典型石油庫(kù)危險(xiǎn)有害因素分析

唐源宋 劉貴杰 畢少峰

(中國(guó)海洋大學(xué)工程學(xué)院,山東青島 266100)

典型石油庫(kù)危險(xiǎn)有害因素分析

唐源宋 劉貴杰 畢少峰

(中國(guó)海洋大學(xué)工程學(xué)院,山東青島 266100)

目前,國(guó)內(nèi)普遍采用的成品油儲(chǔ)運(yùn)方式,多采用海運(yùn)、公路或者管道來(lái)油,石油庫(kù)內(nèi)浮頂罐儲(chǔ)存、周轉(zhuǎn),并采用自動(dòng)控制、定量計(jì)量等工藝,使油庫(kù)的儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程具有方便操作管理、節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)目前已建成數(shù)百座此類的成品油庫(kù)。因此,該類成品油庫(kù)從設(shè)計(jì)到施工,運(yùn)行及維護(hù)等的經(jīng)驗(yàn)都已非常成熟。工藝的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可操作性都受到了廣大的成品油儲(chǔ)存企業(yè)的認(rèn)可。但是由于成品油本身的易燃、易爆特點(diǎn),且石油庫(kù)儲(chǔ)存量大,發(fā)生事故危害較大,因此石油庫(kù)的安全生產(chǎn)不容忽視。下文就儲(chǔ)存汽油、柴油等成品油的典型石油庫(kù)的危險(xiǎn)有害因素分析進(jìn)行討論。

石油庫(kù) 安全 火災(zāi) 泄漏

1 石油庫(kù)物料的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性

石油庫(kù)涉及的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)物料為庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存的油品:汽油、柴油。汽油列入《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》(2002版);危險(xiǎn)物料的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)特性與分類見(jiàn)表1。

1.1 油品的易燃、易爆性

油品揮發(fā)出來(lái)的蒸氣與空氣混合,濃度達(dá)到爆炸極限時(shí),遇點(diǎn)火源,會(huì)發(fā)生爆炸。由于油品蒸氣具有燃燒和爆炸性,因此在生產(chǎn)操作過(guò)程中,應(yīng)防止其可燃性蒸氣的積聚,盡可能將其濃度控制在爆炸極限外,預(yù)防火災(zāi)、爆炸事故。

1.2 油品有較大的蒸氣壓

油品有較大的蒸氣壓也是引起火災(zāi)爆炸的重要因素。油庫(kù)儲(chǔ)存油品都是蒸氣壓較大的液體,它們易產(chǎn)生能引起燃燒所需要的最低限度的蒸氣量,蒸氣壓越大,其危險(xiǎn)性也越大。另外,溫度對(duì)蒸氣壓的大小影響很大,溫度升高,其蒸氣壓將迅速增大。所以盛裝易燃油品的容器,如儲(chǔ)罐、槽車等,應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,以防止容器脹裂。

1.3 油品易積聚靜電

油庫(kù)儲(chǔ)存的油品都具有易積聚靜電荷的特點(diǎn),在油品儲(chǔ)運(yùn)和生產(chǎn)過(guò)程中,其靜電的產(chǎn)生和積聚危險(xiǎn)性的大小與管道內(nèi)壁粗糙度、流速、運(yùn)送距離以及儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的導(dǎo)電性能等諸多因素有關(guān)。靜電放電是導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故的一個(gè)重要原因。

1.4 油品的易擴(kuò)散、流淌性

油庫(kù)儲(chǔ)存的油品的粘度一般較小,容易流淌擴(kuò)散。同時(shí),由于其滲透、浸潤(rùn)和毛細(xì)管引力等作用而擴(kuò)大其表面積,使蒸發(fā)速度加快,并向四周迅速擴(kuò)散和揮發(fā),與空氣混合,遇火源會(huì)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

1.5 油品的受熱易膨脹性

油品受熱后,溫度升高,體積膨脹,若容器灌裝過(guò)滿,管道輸油后不及時(shí)排空而又無(wú)泄壓裝置,會(huì)導(dǎo)致容器和管道的損壞,可能引起油品滲漏和外溢。另一方面,由于溫度降低,體積收縮,容器內(nèi)有可能出現(xiàn)負(fù)壓,使儲(chǔ)罐受力變形。

2 工藝過(guò)程危險(xiǎn)因素分析

罐區(qū)作業(yè)過(guò)程包括油品儲(chǔ)存、倒罐、脫水及轉(zhuǎn)輸?shù)?根據(jù)對(duì)油庫(kù)事故的調(diào)查和統(tǒng)計(jì),火災(zāi)爆炸、泄漏跑油是油庫(kù)的主要風(fēng)險(xiǎn),其中泄漏跑油發(fā)生頻次較高,而火災(zāi)、爆炸造成的事故損失較大。

2.1 火災(zāi)爆炸

項(xiàng)目的油品儲(chǔ)罐儲(chǔ)存大量易燃、可燃介質(zhì),因此油罐發(fā)生火災(zāi)時(shí)一般火勢(shì)猛烈,火焰溫度高,輻射熱強(qiáng),燃燒和爆炸往往交替進(jìn)行,儲(chǔ)罐遭到破壞,油品可能外溢漫流擴(kuò)散燃燒。

2.1.1 油罐火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)特點(diǎn)

(1)未排凈可燃?xì)怏w的空罐在遇明火或高熱時(shí)油罐內(nèi)油氣發(fā)生爆炸,把罐頂或整個(gè)油罐破壞。這種情況一般只發(fā)生爆炸,通常發(fā)生在油罐清洗、通風(fēng)和動(dòng)火補(bǔ)焊以及防腐過(guò)程。

表1 火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)特性與分類表

(2)一個(gè)油罐著火后引起周圍多個(gè)油罐的連鎖爆炸、燃燒。由于油品熱值高,輻射熱大,鄰近油罐內(nèi)的油品加速蒸發(fā),油氣揮發(fā)至著火罐便被引燃或引爆。若著火罐嚴(yán)重變形或罐體開(kāi)裂,油料四處漫流燃燒,也可擴(kuò)大火災(zāi)范圍。

2.1.2 油罐火災(zāi)、爆炸的原因

引起油罐火災(zāi)、爆炸事故的點(diǎn)火源種類多,包括電氣火花、雷電、靜電、其它高能產(chǎn)生的火花、機(jī)動(dòng)車尾氣火花等各類明火。

(1)在油品儲(chǔ)運(yùn)中發(fā)生泄漏的危險(xiǎn)性較高,主要有冒罐跑油,脫水跑油,設(shè)備、管線、閥件損壞跑油以及密封不良造成油氣揮發(fā)等,泄漏的油品遇明火會(huì)發(fā)生火災(zāi)、嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)爆炸。

(2)雷擊引發(fā)火災(zāi)、爆炸。若油罐或油庫(kù)內(nèi)的建筑物防雷設(shè)施有缺陷或雷電來(lái)勢(shì)過(guò)猛,則會(huì)引起油罐著火、爆炸。

(3)電氣老化、絕緣破損、短路、超負(fù)荷用電、過(guò)載、接線不規(guī)范、發(fā)熱、電器使用管理不符合安全要求、使用不防爆的燈具或其他明火照明等引起火災(zāi)。

(4)油品在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中因流動(dòng)、噴射、過(guò)濾會(huì)產(chǎn)生靜電聚積。油罐靜電消除裝置如果不能滿足工藝要求或失靈,當(dāng)靜電聚積到一定程度,就會(huì)產(chǎn)生放電火花,點(diǎn)燃燃燒性混合氣體而發(fā)生火災(zāi)、爆炸。靜電危害雖然在瞬間完成,但往往使某一場(chǎng)所甚至整個(gè)油庫(kù)的安全受到威脅。

(5)儲(chǔ)罐檢修、改造時(shí)焊接火焰和火星是著火爆炸事故發(fā)生的導(dǎo)火索。

(6)如果安全管理不嚴(yán),機(jī)動(dòng)車違章進(jìn)入庫(kù)區(qū),尾氣火花也可能引發(fā)事故。

2.2 泄漏跑油

泄漏跑油也是火災(zāi)爆炸發(fā)生的一個(gè)極其重要的誘因和條件,泄漏跑油主要包括以下:

(1)收油、倒罐作業(yè)。在收油、倒罐作業(yè)時(shí),如果油罐液位控制儀表失靈導(dǎo)致誤操作都可能發(fā)生冒頂跑油事故。

(2)油罐脫水過(guò)程。油罐脫水操作失誤或切水時(shí)脫離崗位都會(huì)發(fā)生跑油事故。1990年9月15日某公司煉油廠成品車間曾發(fā)生煤油罐切水跑損煤油14．5t的事故。

(3)管線、管件、閥門泄漏導(dǎo)致跑油。管線、閥門也是跑油事故的高發(fā)區(qū)。在使用運(yùn)行過(guò)程中,由于物料的作用,運(yùn)行時(shí)的振動(dòng),運(yùn)行時(shí)壓力等各方面的影響,會(huì)導(dǎo)致管道附屬元件出現(xiàn)泄漏而發(fā)生跑油事故。

總之,油品的儲(chǔ)存、倒罐、脫水的任何一個(gè)環(huán)節(jié)如果處理不當(dāng)都存在泄漏、跑油的危險(xiǎn),從而引發(fā)火災(zāi)爆炸。

3 儲(chǔ)罐危險(xiǎn)性分析儲(chǔ)罐是油庫(kù)的核心設(shè)備,在儲(chǔ)罐選材、焊接以及維護(hù)和管理過(guò)程中如果出現(xiàn)問(wèn)題,會(huì)造成油罐的破壞。

3.1 儲(chǔ)罐吸癟、翹底、脹裂

油罐的呼吸閥失靈或呼吸管路堵塞等造成罐內(nèi)真空度過(guò)大會(huì)引起儲(chǔ)罐吸癟,吸癟事故通常發(fā)生在儲(chǔ)罐驗(yàn)收、發(fā)油、空罐閑置和氣溫驟降等時(shí)候,吸癟部位多發(fā)生在油罐的頂部,輕則引起儲(chǔ)罐的變形,重則引起油罐嚴(yán)重凹癟,不能繼續(xù)使用,影響油庫(kù)的正常生產(chǎn),并造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失。

儲(chǔ)罐內(nèi)正壓超過(guò)儲(chǔ)罐所能承受的壓力會(huì)引起儲(chǔ)罐翹底、脹裂。儲(chǔ)罐超壓通常發(fā)生在收油及試壓過(guò)程中,另外在儲(chǔ)存過(guò)程中油料的熱膨脹以及油料的蒸發(fā)也會(huì)造成儲(chǔ)罐超壓。油罐脹裂事故發(fā)生雖然較少,但一旦脹裂會(huì)造成油品的大量泄漏,處理不當(dāng)甚至?xí)鸹馂?zāi)、爆炸事故。

3.2 油罐滲漏

油罐滲漏是儲(chǔ)罐較為常見(jiàn)的破壞形式。儲(chǔ)罐滲漏不但造成油品損失,而且油品滲漏到油罐外壁防腐層和罐底瀝青砂墊層后,對(duì)儲(chǔ)罐防腐很不利,影響油罐的壽命。造成泄漏的原因主要有裂紋、砂眼和腐蝕穿孔。

裂紋通常出現(xiàn)在罐體下圈板豎、平焊縫的焊接接頭和罐底弓形邊緣板上。裂紋不僅破壞儲(chǔ)罐的嚴(yán)密性,而且裂紋擴(kuò)張會(huì)引起油罐的破壞。產(chǎn)生裂紋的原因有焊接熱應(yīng)力、應(yīng)力集中、焊接缺陷、儲(chǔ)罐基礎(chǔ)不均勻沉降、收發(fā)油速度過(guò)快引起儲(chǔ)罐超壓或真空度過(guò)大等。

砂眼一般由于鋼板質(zhì)量不合格、焊接時(shí)用潮濕焊條或焊接技術(shù)不高以致焊縫產(chǎn)生氣泡而形成。

腐蝕穿孔通常發(fā)生在罐底和罐頂,其中以罐底出現(xiàn)的機(jī)會(huì)最多。

3.3 浮頂罐“沉船”事故

除上述破壞形式外,浮頂罐較嚴(yán)重的事故是“沉船”事故。造成沉船的原因有以下幾個(gè)方面:

(1)施工質(zhì)量問(wèn)題:浮盤在施工過(guò)程中如果焊接不良、金屬出現(xiàn)裂紋和腐蝕導(dǎo)致浮頂破裂、滲漏、主柱歪斜等會(huì)造成浮盤沉沒(méi)。

(2)操作問(wèn)題:在操作時(shí)進(jìn)油高度超高,浮盤超過(guò)高液位運(yùn)行會(huì)頂住消防泡沫發(fā)生器、直梯等器件造成卡盤。繼續(xù)進(jìn)油,油品會(huì)從密封膠帶與罐壁間隙以及浮盤上的自動(dòng)呼吸閥溢流到浮盤上,使之下沉,造成“沉船”。

浮盤位于低液位時(shí)自動(dòng)呼吸閥打開(kāi),油氣會(huì)溢到浮盤上部空間,油氣聚積達(dá)到爆炸極限遇點(diǎn)火源可能引起火災(zāi)、爆炸。儲(chǔ)罐重新進(jìn)油時(shí),由于油料進(jìn)罐時(shí)形成渦流,會(huì)對(duì)浮盤產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊,使之扭轉(zhuǎn),嚴(yán)重的可使浮盤和導(dǎo)向管變形或損傷,長(zhǎng)期下去可導(dǎo)致卡盤、“沉船”事故。

(3)浮盤的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)不合理,浮艙密封性不良也可引起沉船事故。

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