有关储油罐爆炸的安全问题.doc

有关储油罐爆炸的安全问题1.1明火由明火引起的油罐火灾居第1位，其主要原因是在使用电气、焊修储油设备时，动火治理不善或措施不力而引起。例如，检验管线不加盲板；罐内有油时，补焊保温钉不加措施；焊接管线时，事先没清扫管线，管线没加盲板隔断；油罐四周的杂草、可燃物未清除干净等。另一个重要原因是在油库禁区及油蒸气易积聚的场所携带和使用火柴、打火机、灯火等违禁品或在上述场合吸烟等。1.2自燃自燃是物质自发的着火燃烧过程，通常是由缓慢的氧化还原反应而引起，即物质在没有火源的条件下，在常温中发生氧化还原反应而自行发热，因散热受到阻碍，热量积蓄，逐渐达到自燃点而引起的燃烧。所以自燃的条件有3个，即发生氧化还原反应、放热、热量积蓄，主要过程有氧化、聚热、升温、着火。一般来说，引发储油罐自燃主要原因有3种：静电自燃、磷化氢自燃、硫自燃。静电自燃如上面介绍的，油罐在频繁装卸过程中，油品或运动部件与内壁相互摩擦，拍打油面，液位波动，运动部件晃荡，又由于油品含水和杂质量大等多种原因，极易产生静电，在运动部件和油罐形成巨大的飘浮带电体，静电通过接触点及突出部位放电，产生静电火花。磷化氢自燃源于油品中的磷化氢，占有关资料表明，油品中的磷化氢以PH3或P2H4的形式存在。PH3通常以气态的形式存在于油罐的气相空间，且含量极低，其自燃点100，一般无自燃可能；而P2H4通常以液态的形式存在于油罐的液相空间，其与空气反应的活化能很低，在常温下就能发生自燃，但由于汽油的极性较强，少量P2H4溶解其中，且与空气隔尽，也不会发生燃烧。硫自燃起因于硫化铁自燃，硫化铁是石油贮罐硫腐蚀的主要产物，硫化铁在与空气接触时强烈反应放热，如出现热积蓄，温度进步，就发生自燃。原油中的硫分为活性硫和非括性硫，元素硫、硫化氢和低分子硫酵等统称为活性硫。活性硫对金属具有较高的腐蚀性，硫对设备的腐蚀可以分为低温湿H2S腐蚀、高温硫腐蚀等，其对储油罐的腐蚀属于低温湿H2S腐蚀。低温湿H2S腐蚀又有2种腐蚀方式：一种是硫化氢气体溶解在罐壁上的水中天生氢硫酸，氢硫酸与罐壁金属铁发生电化学腐蚀：另一种是储罐内湿的硫化氢气体，在没有氧气存在的条件下与储罐内壁铁的腐蚀产物一铁的氧化物及其水合物发生电化学腐蚀。两类腐蚀的主要产物均是硫化亚铁。长期处于气相空间的储罐内壁腐蚀特别严重，其内防腐涂层被硫化成一层胶质膜，而处在液相部位的内防腐层无明显腐蚀痕迹，由于胶质膜对具有保护作用，因此在氧化时，氧化热量不轻易及时开释，加快了其自燃速度。在罐顶透风口四周，与空气接触，迅速氧化，热量不易积聚，而在油罐下部，越靠近浮盘的气相空间，氧含量越低，部分被不完全氧化，天生单晶硫。该单晶硫呈黄色颗粒状，燃点较低，掺杂在块状、疏松结构的焦硫化铁中，为焦硫化铁中的的自燃提供了充足的燃烧条件。当油罐处于付油状态时，大量的空气布满油罐的气相空间，原先浸没在浮盘下和隐躲于防腐膜内的渐被暴露出来，并在胶质膜薄弱部位首先发生氧化，迅速发热自燃，引起单晶硫胶质、橡胶密封圈燃烧，甚至导致火灾爆炸事故。1.3静电所谓静电火灾是指静电放电火花引燃可燃气体、可燃液体、蒸汽等易燃易爆物而造成的火灾或爆炸事故。静电的实质是存在剩余电荷。当两种不同物体接触或摩擦时，物体之间就发生电子得失，在一定条件下，物体所带电荷不能流失而发生积聚，这就会产生很高的静电压，当带有不同电荷的两个物体分离或接触时，物体之间就会出现火花，产生静电放电(ESD)。静电放电的能量和带电体的性质及放电形式有关。静电放电的形式有电晕放电、刷形放电、火花放电等。其中火花放电能量较大，危险性最大。静电引起火灾必须具备以下4个条件：(1)有产生静电的条件。一般可燃液体都有较大的电阻，在灌装、输送、运输或生产过程中，由于相互碰撞、喷溅与管壁摩擦或受到冲击时，都能产生静电。特别是当液体内没有导电颗粒、输送管道内表面粗糙、液体流速过快时，都会产生很强的摩擦，从而产生静电。(2)静电得以积聚，并达到足以引起火花放电的静电电压。油料的物理特性决定了其内产生的静电电荷难以流失而大量积聚，其电压可达上万伏，碰到放电条件，极易产生放电引起火灾。(3)静电火花四周有足够的爆炸性混合物。油品蒸发、喷溅时产生的油雾和储油罐良好的蓄积条件致使油面上部空间形成油气一空气爆炸性混合物。(4)静电放电的火花能量达到爆炸性混舍物的最小引燃能量。当静电放电所产生的电火花能量达到或大干油品蒸气引燃的最小能量(0.2-0.25mJ)时，就会点燃可燃混合气体，造成燃烧爆炸。因静电放电(ESD)引起的火灾爆炸事故屡见不鲜，而且静电火灾具有一定的突发性、易爆炸、扑救难度大、易造成职员伤亡等特点，故如何更好地做好防静电危害工作一直是安全治理工作的重要组成部分。1.4雷电油罐区存在的油气混合物碰到雷击起火，即使油罐接地，亦会造成火灾。而浮顶罐雷击起火往往是浮顶与罐壁的电器连接不良或罐体密封性差所致。2.1防火防火安全检查是油罐区安全防范的重点。防火设备是油罐区防止火灾蔓延和扑救的主要装备，要经常保持完好，以便随时投入使用。强化巡检可以及时发现初发火灾，采取紧急措施控制火情，避免重大事故发生。特别是炼油企业的油罐区防火，要运用先进技术，合理调用灭火措施，使火灾损失减至最小。油罐发生火灾具有先爆炸后着火的特点。对于突发事故，要按照应急预案，周密考虑各种复杂情况，首先对着火罐和邻近油罐实施冷却，隔断防止火势扩大。扑救沸喷性油品火灾，则应密切注意火情变化。在油罐燃烧的初级阶段，油液表面还没有形成高温层，热油向下传递不深，温度也不高，此时不发生油品沸溢，更不会出现喷溅现象，是灭火的最佳时间。在油品猛烈燃烧阶段，油液面形成结焦层的燃烧低潮期，组织灭火是较为有利的时机。特别是轻质油受到结焦层的阻止，挥发较慢，燃烧强度减弱，灭火较为有利。但灭火时应考虑热油层的沸喷，否则施放泡沫时燃烧着的油沫会越过油罐边缘溢出，扩大火势。所以，油罐发生火灾时，应密切观察火情变化，了解燃烧时间，油品含水及罐底垫水情况，发现异常及时处理，集中灭火力量进行彻底灭火。2.2防腐腐蚀是影响油罐寿命的主要因素之一。地上油罐大多都是露天建造，长时间使用后，其外壁会受到雨水、大气中化学气体的侵蚀；罐顶和罐壁内表面与油气接触，罐底与水和杂质接触，都会使油罐发生电化学腐蚀，使钢板变薄甚至发生穿孔造成泄漏。所以，防腐也是保障油罐安全运行的重要手段。在多雨地区，一般3-4年涂刷一次防腐涂料，涂料性能应符合油罐所处的环境特点。2.3防静电油品在管道内输送时，由于摩擦产生的静电流会将电荷带至油罐内，形成一定的电位，因此，进油流速、静止时间和量油方式，要严格按操作规程执行。要定期检查油罐防静电线有无破损，接线是否松动，量油操作和夜间照明要使用防爆工具，工作人员要穿、戴符合规定的个体防护用品。2.4防雷击雷击是炼油厂油品罐经常遇到的自然灾害。做好防雷保护，对油品罐区来说是一项重要的安全管理工作。如果拱顶罐透光孔、量油孔未关闭，恰好发生雷击，油气将被雷电点燃，引起油罐燃烧或爆炸。因此，必须提高油罐的防雷击能力，合理选用科技含量高、性能优良的避雷设施。还要特别警惕和防止雷击的“二次放电”，雷击发生后，油罐体电气连通良好的各部位会聚积电荷，此时若油罐安全阀、呼吸阀、透光孔、量油孔的连接法兰无有效跨线连接，接片上部积聚的电荷不能迅速中和或释放，使电荷重新分布后与下部连接法兰产生电位差，上、下两片法兰之间极有可能产生电火花。如果放电火花在连接法兰内部产生，拱顶油罐内部油气浓度又处于爆炸范围，将引燃油气，造成火灾事故。因此，必须通过有效的跨接，降低对法兰连接之间的阻抗，保证雷击后上、下片法兰上的电荷同步瞬间释放，有效防止雷击的“二次放电”，保证过程运行油罐安全。平时应定期测试防雷接网，保证接地阻值小于4。第三章储罐消防安全应注意的问题及对策通过对大型石油储罐火灾危险性和油库事故类型、发生部位、发生原因等问题的分析,认为在大型储罐管理运行过程中应注意以下问题:(1)加强管理,杜绝各种人为原因引起的油库火灾事故。火灾统计表明,由于动火不慎,管理不严引起的火灾事故占60%以上,所以科学管理,培养职员的安全责任意识,是减少油库事故的有效方法。如采用国际上通行的HSE管理体系。(2)严把设计关,从源头杜绝油罐设计上的先天隐患。大型石油储罐在设计过程中要严格按照相关规范进行设计,对于某些超规范要求的内容,可参考国外相关设计规范,如美国的NFPA、ASTM和API标准中的有关规定。在具体设计过程中,应主要从以下几点考虑:a.储罐工艺方面。包括储罐类型、材料的选择、防腐处理和排水方式等。b.储罐的布置。尤其要合理处置储罐的防火间距。c.消防安全设置。包括防雷、防静电设计。d.火灾检测装置。包括可燃气体浓度监测和油罐温度检测等。e.消防系统设置。包括泡沫灭火系统和水冷却系统设计。另外,在产品的选择上,除产品质量合格外还要注意电气产品的防爆问题。(3)增强移动消防设备,加强对技术人员的培训。固定消防设备无论设置得如何完备,储罐一旦发生爆炸,固定消防设备将遭到严重破坏,在火灾发生时不能发挥作用。在这种情况下,往往需要强大的移动消防设备。如英国伦敦油库大火中,使用荷兰奎肯公司生产的大功率远程供水设备,将几十千米以外的水源以最大功率、最快速度引到火灾现场,进行富有成效的灭火。说明在储罐区必需配备一定数量的移动设备。且大型移动设备往往操作难度大,技术要求高,为保证大型移动设备的正常使用,需要对专职消防人员进行培训。对影响石油消防安全的各个因素进行分析,可概括为六个方面,即从设计、维护、装备、操作管理、现场和其他等环节来加强石油库区的安全管理,其中每个环节中又存在多个注意事项。在石油库区若很好地注意每一个小的环节,就可有效地预防事故的发生。第四章案例分析2006年7月5日凌晨1点左右，惠州市东江发电厂1号重油罐发生雷击火灾爆炸事故，造成油罐掀顶爆炸起火，烧毁5000T180号重油油罐一座，直接经济损失约207万元人民币，无人员伤亡。从地质条件和地形条件分析，油库位于东江河床边缘，周围空旷，库区一面临水，低洼潮湿，土壤电阻率小，易于积聚电荷，易受雷击。雷电作用形成的痕迹为查明事故原因提供了有力物证。由于此次雷击电流较大，峰值电流达到-16KA或-39KA，在闪电回击通道瞬间产生的高温、热效应、冲击波、电磁力效应共同作用下，1号油罐罐顶被击穿，致使罐顶钢板出现裂缝，油罐内的油气混合物遇到雷电火花产生燃爆，并将部分罐顶掀翻。现场勘查发现，罐区防火堤范围内均没有任何火源，并排除了人为故意纵火或爆炸的破坏的可能性。结束语结合我国石油能源供需现状和石油储备大型化的特点,总结了大型石油及其产品储存设备在消防安全方面应采取的技术措施,主要得出如下结论:(1)通过对大型石油及其产品储存设备的火灾危险性分析,认为储罐容量变大,在一定程度上增加了储罐发生事故的危险性。(2)统计了诸多例石油火灾事故,通过分析认为原油火灾事故为主要的事故类型。在油库的各个工作区中,收发油作业区和储存区是火灾发生频率较高的