被完全忽视了。据了解，这种方式在其它装卸作业现场也屡见不鲜。

同时，在对事故调查中还查明：事故前，车辆停放到位后，该车驾驶员即关闭了发动机（但未切断整车电源，也未关闭车内电器，火灾扑灭后，驾驶室内收音机仍处于播放状态）。随后，驾驶员自行通过装卸作业平台登上罐车顶，蹲在罐口察看装载情况，导致事故发生时，被从罐内冲出的强大气流抛到地面，因伤势过重，不治身亡。按照操作规程，为确保安全，在装（接）卸危险化学物品过程中无关人员不得接近作业场所，驾驶员和码头操作工应按规定退至安全线以外。这一方面是为了保障作业人员的人身安全，同时也是避免由于人员活动产生人体静电、甚至产生放电现象，这也是防止事故发生的一项重要措施，但在本次事故中，这一切终究没有得到切实有效的贯彻执行。多种复杂因素交织，导致了静电产生且未能得到有效消除，这时只需要很微弱的点火能量，事故就进入了不可逆转的进程。