一家金屬加工廠正常運行時,一座電氣開關站發生電氣故障,導致全廠停電。電氣回路配電系統單線圖如圖1所示。該廠通過一系列蒸汽加熱壓力容器將鋁土礦轉化為氧化鋁。停電致使該廠所有電動加工機械停止運行,包括在消化過程中輸送礦漿和液體的泵,導致罐體中流體回流、壓力升高。然而,發電站的燃氣鍋爐仍在持續產生蒸汽,蒸汽開始在脫硅器消化和器中積聚。由于消化區的兩個減壓系統運行不正常,消化區罐體壓力未能如預期般迅速降低。保護消化器的壓力變送器系統在爆炸前不久被關閉,因而未能發揮作用。此外,減壓管道和溢流管(連接放空罐和減壓罐)中大量結垢,嚴重縮小了管道流通面積,阻礙了消化區容器內壓力的釋放。由于上述多種因素,脫硅器、四個消化器、九個閃蒸罐和放空罐內壓力不斷升高。所有泵停止運行,包括通過熱交換器循環加工材料進行冷卻的泵。多個容器超壓爆炸,釋放出具有強腐蝕性的苛性材料,造成員工受傷,并對工廠造成嚴重破壞。調查認定,此次爆炸是由于工廠消化區一個或多個容器內壓力過高積聚,隨后容器破裂所致。容器破裂使過熱液體暴露于大氣壓力下,引發沸騰液體膨脹蒸汽爆炸。爆炸造成29名員工受傷,其中許多人傷勢嚴重。爆炸對消化區造成了災難性破壞,并向大氣中釋放了超過40萬磅的氫氧化鈉。爆炸還導致爆炸半徑3英里內的三個城鎮玻璃破碎,建筑物出現輕微結構損壞。一些居民還抱怨出現呼吸道問題。此次事故是由兩個相互關聯的獨立故障共同導致的災難。第一個故障是電力分配系統缺乏及時的檢查和維護。調查發現,電氣故障可能是由于三根變壓器引線與“母線”(用于進一步分配電力的剛性連接點)接觸所致。這些引線未被牢固固定,顯然已經松動,從而與連接點接觸。第二個故障是生產過程中的風險管理極其不善,導致工廠在停電時幾乎沒有恢復能力。根據調查報告,員工和管理人員的風險意識都很低,工廠將安全故障的偏差和臨時解決方案視為常規操作。具體表現如下:在消化過程中,壓力峰值頻繁出現,導致閃蒸罐突然充滿礦漿,盡管減壓系統閥門和管道僅設計用于處理蒸汽。在這些工藝故障期間,礦漿可能通過減壓閥噴射到減壓系統管道中,隨后在閥門和管道中積聚并硬化。證詞還顯示,礦漿排放到蒸汽管道中一直是工廠管理層關注的問題,因為排放會污染熱交換器收集的冷凝蒸汽。為防止減壓閥在這種情況下泄漏,工廠人員通常會關閉閥門周圍的截止閥來隔離閥門,這也使閥門失效,降低了減壓閥系統的保護作用。調查表明,工廠員工甚至對消化系統的操作缺乏基本了解。他們未接受過識別危險(如減壓閥故障)的培訓,也不了解每個容器的最大操作壓力,更未接受過應對意外停電的培訓。此外,爆炸發生時,現場的工廠管理人員對工廠的電力分配系統不熟悉,無法確定電氣故障的位置并迅速恢復供電。電氣故障通常發生在配電系統的“硬接線”或單個設備層面。安裝和維護中的眾多錯誤可能導致電氣故障。硬接線應由合格電工檢查,并定期進行檢查和測試,以確保電纜和電源插座無故障。配電箱、開關和電線會因磨損(老化)而無法運行或出現故障。電氣設備和設施應避免極端溫度、濕度和潮濕等磨損因素。工廠員工(包括工人和管理人員)應接受應對停電的培訓,以最大程度地實現安全恢復。管理人員應能夠評估停電情況,并立即采取適當行動以應對其負面影響。工人需要了解停電時可能發生的情況以及他們在恢復安全操作中的作用。工藝操作不應常規性地產生不利副作用,例如熱交換器中的蒸汽污染,迫使員工采取不安全行動(如禁用安全設備)來避免這些問題。操作人員應進行工作場所檢查,識別存在危險的條件和做法,并及時糾正。本質安全的工藝設計必須考慮所有工藝條件。停電可能影響設施的消耗單元和工藝介質的循環(通過消化器、沖洗或中間儲罐),而生產單元仍在運行。無論是產生蒸汽的燃氣鍋爐,還是連接到獨立電網(未受影響)的壓縮機/泵,緊急停機架構(邏輯)都必須考慮到“停電”區域上游的任何運行設備需要關閉,以避免超壓。停電工藝下游的管道、工藝循環設備和中間儲罐需要能夠容納來自該區域的任何流入物。同時,當上游生產停止時,設備需要防止因無工藝介質流動而持續運行導致的故障(例如,壓縮機空轉)。