UVCE case 6 Puerto Rico 2552(2009) MO Memoir : Sunday 17 February 2562

ในคืนวันศุกร์ที่ ๒๓ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๕๒ (ค.ศ. ๒๐๐๙) ได้เกิดการระเบิดครั้งใหญ่ขึ้นที่คลังน้ำมัน Caribbean Petroleum Corporation (CAPECO) ที่เมือง Bayamón, Puerto Rico ในระหว่างการถ่ายน้ำมันเบนซินจากเรือบรรทุกมายังถังเก็บ ก่อให้เกิดความเสียหายต่อถังเก็บน้ำมันจำนวนทั้งสิ้น ๑๗ ถังจาก ๔๘ ถัง เพลิงได้ลุกไหม้อยู่นานประมาณ ๖๐ ชั่วโมงจึงสามารถดับลงได้
 

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากรายงานการสอบสวนฉบับสมบูรณ์เรื่อง "FINAL INVESTIGATION REPORT: CARIBBEAN PETROLEUM TANK TERMINAL EXPLOSION AND MULTIPLE TANK FIRES. CARIBBEAN PETROLEUM CORPORATION (CAPECO) BAYAMÓN, PUERTO RICO OCTOBER 23, 2009" ที่จัดทำโดย U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board หรือที่เรียกกันย่อ ๆ ว่า CSB และคลิปวิดิโอเรื่อง "Filling Blind" ที่จำลองการเกิดเหตุการณ์ดังกล่าวที่จัดทำโดย CSB เช่นกัน

รูปที่ ๑ ภาพหน้าปกรายงานการสอบสวน แสดงให้เห็นเพลิงไหม้ที่กำลังลุกไหม้อยู่

ในการทำงานปรกตินั้น ในแต่ละกะ (shift) ของการทำงาน คลังน้ำมันดังกล่าวจะมีพนักงานทำงานอยู่ ๔ คน คือหัวหน้ากะ (shift supervisor) ๑ คน tank farm operator ๒ คน และพนักงานประจำระบบบำบัดน้ำเสียอีก ๑ คน เมื่อมีการลำเลียงน้ำมัน tank farm operator จะเป็นผู้ทำหน้าที่เปิด-ปิดวาล์วต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง และเดินออกอ่านค่าระดับน้ำมันในแต่ละ tank ที่วัดด้วย Float and Tape side gauge (รูปที่ ๓ และ ๔) ทุก ๑ ชั่วโมง แล้วรายงานระดับที่อ่านได้ไปให้หัวหน้ากะทราบเพื่อทำการคำนวณเวลาที่ต้องใช้ในการเติมน้ำมันให้เต็มแต่ละถัง (ถังในที่นี้คือ tank) ซึ่งการถ่ายน้ำมันแต่ละครั้งมักจะใช้เวลานานข้ามกะกัน นอกจากนี้ tank farm operator ยังมีหน้าที่ตรวจสอบด้วยว่า water drain valve (วาล์วระบายน้ำออกจาก dike) นั้นปิดอยู่หรือไม่ด้วย

รูปที่ ๒ แผนที่ภาพถ่ายดาวเทียม คลังน้ำมันที่เกิดเหตุอยู่ในกรอบสีส้ม

Float and Tape side gauge ประกอบด้วยตัวทุ่นลอย (float) ที่มีน้ำหนักที่ผูกอยู่กับสายเทป (tape) น้ำหนักของตัวทุ่นลอยจะทำให้เกิดแรงดึงในสายเทปที่ปลายอีกข้างหนึ่งจะอยู่ที่อุปกรณ์แสดงระดับของเหลวในถัง ฝั่งด้านอุปกรณ์แสดงระดับจะมีการถ่วงแรงดึงที่เกิดจากแรงดึงของสายเทป กล่าวคือถ้าระดับของเหลวในถังลดต่ำลง ตัวทุ่นลอยก็จะตกลง แรงดึงในสายเทปก็จะเพิ่มขึ้นก็จะมีการผ่อนสายเทปออกมาจากอุปกรณ์แสดงระดับจนกว่าแรงดึงจะเข้าสู่สมดุลใหม่ ในทางกลับกันถ้าระดับของเหลวในถังเพิ่มขึ้น ตัวทุ่นลอยก็จะลอยขึ้น ทำให้แรงดึงในสายเทปลดลง ฝั่งด้านอุปกรณ์แสดงระดับก็จะทำการม้วนเก็บสายเทปจนกระทั่งแรงดึงเข้าสู่สมดุลใหม่ ข้อเสียของระบบนี้คือมีแรงเสียดทานที่มากระหว่างระบบลูกรอก (อย่างน้อยก็สองตัว) ที่ใช้ในการพาดสายเทป อุปกรณ์ที่ใช้ในการถ่วงแรงดึง และส่วนของชุดแสดงผล ทำให้ความแม่นยำของอุปกรณ์นี้อยู่ที่ระดับประมาณ 10 mm ระบบนี้เป็นระบบเก่าและมีความแม่นยำต่ำกว่า servo gauge ที่ใช้การหย่อน displacer ลงมาโดยตรงจากด้านบนของตัว tank ที่ไม่มีการใช้ระบบรอก (เรื่องของ servo gauge นี้ได้เล่าไว้ใน Memoir ฉบับที่แล้ว (วันพฤหัสบดีที่ ๑๔ กุมภาพันธ์ที่ผ่านมา) ที่ใช้กับ tank ในกรณีของเหตุการณ์ที่ Buncefield 
  

แล้วความคลาดเคลื่อนระดับ 10 mm นี่มันสำคัญแค่ไหน ถ้าเราลองสมมุติว่าเรามีถังน้ำมันขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 m ระดับของเหลวที่แตกต่างกัน 1 mm หมายถึงปริมาตรที่แตกต่างกันประมาณ 2 m³ หรือ 2000 ลิตร ถ้าตีว่าน้ำมันราคาลิตรละประมาณ 20 บาท (ราคาไม่รวมภาษี) ปริมาตรที่อ่านผิดไป 2000 ลิตรก็จะเทียบเท่ากับมูลค่าน้ำมันประมาณ 40000 บาท 
  

ต่อมาได้มีการติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติม เพื่อส่งค่าระดับที่วัดได้ไปยังห้องควบคุม แต่อุปกรณ์นี้ก็มักจะมีปัญหาเป็นประจำ ทำให้การอ่านค่าจึงยังต้องพึ่งพาการมาอ่านค่าที่ตัว gauge ข้างถังน้ำมันเหมือนเดิม

รูปที่ ๓ การวัดระดับน้ำมันในถังใช้ Float and Tape side gauge ที่เดิมนั้นต้องมาอ่านค่าที่ข้างถัง แต่ต่อมามีการติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติมเพื่อส่งค่าที่อ่านได้ไปยังห้องควบคุม (ภาพจากรายงานการสอบสวน)

รูปที่ ๔ Float and Tape side gauge ที่ใช้วัดระดับน้ำมัน (ภาพจากรายงานการสอบสวน) อุปกรณ์วัดชนิดนี้ใช้ระบบกลไก (mechanical) ในการหมุนเก็บและคลี่เทปที่เชื่อมต่อกับตัวทุ่นลอย
 

ในวันพุธที่ ๑๑ ตุลาคม ทางคลังน้ำมันต้องรับน้ำมันเบนซินที่ส่งมาทางเรือจำนวน 11.5 ล้านแกลลอน (หน่วยแกลลอนในที่นี้คือ US gallon ซึ่งเท่ากับ 3.785 ลิตร) แต่เนื่องด้วยถังน้ำมันที่มีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะรองรับน้ำมันปริมาณนี้ได้ทั้งหมด (ถังหมายเลข 107 ที่มีความจุ 21 ล้านแกลลอน) มีน้ำมันบรรจุอยู่แล้ว ทำให้ทางคลังน้ำมันวางแผนที่จะแบ่งน้ำมันเข้าสู่ถังขนาดเล็กกว่าจำนวน 5 ถังด้วยกัน และคาดว่าจะใช้เวลาในการลำเลียงนานว่า 24 ชั่วโมง
 

ท่อส่งน้ำมันจากเรือและแยกเข้าถังต่าง ๆ นั้นเป็นท่อขนาด 16-18 นิ้ว ความดันของน้ำมันที่ส่งมาอยู่ที่ประมาณ 125 psig (8 เท่าของความดันบรรยากาศ) ในกรณีที่ต้องมีการถ่ายน้ำมันเข้าถังหลายถังต่อเนื่องกันนั้น ทางโอเปอร์เรเตอร์จะเปิดวาล์ว (gate valve) เข้าถังที่ต้องการเติมเต็มที่ (fully open) ส่วนถังถัดไปที่จะทำการเติมนั้นจะเปิดวาล์ว (gate valve เช่นกัน) เอาไว้เพียงเล็กน้อยแบบที่เรียกว่า cracked open (รูปที่ ๕)

รูปที่ ๕ ถังใบบนคือถังที่กำลังถ่ายน้ำมันเข้า และเมื่อเต็มแล้วก็จะย้ายมาถ่ายน้ำมันเข้าถังใบล่าง ในการทำงานนี้ทางโอเปอร์เรเตอร์จะเปิดวาล์วเข้าถังที่ต้องการเติมเต็มที่ (fully open) ส่วนถังถัดไปที่จะทำการเติมนั้นจะเปิดวาล์วเอาไว้เพียงเล็กน้อยแบบที่เรียกว่า cracked open ทั้งนี้เพื่อช่วยให้เปิดวาล์วได้ง่ายขึ้น

แล้วทำไมจึงต้องเปิดวาล์วเข้าถังใบถัดไปรอไว้ เหตุผลก็เพราะมันทำให้เปิดวาล์วได้ง่ายขึ้นเวลาที่จะย้ายการถ่ายน้ำมันจากถังที่กำลังจะเต็มไปยังถังใบใหม่ คำอธิบายตรงนี้คงต้องขอให้ดูรูปที่ ๖ ประกอบ สำหรับท่อขนาดใหญ่วาล์วที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์เปิด-ปิดเท่านั้น (คือไม่ต้องการควบคุมอัตราการไหล) มักจะเป็น gate valve (น้ำหนักมันเบากว่า globe valve ความต้านทานการไหลก็ต่ำกว่า และทนต่อความดันได้ดีกว่า butterfly valve) โครงสร้างของ gate vale นั้นการเคลื่อนที่ของตัวแผ่น gate ที่เคลื่อนขึ้น-ลงนั้นจะตั้งฉากกับทิศทางการไหลของของไหลในท่อ เวลาที่วาล์วปิดสนิทนั้นแผ่น gate จะถูกแรงดันของของไหลกดอัดเข้ากับ body seat ทำให้ยากที่จะเปิดโดยเฉพาะถ้าระบบมีความดันสูงและเป็นวาล์วขนาดใหญ่ (แรงกดเท่ากับผลคูณของความดันคูณกับพื้นที่หน้าตัดของแผ่น gate ซึ่งเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ) ส่วน globe valve นั้นทิศทางการเคลื่อนที่ของของไหลนั้นอยู่ในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของแผ่น disc ที่ใช้ปิดกั้นการไหล และตัวแผ่น disc ก็มีขนาดเล็กกว่าเมื่อเทียบกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ การเปิดจึงทำได้ง่ายกว่า
 

แต่การทำเช่นนี้ก็ก่อให้เกิดปัญหาในการคำนวณระยะเวลาที่น้ำมันจะเต็มแต่ละถัง เพราะมีการวัดอัตราการไหล ณ ตำแหน่งเดียวคือทางต้นทาง แต่เมื่อมาถึงคลังน้ำมันการไหลจะแยกออกเป็นสองส่วน คือส่วนใหญ่จะไหลเข้าสู่ถังที่ต้องการเติมให้เต็ม และอีกส่วนหนึ่งจะไหลเข้าสู่ถังที่จะเติมเป็นใบถัดไป ปัญหาก็คือการไม่ทราบว่าน้ำมันมีการแบ่งสัดส่วนการไหลไปยังแต่ละถังเท่าใด และด้วยการที่อุปกรณ์ส่งค่าไปยังห้องควบคุมนั้นใช้งานไม่ได้ ด้วยเหตุนี้ในช่วงเวลาที่มีการรับน้ำมัน ตัวโอเปอร์เรเตอร์เองจึงต้องเดินอ่านค่าระดับน้ำมันถี่ขึ้น

รูปที่ ๖ โครงสร้างของ gate vale (ซ้าย) นั้นการเคลื่อนที่ของตัวแผ่น gate (6) จะตั้งฉากกับทิศทางการไหล เวลาที่วาล์วปิดสนิทนั้นแผ่น gate จะถูกกดอัดเข้ากับ body seat (7) ทำให้ยากที่จะเปิดโดยเฉพาะถ้าระบบมีความดันสูงและเป็นวาล์วขนาดใหญ่ (แรงกดเท่ากับผลคูณของความดันคูณกับพื้นที่หน้าตัดของแผ่น gate ซึ่งเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ) ส่วน globe valve (ขวา) นั้นทิศทางการเคลื่อนที่ของของไหลนั้นอยู่ในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของแผ่น disc ที่ใช้ปิดกั้นการไหล และตัวแผ่น disc ก็มีขนาดเล็กกว่าเมื่อเทียบกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ การเปิดจึงทำได้ง่ายกว่า

รูปที่ ๗ ถัง 409 ที่เกิดการรั่วนั้นเป็นชนิด internal floating roof tank ที่มีการติดตั้ง wind girder (ในรายงานไม่มีการกล่าวถึงว่ามีการติดตั้ง deflector plate เหมือนกรณีของ Buncefield หรือไม่) ถังใบนี้ไม่มีการติดตั้ง high alarm (HA) ซึ่งคงเป็นเพราะมันไม่มีการส่งสัญญาณค่าที่อ่านได้ไปยังห้องควบคุม และไม่มีการติดตั้ง Independent High Level Switch (IHLS) แต่จะว่าไปในกรณีของเหตุการ์ที่ Buncefield ที่เกิดขึ้น ๔ ปีก่อนหน้านั้น แม้จะมีการติดตั้ง HA แต่พออุปกรณ์วัดระดับไม่ทำงานมันก็เลยไม่มีสัญญาณ แถม IHLS ติดตั้งผิดอีกก็เลยไม่ทำงานอีก
 

รายงานการสอบสวนของ CSB ไม่ได้ให้รายละเอียดการทำงานช่วงก่อนเกิดการระเบิดมากนัก แต่พอจะสรุปได้คร่าว ๆ ว่าในคืนวันที่ ๒๒ ตุลาคม มีการถ่ายน้ำมันเข้าถังหมายเลข 409 ที่คาดว่าน่าจะเต็มถังเวลาประมาณ ๑.๐๐ น (ล่วงเข้าวันที่ ๒๓) เมื่อถึงเวลา ๒๓.๐๐ น (วันที่ ๒๒) tank farm operator เดินไปอ่านค่าระดับที่ถัง 409 ก็ยังไม่พบความผิดปรกติใด ๆ แต่พอไปตรวจอีกครั้งตอนเที่ยงคืน (รอยต่อวันที่ ๒๒ และวันที่ ๒๓) กลับพบหมอกไอน้ำมันปกคลุมทั่วบริเวณ นั่นแสดงว่ามีการรั่วไหลของน้ำมันจากถัง 409 ในช่วงระหว่างเวลา ๒๓.๐๐ - ๒๔.๐๐ น ของคืนวันที่ ๒๒ ตุลาคม และในเวลาประมาณ ๐๐.๒๓ น (วันที่ ๒๓) กล้องวงจรปิดจับภาพเปลวไฟที่เกิดการลุกไหม้ในบริเวณสระบำบัดน้ำเสีย ที่วิ่งกลับไปยังบริเวณที่ตั้งถังน้ำมัน ก่อนที่จะเกิดการระเบิดขึ้นตามมา มีการประมาณว่ามีน้ำมันไหลล้นออกมาประมาณ 200,000 แกลลอน (หรือประมาณเกือบ 760,000 ลิตร) ก่อนที่จะเกิดการระเบิด
 

บริเวณสระบำบัดน้ำเสียนั้นถือว่าอยู่นอก Hazadous area ดังนั้นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้งานในบริเวณนั้นจึงไม่จำเป็นต้องเป็นชนิด explosion proof แต่คำถามที่เกิดขึ้นตามมาก็คือ น้ำมันรั่วไหลไปยังสระบำบัดน้ำเสียได้อย่างไร ซึ่งต่อมาพบว่าเกิดจากการที่ water drain valve ของ dike ที่เป็นที่ตั้งถัง 409 นั้นถูกเปิดทิ้งเอาไว้

รูปที่ ๘ ด้วยการที่ water drain valve ที่ใช้สำหรับระบายน้ำฝนใน dike นั้นถูกเปิดทิ้งเอาไว้ ทำให้เมื่อน้ำมันล้นถังออกมา น้ำมันจึงไหลลงไปยังสระบำบัดน้ำเสีย น้ำมันที่ลอยไปบนผิวหน้าน้ำจึงแผ่กว้างออกไปได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นทั้งการเพิ่มพื้นที่การระเหยและการแพร่กระจายของน้ำมัน

รูปที่ ๙ รูปแบบต่าง ๆ การติดตั้ง water drain valve ที่ใช้สำหรับระบายน้ำที่ขังอยู่ใน dike ลงไปยังสระบำบัดน้ำเสียของ CAPECO ของถัง 409 คือรูปซ้ายที่ใช้วาล์วชนิด nonrising stem (หรือ fixed stem)

รูปที่ ๑๐ วาล์วแบบ rising stem (รูปบน) นั้น เมื่อหมุน handwheel จะทำให้ตัว stem เกิดการเคลื่อนที่ขึ้นหรือลง ซึ่งทำให้ตัวแผ่น gate นั้นเคลื่อนที่ขึ้นหรือลงตามไปด้วย วาล์วแบบนี้ทำให้เห็นจากภายนอกได้ง่ายว่าวาล์วนั้นเปิดหรือปิดอยู่ และก็ยังหล่อลื่นตัว stem ได้ง่าย แต่ก็มีข้อเสียคือสิ่งที่เลอะตัว stem นั้นอาจลงไปผสมกับ process fluid ได้เวลาที่ปิดวาล์ว ซึ่งวาล์วชนิด nonrising stem (รูปล่าง) ไม่มีปัญหาเรื่องการปนเปื้อนนี้ เพราะในกรณีของวาล์วชนิด nonrising stem นั้นตัว stem เมื่อหมุน handwheel ตัว stem จะไม่มีการเคลื่อนที่ขึ้นหรือลง มีแต่การหมุนรอบตัวเองเพียงอย่างเดียว แต่การหมุนนี้จะไปทำให้ตัว gate เคลื่อนที่ขึ้นหรือลง แต่วาล์วชนิดนี้ก็มีข้อเสียคือไม่สามารถมองจากภายนอกได้ว่าวาล์วเปิดหรือปิดอยู่ วิธีที่จะบอกได้คือต้องลองหมุนวาล์วดู
 

เนื่องด้วยถัง 409 มีการติดตั้ง wind girder (รูปที่ ๗ - ในรายงานไม่มีการกล่าวถึงว่ามีการติดตั้ง deflector plate ดังเช่นกรณีของ Buncefield หรือไม่) ดังนั้นเมื่อน้ำมันที่ล้นออกมาทางช่อง vent ของส่วน cone roof นั้นตกลงมากระทบเข้ากับ wind girder น้ำมันบางส่วนจะเกิดการกระเด็นกลายเป็นหยดน้ำมันเล็ก ๆ ซึ่งทำให้ระเหยกลายเป็นไอได้ง่ายขึ้น ในขณะที่ส่วนที่เหลือจะตกลงสู่พื้นภายใน dike (รูปที่ ๘)
 

ตามขั้นตอนการปฏิบัติงานของ CAPECO นั้น โอเปอร์เรเตอร์ในช่วงกะกลางวันต้องมาตรวจสอบ water drain valve ของแต่ละ dike ว่าเปิดหรือปิดอยู่ ซึ่งต้องทำด้วยการลองหมุนเปิดและปิดวาล์ว แต่เนื่องจากการติดตั้ง drain valve นั้นมีการติดตั้งกันหลากหลายรูปแบบและมีการใช้วาล์วต่างชนิดกัน (รูปที่ ๙) โดยเฉพาะการใช้ gate valve ชนิด nonrising stem มาใช้เป็น water drain valve ทำให้ไม่สามารถบอกได้ว่าวาล์วนั้นเปิดหรือปิดอยู่ด้วยการมอง และต้องใช้การทดลองหมุนวาล์วด้วยตนเองว่าวาล์วนั้นเปิดหรือปิดอยู่ แต่ในทางปฏิบัตินั้นการตรวจสอบว่าวาล์วเปิดหรือปิดอยู่นั้นโอเปอร์เรเตอร์ทำด้วยการ "มองจากรถที่ขับผ่าน" เท่านั้นเอง และในคืนที่เกิดเหตุนั้น water drain valve ของ dike ที่เป็นที่ตั้งของถัง 409 ก็ถูกเปิดทิ้งเอาไว้ ส่งผลให้เกิดการรั่วไหลของน้ำมันลงสู่สระบำบัดน้ำเสีย ที่ทำให้น้ำมันแพร่กระจายไปได้อย่างรวดเร็ว (เพราะน้ำมันลอยบนผิวหน้าน้ำ) และยังระเหยได้เร็วขึ้นด้วย (เพราะพื้นที่ผิวมากขึ้น)

รูปที่ ๑๑ ภาพเหตุการณ์ในวันที่ ๒๓ ตุลาคม

ปี ๒๕๔๒ alarm ทำงานถูกต้อง แต่โอเปอร์เรเตอร์คิดว่า alarm ผิด บวกกับ water drain valve เปิดอยู่

ปี ๒๕๔๘ อุปกรณ์วัดไม่ทำงาน alarm ก็ไม่ทำงาน แถม IHLS ไม่ทำงานเพราะติดตั้งผิด

ปี ๒๕๕๒ ไม่มีการติดตั้ง alarm แถม water drain valve เปิดอยู่

ครั้งต่อก็คงได้แต่รอดูกันว่าจะเกิดในรูปแบบไหน ที่ใด และเมื่อใด