静电火灾爆炸事故树分析

1、 静电火灾爆炸事故树分析 引言      当液相与固相之间，液相与气相之间，液相与另一不相容的液相之间以及固相和气相之间，由于流淌、搅拌、沉降、过滤、冲刷、喷射、灌注、飞溅、猛烈晃动以及发泡等接触、分别的相对运动，都会在介质中产生静电。很多石油化工产品都属于高绝缘物质，这类非导电性液体在生产和储运过程中，产生和积聚大量的静电荷，静电聚积到肯定程度就可发生火花放电。假如在放电空间还同时存在爆炸性气体，便可能引起着火和爆炸。油库静电引起火灾爆炸是一种恶性事故，因而对于油库中防静电危害具有特别重要的意义。因此，如何平安有效地管理和修理油库，提高油库的

2、平安牢靠性，已是当前油库平安管理工作所面临的一个重大课题。故障树分析法（FTA法）是分析简单、大型系统平安牢靠性的有效工具。通过油库静电故障树分析，可找出系统存在的薄弱环节，然后进行相应的整改，从而提高油库系统的平安性。   事故树    1 故障树分析法方法      故障树分析方法（FTA）是一种图形演绎法，是从结果到缘由描绘事故发生的有向规律树分析方法。这种树是一种规律分析过程，遵从规律学演绎分析原则（即从结果到缘由的分析原则）。把系统不盼望消失的大事作为故障树的顶大事，用规律“与”或“或

3、”门自上而下地分析导致顶大事发生的全部可能的直接缘由及相互间的规律关系，并由此逐步深化，直到找出事故的基本缘由，即为故障树的基本领件。     2 故障树分析的基本程序      FTA法的基本程序：熟识系统调查事故确定顶大事确定目标调查缘由大事编制故障树定性分析定量分析平安评价。故障树分析过程大致可分为9个步骤。第15步是分析的预备阶段，也是分析的基础，属于传统平安管理；第6步作图是分析正确与否的关键；第7步定性分析，是分析的核心；第8步定量分析，是分析的方向，即用数据表示平安与否；第9步平安

4、性评价，是目的。     3 油库静电火灾爆炸故障树的建立      油库静电火花造成油库火灾爆炸的事故树的建立过程，如图1所示。    （1）确定顶上大事“油库静电火灾爆炸”（一层）。      （2）调查爆炸的直接缘由大事、大事的性质和规律关系。直接缘由大事：“静电火花”和“油气达到可燃浓度”。这两个大事不仅要同时发生，而且必需在“油气达到爆炸极限”时，爆炸大事才会发生，因此，用“条件与”门连接（二层）。

5、60;    （3）调查“静电火花”的直接缘由大事、大事的性质和规律关系。直接缘由大事：“油库静电放电”和“人体静电放电”。这两个大事只要其中一个发生，则“静电火花”大事就会发生。因此，用“或”门连接（三层）。      （4）调查“油气达到可燃浓度”的直接缘由大事、大事的性质和规律关系，直接缘由大事：“油气存在”和“库区内通风不良”。“油气存在”这是一个正常状态下的功能大事，因此，该大事用房形符号。“库区内通风不良”为基本领件。这两个大事只有同时发生，“油气达到可燃浓度”大事才会发生，故用“与”门连接（

6、三层）。      （5）调查“油库静电放电”的直接缘由大事、大事的性质同和规律关系。直接缘由大事：“静电积聚”和“接地不良”。这两个大事必需同时发生，才会发生静电放电，故用“与”门连接（四层）。      （6）调查“人体静电放电”的直接缘由大事、大事的性质和规律关系。直接缘由大事：“化纤品与人体摩擦”和“作业中与导体接近”。同样，这两个大事必需同时发生，才会发生静电放电，故用“与”门连接（四层）。      （7）调查“静电积聚”的直接缘由大

7、事、大事的性质和规律关系。直接缘由大事：“油液流速高”、“管道内壁粗糙”、“高速抽水”、“油液冲击金属容器”、“飞溅油液与空气摩擦”、“油面有金属漂移物”和“测量操作失误”。这些大事只要其中一个发生，就会发生“静电积聚”。因此，用“或”门连接（五层）。      （8）调查“接地不良”的直接缘由大事、大事的性质和规律关系。直接缘由大事：“未设防静电接地装置”、“接地电阻不符合要求”和“接地线损坏”。这3个大事只要其中1个发生，就会发生“接地不良”。因此，用“或”门连接（五层）。      （9）

8、调查“测量操作失误”的直接缘由大事、大事的性质和规律关系。直接缘由大事：“器具不符合标准”和“静置时间不够”。这2个大事其中有1个发生，则“测量操作失误”就会发生。故用“或”门连接（六层）。 结构重要度定性分析     故障树分析的任务是求出故障树的全部最小径集或最小割集。假如故障树中与门许多，最小割集就少，说明该系统为平安；假如或门多，最小割集就多，说明该系统较为危急。最小径集就是顶大事不发生所必需的最低限度的径集。一个最小径集中的基本领件都不发生，就可使顶大事不发生。故障树中有几个最小径集，就有几种可能的方案，并把握系统的平安性如何，为掌握事故供应依

9、据。故障树中最小径集越多，系统就越平安。下面介绍采纳布尔代数化简，得到若干交集的并集，每个交集都是胜利树的最小割集，也就是原故障树的最小径集。     判别最小割（径）集数目。依据“加乘法”判别方法判别得该事故树的最小割集共25个。将其事故树转化为胜利树，求得该胜利树的最小径集共7个。 事故树分析的结论      通过定性分析，最小割集25个，最小径集7个。也就是说油库发生静电火灾爆炸事故有25种可能性。但从7个最小径集可得出，只要实行最小径集方案中的任何一个，由于静电引起油库火灾爆炸事故就可避开。 &#

10、160;    第一方案（x14、x15 、x16）的方案，由于油气的挥发是一个自然过程，即只要有挥发的空间，油气就存在。油气达爆炸浓度，是一个浓度的大小问题。因此，只要库区内通风畅通良好就可以预防。其次是其次方案（x9、x10、x11），为了保证库区内导体的接地良好，应使防静电接地装置、接地电阻及接地线等处于正常的工作状态。第三方案（x12、x13）应尽量避开进入库区的人员通过人体静电放电，特殊是作业人员应穿上不产生静电的服装和把人体作业时产生的静电准时导走。第四方案（x1、x2、x3、x8）库区内产生的静电不发生积聚，或尽量削减静电产生和积

11、聚。因此，从掌握事故发生的角度来看，要想从第四方案入手是比较困难的。所以，可从第一方案和其次方案实行预防事故对策。当然，并不是说第三方案和第四方案不重要，也应当加以重视，不能掉以轻心。 火灾爆炸事故树分析（油库静电）措施（4）     静电放电引起火灾爆炸必需具备以下四个条件：（1）有产生静电的来源；（2）使静电得以积聚，并具有足够大的电场强度和达到引起火花放电的静电电压；（3）静电放电的能量达到爆炸性混合物的最小引燃能量；（4）静电放电火花四周有爆炸性的混合物存在，其浓度必需处于爆炸极限内。反之，防止静电事故的措施是从掌握这四个条件着手。掌握前三个条件

12、实质上是掌握静电的产生和积累，是消退静电危害的直接措施。掌握第四条件是消退或削减四周环境爆炸的危急，是防止静电危害的间接措施。      在油品的储运过程中，防止静电事故的平安措施主要有以下几个方面：     1 防止爆炸性气体的形成      大爆炸和火灾危急场所采纳通风装置加强通风，准时排出爆炸性气体使浓度不在爆炸范围内，以防止静电火花引起爆炸。同时对应于爆炸浓度范围还与温度亲密相关，把温度掌握在爆炸温度范围之外也是防止静电引起爆炸的途径。对

13、于油面空间不能采纳正压通风的方法来防止爆炸性混合气体的形成，可采纳惰性气体掩盖的方法（如氮气掩盖），或采纳浮顶罐、内浮顶罐。浮顶罐或内浮顶罐虽可消退浮盘以下的油气空间，尤其是内浮顶罐浮顶上面含有较多可燃气体，但浮盘上部的可燃气体发生火花放电现象也应当予以重视。     2 加速静电泄漏，防止或削减静电聚积      静电的产生本身并不危急。实际的危急在于电荷的积聚，由于这样能储存足够的能量，从而产生火花将可燃性气体引燃。为了加速油品电荷的泄漏，可以接地、跨接以及增加油品的电导率。  &

14、#160;  2.1 接地和跨接      静电接地和跨接是为了导走或消退导体上的静电，是消退静电危害的最有效措施之一。静电接地的详细方法是把设备容器及管线通过金属导线和接地体与大地连通形成等电位，并有最小电阻值。跨接是指将金属设备以及各管线之间用金属导线相连造成等电位。明显，接地与跨接的目的在于人为地与大地造成的一个等电位体，不致因静电电位差造成引起危害。管线跨接的另一个目的是当有杂散电流时，给它以一个良好的通路，以免在断路处发生火花而造成事故。油罐取和油品作业区的管与管、管与罐、罐上的部件及其四周有可能感应带电

15、的金属物体都应接地。依据石油库设计规范（GBJ7484）和石油化工企业设计防火规范（GB5016092）的规定，防静电接地装置的接地电阻不宜大于100。     2.2 添加抗静电剂      油品容器的接地只能消退容器外壁的电荷，由于油品的电导率较小，油品表面及其内部的电荷很难靠接地泄漏。添加抗静电剂既可以增加油品的导电率、加速静电泄漏和导出，又可削减油品中积聚的电荷并降低油品的电位。     2.3 设置静电缓和器   &

16、#160;  静电缓和器又叫静电中和器，它是消退或削减带电体电荷的装置。其工作原理是它所产生的电子和离子与带电体上相反符号的电荷中和，从而消退静电危急。     3 防止操作人员带电      人体表皮有肯定的电阻，假如穿着高电阻的鞋，因人体和衣服之间相互摩擦等缘由，会使人体带电。因此，常常在油泵房、灌发油间及从事装卸作业的人员，应避开穿着化纤服装，最好穿着棉织品内外衣和穿防静电鞋。     4 削减静电的产生  &

17、#160;   从目前的技术状况来看，还不能完全杜绝静电产生。对于防止石油静电危害来说，不能完全消退静电电荷的产生只能实行削减产生静电的技术措施。     4.1 掌握油品的流速      油品在管道中流淌产生的流淌电荷和电荷密度的饱和值与油品流速的二次方成正比，因此掌握流速（尤其是油品在进罐、灌装和加油时的流速）是削减油品静电产生的有效方法。依据石油库设计规范（GBJ7484），装油鹤管的出口只有在被油品沉没后才可提高灌装流速，且汽油、煤油和轻柴油等油品的灌装流速

18、不宜超过4.5m/s，初始灌装流速应低于1m/s。     4.2 掌握加油方式      油罐从顶部溅装油时，油品必定要冲击油罐壁，搅动罐内油品，使其静电量急剧增加。试验表明，从顶部喷油装油产生静电量与底部进油产生的静电量之比为2：1。另外，顶部装油还会使油面局部电荷较为集中，简单发生放电。可见从油罐底部（或从顶部沿油罐壁伸至罐底）装油比顶部装油平安得多。     4.3 防止不同闪点的油品相混及掌握清扫介质      不同油品或油中含有的水和空气之间发生摩擦而产生静电。同时，轻质油品内混合重质油品时，重质油就会汲取轻质油的蒸气而削减