前事不忘后事之师：从技术和国外事故案例的角度，再看浙江温岭液化石油气槽罐车爆炸事故
（注：继之前的《
前言
2020年6月13日发生在沈海高速浙江温岭段的液化气（LPG）槽罐车爆炸事故造成20人死亡（截止6月19日），170多人受伤住院治疗，事故引起了社会的广泛关注。国外媒体也有报道，如英国的BBC。
事故的唯一用处就是给我们提供了从中学习/吸取经验教训的真实场景，事故调查是危害性研究（如HAZOP）的逆向分析。前者以“为什么”的思维试图重现事故发生过程中的各种偏差（向后溯源），后者以“如果”的思维试图构建各种可能的偏差会造成什么样的事故场景（向前预判），从而事故场景有针对性地加以控制。
本文将根据互联网媒体中的事故视频资料（且认为是真实的）从工艺安全的角度对该起事故做初步分析，同时对比历史上典型的LPG槽罐车爆炸事故，希望借此帮助大家对几个危害性（Hazard）概念有进一步的了解。
这些概念包括：
· 物理爆炸（Physical Explosion）
· 蒸汽云爆炸（Vapour Cloud Explosion – 简称 VCE）
· 沸腾液体膨胀蒸汽云爆炸 (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion – 简称 BLEVE)
第一次爆炸
仔细分析事故的视频资料可以清楚地看到事故中至少发生了3次爆炸。如下视频截图所示，有一个带着”白烟“的物体从空中飞过，这是事故中观察到的第一个异样的场景，根据其它图片资料初步判断该飞行物体是事故槽罐体的一部分，可以肯定它是受到巨大压力猛烈地释放而冲出来的，而现场并没有着火的迹象。这个巨大的压力来自哪里呢？正常情况下，LPG在槽罐中处于一个汽液的动态平衡（常温下运输），罐体受的内部压力就是蒸汽压，通常0摄氏度时为1.5bar，70摄氏度时为24.8bar，安全泄压阀的设定压力大约在25bar，而罐体的设计压力通常是数倍于这个压力。因此，由于罐体内温度过高引起上述灾难性破裂的可能性不大。
那么，造成这一场景可能就是发生了所谓的“物理爆炸”，物理爆炸是指内部由气体或蒸汽填充的带压容器， 由于过热液体从液态突然相变为蒸汽，而非化学反应，造成的灾难性破裂。这似乎与上述场景相符（因为LPG是会剧烈相变）。然而，又是什么引起了过热液态LPG剧烈汽化的呢？如果罐体发生机械碰撞是否会引起？这在历史案例中也没有看到。当然还有其它因素需要考虑，如罐体的机械完整性状况，安全泄压装置的工作状况等等。这需要进一步的数据来分析，也是增加认识的机会。
第二次爆炸
第二次爆炸之前槽罐车周围出现大片白色“云雾”，这是泄漏的液化气LPG形成的“蒸汽云”。我们知道LPG的成分是丙烷（也可能有丁烷的混合物），当它从压力槽罐中泄漏到空气中时迅速汽化，由于LPG比空气重，因此会沿着地面向四周扩散，遇到障碍物或在地面低洼处容易聚集形成蒸汽云，与空气混合容易形成爆炸性混合气体（丙烷爆炸极限 2.2% - 9.5%），遇点火源即发生爆炸，这就是蒸汽云爆炸 VCE。这在LPG槽罐车爆炸的历史事故中是发生过的（见下文）。
让我们回顾一下蒸汽云爆炸VCE这个概念，以帮助我们更好地理解上述事故。蒸气云爆炸类似于闪火。但是，当蒸汽云团点燃时，它不仅会产生闪火区域，还会产生爆轰波（超压）， 爆轰波速度的大小决定其杀伤力的大小。蒸气云爆炸的强度不仅取决于蒸气云区域中的易燃蒸气的质量，还取决于蒸汽云空间受限程度（空间越小受限越大，爆炸强度越大），具体表现为不同的爆轰波速度。如果爆轰波以声速传播，则认为是爆炸。如果爆炸波传播的速度小于声速，则认为是爆燃。典型的事故案例有2005年3月23日的BP美国德克萨斯州炼油厂爆炸事故，2018年河北盛华11.28氯乙烯泄漏爆燃事故。
视频中可以看到事故发生在相对开放的空间，周围没有明显的障碍物（如建筑物或设备等），因此第二次爆炸是在相对开放空间下的非受限爆炸，这也是我们看到的该次爆炸的爆轰波杀伤力相对较小的原因。是否仅仅是爆燃还需要进一步的数据分析。
第三次爆炸
第三次爆炸的威力远远超过第二次爆炸，两次爆炸的时间间隔非常短，仅为约10秒钟，这和笔者知道的类似历史事故中的爆炸时间间隔完全不同。从下图可以看到巨大的“蒸汽云”被爆轰波冲出来（视频中可以看得更清楚），这表明它是一个爆速很高的爆炸，波及的范围更广。第三次爆炸是否是沸腾液体膨胀蒸汽云爆炸BLEVE呢？
首先，什么是BELEVE？最为常见的BELEVE是指当装有易燃液体的压力容器暴露于外部火焰中时，容器内蒸汽压也迅速升高，正常情况下安全阀将打开，一部分蒸气将通过安全阀排出而泄压，容器中的液位降低，未被内部液体接触冷却的暴露于火焰中的容器表面积将增加，这部分裸露区域将受热快速升温使材料变弱，当容器结构突然失效时，液化气体会突然降压，处于热力学饱和状态且温度高于其沸点的液体蒸汽混合物，将在容器内部压力在几毫秒内降到大气压时变得过热，随着压降的发生以及在过热状态下强烈的相变，液体的沸腾和气泡的成核作用将共同导致爆炸，即所谓的BLEVE。通常易燃物参与的BLEVE会形成巨大的火球， 爆炸产生巨大的爆轰波，极具杀伤力。BLEVE是LPG槽罐车爆炸历史事故中最常见的场景。
根据这个定义的描述，第一次所谓的“物理爆炸”也有可能是发生了相变引起的BLEVE造成的，这还有待进一步取证研究。我们知道罐体的一部分在第一次爆炸时已经飞出，说明罐体发生了严重损坏，留在卡车上的部分罐体被冲击到什么地方了，笔者没有这方面信息。但是，可以肯定这部分罐体中仍然有大量LPG，在第二次爆炸引起的火灾可能直接会燃烧到剩余罐体的内部，从而在很短的时间内发生了BLEVE。由于剩余罐体是部分敞开的，爆炸时形成一个类似“泄爆面”的情况。
因此，第三次爆炸是一个相对受限的爆炸，其爆速较高，而且爆轰波传播似乎有一定的方向性（这样有待进一步取证）。
历史上液化气槽罐车发生爆炸事故的案例并非少见，它们大多都有一个共同特点，就是首先发生火灾然后引起BLEVE爆炸，而且都是爆炸的威力非常巨大。这里介绍两起发生在美国和一起发生在意大利的LPG槽罐车爆炸事故案例。
2007年8月6日在Tacoma华盛顿发生了一起美国历史上最严重的LPG槽罐车爆炸事故。由下图所示，一辆载有8000加仑LPG的槽罐车在到达收货工厂时发生了机械失效，大量的丙烷泄漏，很快沿地面形成蒸汽云，遇到点火源发生第一次爆炸（这与温岭事故很类似），这是蒸汽云爆炸，该爆炸引起卡车着火。槽罐车在外部火灾的包围炙烤下，不久又发生了第二次爆炸，这就是典型的BLEVE爆炸，这次爆炸的威力远远大于第一次爆炸，目击者形容其威力感觉就像核爆炸一样。
华盛顿发生了一起美国历史上最严重的LPG槽罐车爆炸事故.mp4
