วันจันทร์ที่ 21 พฤษภาคม พ.ศ. 2555

เชื้อเพลิงและการเผาไหม้ (๓) การเผาไหม้และการระเบิด (อีกครั้ง) MO Memoir : Monday 21 May 2555


ช่วงเวลาประมาณ ๒๒.๐๐ น ของคืนวันพุธที่ ๖ กรกฎาคม ปีพ.ศ. ๒๕๓๑ (ค.ศ. ๑๙๘๘) ได้เกิดการระเบิดบนแท่นขุดเจาะน้ำมันกลางทะเลเหนือนอกชายฝั่งสกอตแลนด์ชื่อ Piper Alpha ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต ๑๖๗ ราย (เป็นผู้ที่อยู่บนแท่นขุดเจาะ ๑๖๕ รายและลูกเรือกู้ชีพที่เข้าไปช่วยผู้ที่กระโดดจากแท่นลงทะเลอีก ๒ ราย) เรื่องนี้ผมเคยเกริ่นเอาไว้ครั้งหนึ่งแล้วใน Memoir ปีที่ ๑ ฉบับที่ ๑๑ วันอังคารที่ ๓๐ กันยายน ๒๕๕๑ เรื่อง "เชื้อเพลิงและการเผาไหม้ (2) การเผาไหม้และการระเบิด"

บน Piper Alpha มีเชื้อเพลิงอยู่หลายชนิด อาทิ
- เมทานอลที่บรรจุอยู่ในถัง ใช้สำหรับฉีดอัดด้วยปั๊มความดันสูงเข้าไปในแก๊สก่อนส่งขึ้นฝั่งเพื่อป้องกันการเกิด gas hydrate (ก้อนน้ำแข็งในแก๊ส)
- น้ำมันดีเซลที่บรรจุอยู่ในถัง ใช้สำหรับเครื่องปั่นไฟฟ้า
- แก๊สและน้ำมันจากแท่นผลิต ที่ถูกส่งมายัง Piper Alpha เพื่อทำการแยกส่วนเป็นแก๊สและของเหลวก่อนจะส่งต่อไปยังบนฝั่ง
- ส่วนที่เป็นแก๊สที่ได้จากการแยก ที่ถูกอัดด้วยคอมเพรสเซอร์ความดันสูงเพื่อส่งขึ้นฝั่ง
- ส่วนที่เป็นน้ำมันที่ได้จากการแยก ที่ถูกอัดด้วยปั๊มความดันสูงเพื่อส่งขึ้นฝั่ง

เหตุการณ์ดังกล่าวช่องโทรทัศน์ National Geographic เคยนำไปทำสารคดีชุด Seconds from disaster เผยแพร่ออกอากาศในปีพ.ศ. ๒๕๔๗ (ค.ศ. ๒๐๐๔) ซึ่งลองไปดูย้อนหลังได้จาก Youtube ในหัวข้อ "seconds from disaster piper alpha" สารคดีดังกล่าวมีความยาวประมาณ ๑ ชั่วโมง

สิ่งที่น่าสนใจจากรายการดังกล่าวคือการวิเคราะห์ต้นตอของเพลิงไหม้ที่ตำแหน่งต่าง ๆ ของแท่นโดยอาศัยรูปถ่ายเหตุการณ์ตั้งแต่การเกิดเพลิงไหม้ ผู้สืบสวนได้ใช้ลักษณะของเปลวเพลิงที่เกิดและนำไปเทียบกับแผนผังของแท่นเจาะว่าในบริเวณดังกล่าวมีถัง/ท่อของเชื้อเพลิงใดในบริเวณนั้นบ้าง ทั้งนี้เพราะรูปแบบเปลวไฟที่เกิดจะขึ้นอยู่กับชนิดของเชื้อเพลิงที่เกิดการเผาไหม้ และลักษณะการรั่วไหลของเชื้อเพลิง เช่นน้ำมันหนักจะให้เปลวไฟที่แดงและมีควันดำมากกว่าแก๊ส เปลวไฟที่เกิดจากเชื้อเพลิงที่รั่วออกจากถัง/ท่อบรรจุที่ความดันสูงจะแตกต่างไปจากเปลวไฟที่เกิดจากเชื้อเพลิงที่หกราดอยู่บนพื้น

ช่วงสองสัปดาห์ที่ผ่านมาดูเหมือนว่าข่าวการระเบิดตามด้วยการเกิดเพลิงไหม้ของโรงงานบริษัทกรุงเทพซินเทติกส์เมื่อวันเสาร์ที่ ๕ พฤษภาคมที่ผ่านมาจะเงียบหายไปแล้ว จากการสอบถามคนรู้จักที่ทำงานอยู่ในบริเวณนั้น หรือคนที่ได้พูดคุยกับผู้ที่ทำงานอยู่ในบริเวณนั้นดูเหมือนว่าข้อมูลที่ได้นั้นจะไม่ตรงกัน ที่ตรงกันมีเพียงมีการใช้โทลูอีนในการล้างถัง ตามด้วยการเกิดการรั่วไหลของโทลูอีน
ที่ไม่ตรงกันคือผู้เสียชีวิตนั้นเป็นพนักงานของหน่วยงานใดบ้าง

และที่ไม่มีใครบอกได้เลยก็คือ ทำไมโทลูอีนถึงรั่วออกมาได้ รั่วออกมาในปริมาณเท่าใด และต้นตอของการจุดระเบิดคือแหล่งใด ผู้เสียชีวิตนั้นเสียชีวิตจากแรงระเบิดหรือจากไฟคลอก ซึ่งผมถือว่าตรงนี้เป็นข้อมูลสำคัญที่จะทำให้เราหาทางป้องกันไม่ให้เกิดอุบัติเหตุในทำนองเดียวกันนี้ซ้ำซ้อนขึ้นมาอีก

บางคนที่คุยด้วยก็บอกว่าสาเหตุน่าจะเกิดจากความบกพร่องของพนักงาน (Human error) แต่ผมก็แย้งว่าไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น เพราะมีก็มีเหมือนกันที่ผู้ปฏิบัติงานทำงานตาม "ขั้นตอนที่ได้กำหนดเอาไว้" ทุกประการ แต่ก็ยังเกิดอุบัติเหตุขึ้นได้เพราะ "ขั้นตอนที่ได้กำหนดเอาไว้" นั้นมีข้อผิดพลาด หรือการออกแบบตัวอุปกรณ์เองมีจุดบกพร่องที่เปิดช่องให้คนทำผิดพลาดได้ ดังนั้นการสอบสวนหาสาเหตุการเกิดอุบัติเหตุจึงไม่ควรเพ่งเล็งไปที่การหาผู้กระทำผิด แต่ควรมีการพิจารณาด้วยว่าสภาพแวดล้อมของการทำงานนั้นส่งเสริมหรือเปิดโอกาสให้เขากระทำผิดพลาดนั้นได้

ในเช้าวันจันทร์ที่ ๑๒ ธันวาคมปีพ.ศ. ๒๕๓๑ (ค.ศ. ๑๘๙๘) เวลา ๘.๑๐ น ได้เกิดการชนกันของขบวนรถไฟที่ชุมทางชื่อ Clapham junction ที่อยู่ทางตะวันตกเฉียงใต้ของกรุงลอนดอนประเทศอังกฤษ จากการสอบสวนของทางการพบว่าสาเหตุเกิดจากเจ้าหน้าที่ที่ทำการปรับปรุงระบบสัญญาณนั้น "ต่อสายไฟผิด" ทำให้สัญญาณแสดงว่าทางข้างหน้าว่างทั้ง ๆ ที่มีรถไฟจอดอยู่ รถไฟขบวนที่วิ่งตามหลังมาจึงวิ่งเข้าชนท้ายรถไฟขบวนที่จอดรอเข้าสถานีอยู่

ผลการพิจารณาของทางการนั้น "ไม่ได้" ลงโทษเจ้าหน้าที่ที่ต่อสายไฟผิด เพราะการสอบสวนแสดงให้เห็นว่าเจ้าหน้าที่ผู้ปฏิบัติงานดังกล่าวต้องทำงาน "ติดต่อกันเป็นเวลา ๗ วันต่อสัปดาห์โดยไม่มีการหยุดพักเป็นเวลาติดต่อกันหลายเดือน" ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความบกพร่องของทางการรถไฟที่ไม่จัดให้มีเจ้าหน้าที่ทำงานอย่างเพียงพอ การทำงานติดต่อกันเช่นนี้เป็นการเพิ่มโอกาสให้คนทำงานผิดพลาดได้มากขึ้นจากความเหนื่อยล้าและความเครียด (เหมือนคนพิมพ์ดีด จะพิมพ์เก่งยังไงก็ต้องมีการพิมพ์ผิดอยู่ดีถ้าต้องพิมพ์ต่อเนื่องเป็นเวลานาน) ใครสนใจรายละเอียดเรื่องนี้ก็ลองไปหาอ่านจากอินเทอร์เน็ตก่อนก็แล้วกัน

รูปที่ ๑ ภาพถ่ายดาวเทียมของโรงงานที่เกิดเหตุ บริเวณที่เกิดเหตุคือกรอบสีเหลือง กรอบสี่เหลี่ยมฟ้าคือ cooling tower ส่วนที่เป็นกากบาทเขียวเดาว่าเป็นจุดที่ผู้ที่ถ่ายภาพที่แสดงในรูปที่ ๒ ถ่ายภาพที่เกิดเหตุ ทิศเหนืออยู่ทางด้านบนของรูป

การทำงานต่อเนื่องติดต่อกันจนเกิดอุบัติเหตุได้นั้น ไม่จำเป็นต้องเป็นการทำงานติดต่อกันหลายวัน การทำงานในวันเดียวแต่ติดต่อกันหลายชั่วโมงจนไม่มีเวลาพักผ่อนที่เพียงพอก็สามารถทำให้เกิดอุบัติเหตุได้ ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือพนักงานขับรถที่อาจต้องขับรถทางไกลต่อเนื่องกันหลายชั่วโมงโดยไม่มีระยะเวลาการพักผ่อนระหว่างการทำงานที่เหมาะสม ส่วนพวกคุณเองบางคนก็คงมีประสบการณ์มาแล้วในช่วงที่เร่งปิดการทดลองเมื่อต้องทำการทดลองติดต่อกัน ๔๘ ชั่วโมง แม้ว่าจะมีระยะเวลาพักผ่อนระหว่างการรอเก็บตัวอย่างแต่ละครั้ง แต่มันก็เทียบไม่ได้กับการที่ได้พักผ่อนยาว ผมถึงได้ย้ำว่าในการทำวิจัยนั้นเพื่อนร่วมงานก็สำคัญ เพราะเราอาจต้องขอให้เขามาช่วยเราทำงานของเรา (ทั้ง ๆ ที่มันไม่ใช่งานของเขา) ในส่วนการเก็บตัวอย่างหรือเฝ้าดูว่าเครื่องมือของเราทำงานเรียบร้อยหรือไม่

กลับมายังเรื่องไฟไหม้โรงงานกันต่อ จากภาพข่าวที่ผมเห็นทางโทรทัศน์ในวันที่เกิดเหตุและจากที่มีผู้นำมาเผยแพร่ทางอินเทอร์เน็ตในเวลาหลังเกิดเหตุไม่นานนักทำให้ผมคิดว่าข่าวที่ออกมาว่าเชื้อเพลิงที่ทำให้เกิดเพลิงไหม้คือโทลูอีนนั้นอาจจะเป็นจริง เพราะจากภาพต่าง ๆ ที่เห็นนั้นจะเห็นแต่ภาพควันดำกลุ่มใหญ่พวยพุ่งมาจากโรงงาน โดยไม่เห็นเปลวไฟที่มีลักษณะฉีดพุ่งซึ่งเป็นลักษณะของแก๊สรั่วออกจากท่อ/ถังที่ความดันสูง

รูปที่ ๒ รูปนี้เป็นภาพแรก ๆ ที่มีคนเผยแพร่ เข้าใจว่าน่าจะถ่ายจากภายในโรงงานที่เกิดเหตุจากตำแหน่งกากบาทเขียวในรูปที่ ๑ โดยคาดว่าเป็นการมองจากทางทิศตะวันออกไปทางตะวันตก จากรูปนี้ยังไม่สามารถมองเห็นเปลวไฟใด ๆ ทั้ง ๆ ที่อยู่ใกล้ที่เกิดเหตุ คิดว่าคงเป็นเพราะเปลวไฟนั้นอยู่ต่ำ (เช่นเกิดจากการหกรดบนพื้น) และไม่ได้เกิดจากการรั่วไหลที่มีลักษณะฉีดออกมาเป็นพวยพุ่งจากความดันที่สูง

โดยปรกติแล้วในบริเวณที่เป็น hazardous area นั้นจะควบคุมการนำอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่สามารถจุดติดไฟหรือทำให้เกิดประกายไฟได้เข้าไปในบริเวณนั้น บางแห่งแม้แต่รองเท้าหนังที่ตอกเกือกเหล็กที่ส้นกันส้นสึกก็ไม่อนุญาตให้ใส่เข้าไป เพราะเกรงว่าจะทำให้เกิดประกายไฟขณะที่เดินไปตามพื้นคอนกรีตได้ อุปกรณ์สื่อสารเช่นโทรศัพท์มือถือหรือวิทยุติดตามตัวแบบธรรมดาก็ไม่อนุญาตให้นำเข้าไป

ผมเอารูปที่ ๒ ที่แสดงไว้ข้างบนนี้ไปถามเล่น ๆ กับคนที่เคยทำงานในฝ่ายผลิตว่า "ปรกติเขาอนุญาตให้เอาโทรศัพท์มือถือส่วนตัวติดตัวเข้าไปใน hazardous area ด้วยเหรอ" คำตอบที่ได้ก็คือ "ปรกติก็ไม่อนุญาตหรอก แต่คราวนี้ที่ทำได้คงเป็นเพราะมันไม่ปรกติ :)" 

รูปที่ ๓ รูปนี้เป็นรูปที่มีการเผยแพร่กันในวันแรกเช่นกัน เป็นภาพจากกล้องวงจรปิดของโรงงานที่อยู่ข้างเคียง (ผู้นำภาพมาเผยแพร่ใช้โทรศัพท์มือถือถ่ายภาพนี้จากหน้าจอมอนิเตอร์ของกล้องวงจรปิดอีกที) จะเห็นควันดำพวยพุ่งขึ้นจากบริเวณที่เกิดอุบัติเหตุ แต่ไม่สามารถมองเห็นเปลวไฟที่ลุกไหม้ ส่วนวงเขียวทางด้านขวาเป็นเปลวไฟของระบบ flare ที่ลุกไหม้ซึ่งคาดว่าน่าจะอยู่ทางทิศตะวันตกของโรงงานที่เกิดเหตุ ผมเองก็ไม่แน่ใจว่าเป็นของโรงงานที่เกิดเหตุหรือเปล่า เพราะภาพระบบท่อจากภายถ่ายดาวเทียม (รูปที่ ๑) มันไม่ชัด แต่มันก็ไม่มี flare stack ตัวอื่นอยู่ในบริเวณใกล้เคียงนั้นอีก

วาล์วระบายความดัน (Safety valve หรือ Relief valve) นั้นมักจะออกแบบมาเพื่อระบายความดันในภาชนะรับความดัน (pressure vessel) ที่สูงเกินไปที่เกิดจากความผิดพลาดในการทำงาน (เช่นเปิดท่อจ่ายแก๊สเข้าถังแต่ท่อด้านให้แก๊สไหลออกมันอุดตัน หรือปั๊มของเหลวเข้าถังเร็วเกินไปจนไหลออกจากถังไม่ทัน) แต่มักจะไม่ได้รับการออกแบบมาเพื่อระบายความดันที่เกิดจากภาชนะรับความดันนั้นถูกไฟคลอก

ความดันที่สูงเกินไปที่เกิดจากความผิดพลาดในการทำงานนั้นมักจะเกิดที่อุณหภูมิที่ใช้งานปรกติหรือไม่ก็ใกล้เคียง อุณหภูมิที่ใช้งานปรกติ ซึ่งที่อุณหภูมิที่ใช้งานปรกตินั้นความแข็งแรงของโลหะที่ใช้สร้างภาชนะรับความดันนั้นยังเป็นไปตามที่ออกแบบเอาไว้อยู่

แต่ในกรณีที่ภาชนะรับความดันนั้นถูกไฟคลอก ความร้อนจากเปลวไฟจะทำให้ความดันในถังเพิ่มสูงขึ้น และในขณะเดียวกันก็จะทำให้ความแข็งแรงของโลหะนั้นลดลงไปด้วย (โลหะจะสูญเสียความแข็งแรงเมื่อร้อน) จึงทำให้เกิดโอกาสที่โลหะที่เป็นผนังของภาชนะรับความดันนั้นเกิดการฉีกขาดทั้ง ๆ ที่ความดันภายในภาชนะนั้น "ต่ำกว่า" ความดันที่กำหนดให้วาล์วระบายความดันเปิดออก ดังนั้นในกรณีนี้จึงจำเป็นต้องมีการติดตั้งวาล์วระบายความดันในกรณีที่ภาชนะรับความดันนั้นถูกไฟคลอก ซึ่งการเปิดวาล์วดังกล่าวจะอาศัยการสั่งการจากผู้ปฏิบัติงานแทนที่จะใช้ความดันในภาชนะรับความดันนั้นเป็นตัวกำหนด

รูปที่ ๔ เป็นภาพจากกล้องวงจรปิดต่อจากรูปที่ ๓ ที่ซูมเข้าไปในบริเวณที่เกิดเหตุในวงสีเขียวต่าง ๆ คิดว่าเป็นเปลวไฟที่เกิดจากการระบายสารที่อยู่ในอุปกรณ์ออกทางวาล์วระบายความดันเพื่อป้องกันไม่ให้อุปกรณ์เกิดการระเบิด ผมไม่คิดว่าจะเป็น ground flare

ในภาวะฉุกเฉินนั้นจะยอมให้ทำการระบายเชื้อเพลิงที่บรรจุอยู่ในภาชนะความดันต่าง ๆ ออกสู่บรรยากาศโดยตรงโดยไม่ต้องส่งไปเผาที่ flare stack เพราะเมื่อเกิดเหตุฉุกเฉินนั้น flare stack อาจจะรับการระบายแก๊สจำนวนมากจนอาจรับไม่ไหว (ไม่เพียงแต่โรงงานที่เกิดเพลิงไหม้ต้องระบายเชื้อเพลิงทิ้ง โรงงานที่อยู่ข้างเคียงก็อาจต้องทำเช่นเดียวกันเผื่อเอาไว้ก่อนถ้าหากเหตุการณ์มันควบคุมไม่อยู่) หรือท่อที่ส่งไปยังระบบ flare เสียหายจากการระเบิดทำให้ไม่สามารถระบายเชื้อเพลิงไปเผาที่ flare stack ได้ ด้วยเหตุนี้จึงยอมให้ทำการระบายแก๊สเชื้อเพลิงที่อยู่ในระบบออกสู่บรรยากาศโดยตรง เชื้อเพลิงที่ระบายออกมาจะเกิดการลุกติดไฟซึ่งจะทำให้เปลวไฟที่เกิดขึ้นวิ่งย้อนกลับไปเผาไหม้อยู่ที่ท่อทางออกของวาล์วระบายความดัน (ดูรูปที่ ๔)

บางรายบอกว่ามีการใช้โทลูอีนล้างยางที่เกาะติดผนังของถัง ซึ่งตรงนี้ผมตั้งข้อสังเกตว่าโทลูอีนนั้นมีจุดเดือดสูงกว่าน้ำ (จุดเดือดโทลูอีนคือประมาณ 110ºC) ดังนั้นถ้าโทลูอีนที่รั่วออกมานั้นมีอุณหภูมิห้อง แม้ว่าความดันไอของโทลูอีน ณ อุณหภูมิห้องจะมากพอที่จะทำให้เกิดการลุกติดไฟได้ แต่การลุกติดไฟนั้นน่าจะเป็นลักษณะ flash fire เว้นแต่ว่าโทลูอีนที่รั่วออกมานั้นมีอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิห้อง ทำให้โทลูอีนที่รั่วออกมานั้นเกิดไอจำนวนมากในเวลาอันรวดเร็ว (ผมคิดว่าน่าจะยังมีบางส่วนที่เป็นของเหลวอยู่ด้วย) กลายเป็นส่วนผสมที่สามารถระเบิดได้ง่ายขึ้น

แต่สิ่งสำคัญที่ต้องระบุให้ได้ก็คือ "รั่วออกมาได้อย่างไร" ซึ่งก็ไม่รู้เหมือนกันว่าจะมีโอกาสได้รับรู้หรือเปล่า