氢气拖车转运设施发生的氢气爆炸火灾事故报告
详细查看原文该报告由氢气安全小组（HSP）应加州能源委员会（CEC）要求撰写，围绕 2019 年 6 月 1 日加利福尼亚州圣克拉拉市 Air Products 氢气拖车转运设施发生的氢气爆炸火灾事故展开，全面评估事故原因、应急响应，并提出针对性改进建议，旨在提升氢气行业的安全性。图1.加州圣克拉拉空气产品设施（看西北）一、事故概况发生过程2019 年 6 月 1 日下午 4:20 左右，一辆双模块 CT - 500 拖车在充装氢气至约 95%（7200 psi/496 bar）时，前模块氢气供应管线手动隔离阀附近出现泄漏。司机未经授权尝试维修，在未正确隔离氢气供应管道且未执行标准锁定 / 挂牌程序的情况下拆卸管道。学员误将 “Purge/Enable Trailer” 按钮当作关闭填充的指令按钮按下，导致氢气从拆卸的管道中高速泄漏约 3 秒。泄漏的氢气与空气迅速混合形成可燃混合物，随后被点燃，引发爆炸和火灾。尽管未能确定具体点火源，但推测可能是粉尘云静电、钢门移动或激波导致的延迟自燃。 图2.空气产品换氢设施平面图（不按比例；来自消防部门报告） 应急响应：圣克拉拉消防部门在 4:33 接到爆炸报告，4:38 首批消防单位抵达现场。消防部门发现三辆氢气车辆起火，迅速下令疏散半径 500 码（457 米）内的人员，并要求该范围外人员就地避难。消防人员调用多台消防车，通过空中和手持水线灭火，并冷却周边的液氢罐车和储罐。Air Products 人员与消防部门配合，关闭供应阀门，利用可燃气体监测仪确认安全后，通过升高的排气烟囱降低液氢罐车和储罐的压力。大部分消防设备在晚上 10:00 撤离，消防部门持续值守至 6 月 4 日上午 11:49，确保 Air Products 完成设备退役操作。 图3.空气产品单模块氢气缸拖车 人员伤亡与损失：两名 Air Products 员工在事故中受轻伤，一名氢气司机在疏散时肩部受伤，一名液氢司机因爆炸超压导致耳鸣。事故拖车的前模块遭受严重且无法修复的烧伤和超压损坏，周边两辆气态氢 MEGC 运输拖车、一辆液氢罐车也受到不同程度损坏，但液氢罐车仅表面油漆受损和轻微烧焦，大型固定式液氢储罐未受损坏。此次事故导致旧金山湾区 11 个加氢站中的 9 个中断供应约 4 个月，加州其他加氢站也面临数月的氢气短缺问题。 图4.空气产品加注系统PFD二、事故分析Air Products 因果分析 Air Products 进行根本原因分析后认为，前模块氢气隔离阀的 O 形圈破裂或锥螺纹接头泄漏是初始氢气泄漏的原因。司机未经授权维修阀门且未遵循标准锁定 / 挂牌程序，同时系统仍处于自动填充配置状态。司机与学员之间沟通不畅，学员误解指令误操作，致使氢气流入断开的歧管管道。模块内氢气积聚且无法自由扩散，通风不足，点火后引发爆炸。断开的管道和泄漏的 PRD 密封件、O 形圈引发氢气喷射火灾，进而导致 PRD 启动、部分 PRD 损坏，火势蔓延引发柴油和轮胎着火。基于此，Air Products 实施了改进司机培训和再培训、完善拖车填充程序、评估和修改设备等措施。 图5.加氢拖车-拖车损坏概述HSP 分析维修操作不规范：维修氢气管道系统时未遵循正确程序是行业常见问题，此次事故中司机擅自维修引发泄漏，此前也有类似因违规维修导致氢气泄漏的案例。 图6.设备损坏的地面水平视图操作控制设计缺陷：“Purge/Enable Trailer” 控制标签易混淆，尤其对新手操作人员不友好，类似的因操作控制设计不清晰导致的工业事故屡见不鲜。 拖车设计标准待完善：DOT 和 CGA 对气态氢拖车的规定虽有要求，但在框架材料耐火性、模块封闭程度等方面存在优化空间。此次事故中，拖车模块的结构和尺寸导致氢气迅速积聚形成可燃混合物，模块墙壁在爆炸和防火方面的作用需进一步评估。 图7.事故拖车驾驶室和前模块PRD 性能及相关问题：事故中 PRD 故障致使大量氢气泄漏燃烧，其黄铜材质在高温下失效，暴露了 PRD 在高温环境下的性能不足。此外，vent 线相关标准也需完善，以降低潜在风险。 其他安全隐患：事故中氢气无限制流动约 3 秒引发爆炸，若能安装限流装置可降低风险。拖车间距过小且缺乏防火屏障，消防水喷雾冷却系统存在启动延迟问题，均需改进。 图8.后模块事故拖车上的车门 三、结论此次事故的直接原因是司机未经授权维修阀门以及与学员之间的沟通失误，导致氢气泄漏形成可燃混合物并被点燃引发爆炸。圣克拉拉消防部门和 Air Products 在事故应对过程中表现有效，成功控制局面，仅造成两名员工轻伤。Air Products 虽在设计和运营上符合部分现有标准，如 NFPA 2、CGA TB - 25 和 DOT - SP - 14576，但仍需与 NFPA、DOT 等组织深入探讨，根据报告中的结论和建议对相关标准进行修订。HSP 认可 Air Products 部分分析结果，但对于一些改进建议的细节和可行性需要进一步研究。同时，基于此次事故以及过往类似事故，有必要对多元素气体容器（MEGC）气缸模块的设计进行改进，以提升氢气行业的整体安全性。图9.带开门的后部事故拖车图10.2号海湾中相邻模块的前面板和侧面板四、建议规范及行业改进完善氢气系统维修标准：NFPA 应在 NFPA 2 - 2020 的 7.1.10 部分增加氢气系统维修指导，明确所有涉及移动和固定氢气系统人员的培训要求。 优化 PRD 标准：CGA 和其他标准组织需完善 PRD 标准，明确火暴露要求和 vent 线推力约束要求，提高其在火灾中的可靠性。 深入研究气瓶防火及 PRD 要求：DOT 和 CGA 应全面研究高压氢气瓶防火及 PRD 要求，开展定量风险评估，对比有无 PRD 的风险，并考虑其他防火措施，消防部门等相关方应参与讨论。 改进氢气控制标准：NFPA 应将最佳实践纳入氢气工艺和传输控制标准，使操作更清晰易懂，目前相关提案正在审核，有望纳入下一版标准。 评估氢拖车墙壁影响：CGA - C - 29 修订时应说明氢拖车墙壁在防火和爆炸方面的影响，并由 CGA 或 DOT/PHMSA 赞助进行风险评估，权衡增加墙壁或舱壁的利弊。 推广限流装置：NFPA 2 和 CGA C - 29 应鼓励在氢气传输和加注过程中使用限流装置，DOE、PHMSA 或相关安全组织应开展可行性研究。 强化转运站防火指导：NFPA 应提供拖车 / 罐车转运站防火指导，明确气态、液态氢拖车之间的间距要求，推荐安装喷水冷却装置，并与当地消防部门沟通，以便修订消防预案和培训内容。 其他改进：将上述改进建议纳入h2tools.org最佳实践，为行业提供参考。CEC 应促进氢气事故报告、数据和评估结果的交流，推动行业安全持续改进。 来源：气瓶设计的小工程师
