一家金属加工厂正常运行时,一座电气开关站发生电气故障,导致全厂停电。电气回路配电系统单线图如图1所示。该厂通过一系列蒸汽加热压力容器将铝土矿转化为氧化铝。停电致使该厂所有电动加工机械停止运行,包括在消化过程中输送矿浆和液体的泵,导致罐体中流体回流、压力升高。然而,发电站的燃气锅炉仍在持续产生蒸汽,蒸汽开始在脱硅器消化和器中积聚。由于消化区的两个减压系统运行不正常,消化区罐体压力未能如预期般迅速降低。保护消化器的压力变送器系统在爆炸前不久被关闭,因而未能发挥作用。此外,减压管道和溢流管(连接放空罐和减压罐)中大量结垢,严重缩小了管道流通面积,阻碍了消化区容器内压力的释放。由于上述多种因素,脱硅器、四个消化器、九个闪蒸罐和放空罐内压力不断升高。所有泵停止运行,包括通过热交换器循环加工材料进行冷却的泵。多个容器超压爆炸,释放出具有强腐蚀性的苛性材料,造成员工受伤,并对工厂造成严重破坏。调查认定,此次爆炸是由于工厂消化区一个或多个容器内压力过高积聚,随后容器破裂所致。容器破裂使过热液体暴露于大气压力下,引发沸腾液体膨胀蒸汽爆炸。爆炸造成29名员工受伤,其中许多人伤势严重。爆炸对消化区造成了灾难性破坏,并向大气中释放了超过40万磅的氢氧化钠。爆炸还导致爆炸半径3英里内的三个城镇玻璃破碎,建筑物出现轻微结构损坏。一些居民还抱怨出现呼吸道问题。此次事故是由两个相互关联的独立故障共同导致的灾难。第一个故障是电力分配系统缺乏及时的检查和维护。调查发现,电气故障可能是由于三根变压器引线与“母线”(用于进一步分配电力的刚性连接点)接触所致。这些引线未被牢固固定,显然已经松动,从而与连接点接触。第二个故障是生产过程中的风险管理极其不善,导致工厂在停电时几乎没有恢复能力。根据调查报告,员工和管理人员的风险意识都很低,工厂将安全故障的偏差和临时解决方案视为常规操作。具体表现如下:在消化过程中,压力峰值频繁出现,导致闪蒸罐突然充满矿浆,尽管减压系统阀门和管道仅设计用于处理蒸汽。在这些工艺故障期间,矿浆可能通过减压阀喷射到减压系统管道中,随后在阀门和管道中积聚并硬化。证词还显示,矿浆排放到蒸汽管道中一直是工厂管理层关注的问题,因为排放会污染热交换器收集的冷凝蒸汽。为防止减压阀在这种情况下泄漏,工厂人员通常会关闭阀门周围的截止阀来隔离阀门,这也使阀门失效,降低了减压阀系统的保护作用。调查表明,工厂员工甚至对消化系统的操作缺乏基本了解。他们未接受过识别危险(如减压阀故障)的培训,也不了解每个容器的最大操作压力,更未接受过应对意外停电的培训。此外,爆炸发生时,现场的工厂管理人员对工厂的电力分配系统不熟悉,无法确定电气故障的位置并迅速恢复供电。电气故障通常发生在配电系统的“硬接线”或单个设备层面。安装和维护中的众多错误可能导致电气故障。硬接线应由合格电工检查,并定期进行检查和测试,以确保电缆和电源插座无故障。配电箱、开关和电线会因磨损(老化)而无法运行或出现故障。电气设备和设施应避免极端温度、湿度和潮湿等磨损因素。工厂员工(包括工人和管理人员)应接受应对停电的培训,以最大程度地实现安全恢复。管理人员应能够评估停电情况,并立即采取适当行动以应对其负面影响。工人需要了解停电时可能发生的情况以及他们在恢复安全操作中的作用。工艺操作不应常规性地产生不利副作用,例如热交换器中的蒸汽污染,迫使员工采取不安全行动(如禁用安全设备)来避免这些问题。操作人员应进行工作场所检查,识别存在危险的条件和做法,并及时纠正。本质安全的工艺设计必须考虑所有工艺条件。停电可能影响设施的消耗单元和工艺介质的循环(通过消化器、冲洗或中间储罐),而生产单元仍在运行。无论是产生蒸汽的燃气锅炉,还是连接到独立电网(未受影响)的压缩机/泵,紧急停机架构(逻辑)都必须考虑到“停电”区域上游的任何运行设备需要关闭,以避免超压。停电工艺下游的管道、工艺循环设备和中间储罐需要能够容纳来自该区域的任何流入物。同时,当上游生产停止时,设备需要防止因无工艺介质流动而持续运行导致的故障(例如,压缩机空转)。