20名艾伯特市志愿消防部门的消防人员和2名县政府代表在23时21分首先到达农场,消防人员发现2个最初的火源地点:储罐的西端和储罐顶端的安全阀、管道断裂处。据1名消防人员说,储罐西端,靠近断裂液体管线的一端迅速被大火吞没,另1名说丙烷储罐全部被大火吞没,火焰冲天,高达70~100米。由于火势太大,消防人员无法到达断裂管道的手动截止阀处,无法关掉阀门停止丙烷的外泄,因此大火继续燃烧,无法控制。消防人员形容安全阀发出的声音就像站在一架喷气式飞机旁,而其发动机像被什么东西全部卡住那样的感觉。
市消防部门的灭火计划是让火自行燃尽,同时用水泼洒储罐临近的建筑物。2组消防队在距燃烧的储罐北侧27m建筑物附近的不同位置。消防队员没有用水喷洒储罐,而是用消防水车喷洒周围的建筑,以防建筑物着火。由于农场没有消防用水源,不得不派出1辆消防车外出取水。
大约23时28分,储罐爆炸。1名救援人员描述道,他看到储罐在爆炸之前先是膨胀,随后听到一声巨大的爆炸声。
储罐和管道附件至少被炸成36片。一片较大的碎片向西北方向飞去,击中并砸死2名志愿消防队员。同时,使7名应急救援人员受到不同程度的擦伤、砸伤和烧伤。农场的建筑物遭到破坏,直接经济损失大约24万美元。
此次救援在技术上存在重大错误,即当火焰已经包围丙烷储罐,消防人员没有对罐体特别是着火部位进行喷水,而是只对周围的建筑喷水保护;当听到安全阀发出的声音就像站在一架喷气式飞机旁,而其发动机像被什么东西全部卡住那样的感觉,也即储罐即将发生爆炸之时,距离储罐很近的消防队员没有立即撤退逃生,是导致这次应急救援行动出现重大人员伤亡的根本原因。
这起爆炸事故是典型的沸腾液体扩散蒸气爆。当盛装在容器中的可燃液体暴露于火源时,液体扩散蒸气爆就可能会发生。《制造(加工)工业损失的预防》(美)一书对液体扩散蒸气爆是这样描写的:
当装有一定压力液体的容器暴露于火源中时,这种液体就会被加热,蒸气压力升高,容器内的压力增加。当压力达到安全阀设定的压力,阀门打开,将蒸气释放到大气中,容器中的液面下降,液体对它接触的那部分的容器壁有一定的冷却作用,但蒸气却没有这种作用。当液体继续汽化,被液体冷却的储罐表面积的比例也就逐渐减少,不一会儿,没有被液体冷却的储罐金属暴露于火源,金属变热,然后爆裂。
液体扩散蒸气爆的基本特点:(1)容器损坏;(2)如果容器内的液体是可燃的,容器损坏导致来自超热液体的蒸气突然燃烧;(3)蒸气燃烧并形成火球。
因此,当毁坏的丙烷液体管道泄漏的丙烷一旦着火,大火就会吞没储罐。当火焰燃烧时,火焰加热液面以上的储罐的罐壁,引起储罐材料性能的变化;同时,液面以下的罐壁将热量迅速传递给丙烷,引起丙烷沸腾。丙烷沸腾后,由于蒸气膨胀,容器内的压力上升。从着火开始大约10分钟,压力就开始上升,迫使安全阀打开泄压。18分钟后,当过热的储罐壁失去足够的强度不再有抗内压能力,储罐开始破裂。由于储罐顶部没有液体丙烷来吸收热量,破裂最可能在液面以上的部位开始,原因是这个部位储罐壁温度最高。
当储罐壁破裂开始之后,下列事件就会瞬间发生:储罐内剩余的丙烷迅速向周围大气中散发,并瞬间汽化;当液体和气体溢出,储罐壁继续撕裂,更多的丙烷溢出,丙烷燃烧,随之发生爆炸,储罐的碎片向四周飞散。
按照美国石油学会的研究结果表明,这种类型的储罐直接在火焰上烧10~30分钟,如果没有用水冷却,通常就会发生剧烈爆裂。美国石油学会还发现,有的储罐被烧10分钟后就会爆炸。因此消胗人员在可能发生液体扩散蒸气爆的丙烷储罐火灾救援时速度要快是非常重要的。如果已经拖延了较长的时间,消防人员这时最好的行动是撤离到安全的区域。在这次事故中,从911报警到液体扩散蒸气爆发生只有18分钟。
因此,对于此种火灾的正确救援方式就是,如果火焰已经烧向储罐,必须使用大量的水直接喷洒燃烧的地方,以防发生液体扩散蒸气爆;有条件的话,使用无人灭火管道系统(自动消防系统),能更好地避免爆炸对救援人员的伤害。
如果供水系统跟不上,或者储罐处于火海之中已经超过20分钟;或者发现即将爆炸的前兆,即听到气体刺耳的啸叫,罐体剧烈地抖动,都要立即放弃救援,撤退逃生,并加大隔离范围。