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油槽事故之探討

作者 林正宗

作者 林正宗

社團法人中華產業機械設備協會

 目錄

壹、前言

  在工廠區內或多或少會有化學品油槽存在,其內容物可能是有毒或是具爆炸、燃燒的特性,若對這些油槽本體及附屬裝置未進行適當的安全管理,無異於廠區內放置不定時炸彈,不知何時會引爆工安意外事故。

  油槽因儲存大量之危險物,萬一發生意外災害事故,大者必影響工廠之生存,小事故也可能影響到油料調度之困難及社區居民的抗爭,故油槽事故之防範及確保油槽區設施之安全,務必排除萬難改善解決。

  台灣目前有許多工廠,存在著密集油槽區的風險,但卻因尚未發生火災而被忽略;但由過去災害案例顯示,油槽若發生火災常常就是公司結束營業的時辰。因此,如何促使企業去正視並解決此問題,應是從事工安工作之人士應努力的方向。

貳、儲槽的危險性

  儲槽之毀滅性災害首推為火災、爆炸。因此儲槽的主要危險性,亦在儲槽本身可能引發火災、爆炸事故。操作錯誤為主要儲槽災害事故原因之一,因操作管閥錯誤或未確認儲槽空間而大量進油等引起的油料外溢,不小心使用火種或非防爆電氣設備以及儲槽清洗或儲槽維修不當等引起的災害事故。

  其他如儲槽設備本身的缺陷,也是儲槽災害原因之一。像腐蝕所致的洩漏,安全閥失效,焊接技術欠佳或基礎不良引起的壁板破裂,通風孔的靈活度不佳,槽壁、配管接地不良所引起的靜電災害防止措施失效等。儲槽及其有關管線之洩漏,不但流失的油料嚴重威脅作業人員的安全及財物之損失,同時不斷流失的油料,也可能引起外界之公共安全及環保問題造成困擾。

一、儲槽常見災害原因探討

  美國鋼製儲槽協會(Steel Tank Institute)的 Dana Schmidt 搜集了常見的儲槽火災類型之案例,並輔助新聞報導之影片,歸納出發生頻率較高的原因,以茲石化同業借鏡:

(一) 因雷擊引燃密封圈可燃性氣體導致火災。

(二) 加油站之儲槽儲存汽柴油等高揮發性油料,為了保持油槽內的壓力平衡,須設置適當之通氣管(Vent),以隨時釋放油槽內的油氣壓力,並搭配油氣回收處理技術,避免油氣四處散逸造成工安事故及環保汙染。

(三) 儲槽未具備自動液位量測裝置及超高液位警報可能導致油料於灌裝過程滿溢(overfill)導致災害。

(四) 儲槽因設計或安裝不當所導致之災害。

(五) 因裝置故障導致之災害,如儲槽進出料閥門無法正常作動。

(六) 儲槽內動火之高危險性作業管理不當,如未實施工作許可管理制度,儲槽進出料口管線未盲封。

二、儲槽滿溢(Overfill)洩漏防範技術

  防溢技術一直是儲槽安全管理相當重視的一環,國外石化業曾發生幾起因油槽滿溢而導致嚴重工安意外的事件,如 2009 年波多黎各的加勒比海石油公司(Caribbean Petroleum Corp)及 2005 年英國邦斯菲爾德 (Buncefield)油庫皆因油槽滿溢導致嚴重之火災爆炸事故。邦斯菲爾德油庫事發當時燒毀大型油槽 20 餘座,受傷 43 人,無人員死亡,但造成嚴重的經濟損失,事故的原因為油槽液位監控系統失效,雖然油槽安裝了 ATG,但由於儲槽液位達到所設置的最高位置時,液位計指示卻只停止在油槽的 2/3 液位處,顯然計量系統發生故障,警報系統沒能正常啟動,未能即時切斷油槽的進料閥門,因此繼續由輸油管線輸送油料,導致油料不斷由槽頂溢流而出,致使油槽周圍迅速形成油料蒸氣雲,蒸氣雲的厚度和擴散半徑隨著時間的增加而越來越大,當一輛運送油品的油罐車經過油庫時,汽車排氣管噴出的火花引燃了蒸氣雲而造成嚴重的爆炸意外。

  由此事件可知,當油槽超高液位警報系統和自動液位量測系統相連時,若自動液位量測系統故障,超高液位警報系統亦無法發揮正常功能,故良好的設計系統應該是將超高液位警報系統獨立於自動液位量測系統。如卸油過程中,當油量接近儲槽容量之高液位時,即降低輸油速度並觸發高液位警報裝置,提醒油料卸收操作人員注意,若油量達油槽之高液位時,自動切斷輸油泵浦,防止油料繼續進入儲槽造成滿溢,而不需任何人工手動關斷操作。

參、使用分析方法找出事故原因

  對儲槽及管線事故所可能產生之危害狀況可使用既有之危害分析技術來進行。一般而言,分析方法可分為定性分析和定量分析二大類,定性分析係找出災害發生之相對邏輯關係,定量分析係找出災害發生之邏輯關係並求出發生之頻率。

一、定性分析方法

(1)檢核表分析 (Checklist Analysis)

(2)初步危害分析 (Preliminary Hazard Analysis)

(3)相對危害分析 (Relative Ranking Analysis),如Dow指數/Mond指數

(4)如果—如何 (What-if Analysis)

(5)危害與可操作性分析 (Hazard and Operability Studies, HaZop)

(6)魚骨圖分析 (Fish Bone Diagram)

(7)道氏指數法 (Dow Index)

(8)蒙氏指數法 (Mond Index)

二、定量分析方法

(1)故障樹分析 (Fault Tree Analysis, FTA)

(2)事件樹分析 (Event Tree Analysis, ETA)

(3)失效模式與影響分析 (Failure Modes and Effects Analysis, FMEA)

(4)人為可靠度分析 (Human Reliability Analysis)

(5)原因—後果分析 (Cause-Consequence Analysis)

  各種分析方法中,針對油槽及管線事故之可能狀況以故障樹分析及魚骨圖分析之模式最適合進行探討。在找出潛在重大災害源,即必須進一步分析其發生之原因,以消除重大災害事故之發生。

  圖4-5及圖4-6以油槽之火災爆炸及油料外洩之事故,為頂上事件進行事件原因之探討。由圖中之分析可了解油料之外洩皆由於誤操作、油槽破裂、安全閥跳開、高液位警報器故障等。在油槽火災爆炸之火源方面是由於雷擊、明火、靜電、高溫、自燃等幾種不同之可能狀況所肇致。

  魚骨圖(特性要因圖)是用圖來表示決定原因與結果的方法,「原因與結果」圖之所以稱為「魚骨圖」,是因為它與魚的骨骼形狀非常類似。為了防止類似事件再發生,應了解事故情形,研討各種可能造成油槽火災爆炸及油料外洩之事故原因,並審慎研擬,提出改善之道。且針對油槽及人員操作等因素,以魚骨圖 (Fish Bone Diagram) 方式分析細節原因,幫助改善油槽作業環境中的不安全行為及不安全狀況。

  至於事故結果之各種可能性發生比例方面,由於油槽及管線事故案例在國內並不如工廠災變事故般普遍,因此,針對油槽及管線事故之分析必須考量國外方面,他山之石可以攻錯。既然各公司已為事故付出了代價,但是我們卻常忽略了從中學習的機會,且事故應該被視為是個人或公司的教育與經驗。雖然對於以往所發生的意外事故,大部分均有相關的報告與出版,並知道如何避免事故發生,然而大部分的事故卻是不應該發生的。若要避免之事故不斷發生,此即必須落實事故分析原因之防範對策。 

肆、油槽及管線事故案例分析結果

近三十年來國內、外七十七件油槽及管線事故案例作為分析藍本,其分析事項如下:

一、油槽及管線事故分析統計

表4-1-油槽及管線事故原因分析統計表
圖4-1油槽及管線事故原因件數統計圖
圖4-2-油槽及管線事故原因百分比統計

 

、油槽及管線事故種類件數統計表

表4-2-油槽及管線事故種類件數統計表
圖-4-3-油槽及管線事故種類件數統計圖
圖4-4油槽及管線事故種類百分比統計圖

 

三、故障樹分析及魚骨圖分析結果

圖4-5-油槽油料外洩失誤樹分析圖
圖4-6-油槽油料火災爆炸失誤樹分析圖
圖4-7-油槽事故防範特性要因魚骨圖
圖4-8-油槽事故原因分析魚骨圖

伍、結論

  藉由蒐集歷年來油槽及管線事故,對事故種類及事故原因作深入統計分析,以了解其潛在危害源及事故趨勢。再利用故障樹分析及魚骨圖分析作有系統之研究,近來儲槽事故層出不窮,追究原因皆是未落實自動檢查之管理及油槽的設置未合乎規定之設施,故設置場所之安全措施應以下列二大項為考量項目:

A. 以防止災害發生為目的之設施

  1. 事業場所之境界線明確、警戒標示之揭示。
  2. 製造設備與處理煙火設施間之距離維持。
  3. 設備之材料品質、厚度、耐壓、氣密性能之保持。
  4. 設置可燃性氣體設備之廠房,防止氣體滯留於廠內之構造。
  5. 設備基礎之構造,能承受地震影響之耐震性。
  6. 於設備設置溫度計、溫度自動控制裝置。
  7. 於設備設置壓力錶、壓力安全裝置、釋放管及釋放管開口位置之限制。
  8. 可燃性氣體等儲槽出口處,設二具以上之閥。
  9. 可燃性氣體設備之電氣設備,保持防爆性能構造。
  10. 可燃性氣體低溫儲槽採取內部真空對策措施。
  11. 液化氣體儲槽裝設液面計。
  12. 設備之閥之相關裝置之防止誤操作措施。
  13. 可燃性氣體等設施之氣體檢知通報設備之設置。
  14. 可燃性氣體設備之靜電除卻措施。
  15. 油槽沈陷狀況測定及沈陷時之因應措施。
  16. 於容器放置場灌裝容器等之區分儲存。

B. 以防止災害擴大為目的之設施

  1. 儲槽出口配管及反應設備設置緊急遮斷裝置。
  2. 對外部設施保持安全間距。
  3. 與可燃性氣體、氧氣製造設備保持安全間距。
  4. 可燃性氣體儲槽之標示。
  5. 可燃性氣體等儲槽設置防液堤及防液堤內設備之設置限制。
  6. 安全上必要設施維持緊急電源。
  7. 壓縮機與灌裝場所間防護牆之設置。
  8. 儲槽及其支柱之溫升防止措施。
  9. 可燃性氣體與氧氣設施設置消防設備。
  10. 自燃發火性氣體之容器放置場之不燃性設置。
  11. 難燃性材料之使用。
  12. 事業場所內緊急通報設備之設置。

  由於油槽儲存大量油料,要如何防止其油料萬一洩漏、火災爆炸等所引起之意外事故能對社區居民傷害或建築物之破壞降至最低程度,就應從油料的種類、容量、化學性、位置、管理方法、安全措施及安全距離等因素加以研究探討。眾所皆知油槽區一直是工廠最大的潛在危害區域之一,因操作不當或外界火源因素而引起易燃性化學品油槽火災,常會因為儲量大之特性致使搶救不易,而直接導致重大的財產損失及人員傷亡(如:日本信越煉油廠毀滅性的爆炸、英國傅立克斯鎮環己烷爆炸等);再而間接地骨牌效應擴及緊鄰油槽或廠房,造成更大的危害。因此適當的安全距離、油槽附屬設施及安全管理,一直是油槽區防護的基礎工作。所以美國消防協會(NFPA)即針對油槽安全距離訂定出基本的標準,此外,美國石油協會(API)、日本消防法、Exxon以及Mobil等公司也都訂有不同的規範及標準。

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