原油儲罐火災(zāi)爆炸風險研究

摘要：本文以實際10萬方原油儲罐為基礎(chǔ)，通過對常見的原油儲罐火災(zāi)爆炸風險進行系統(tǒng)的分析，并結(jié)合近年來國內(nèi)外儲罐發(fā)生事火災(zāi)爆炸的故案例進行對比研究，提出切實有效的對策措施。借助有限元分析方法建立10萬方原油儲罐的有限元模型，并在標準狀況下模擬分析了外浮頂原油儲罐浮艙頂部與罐壁形成的半圍閉空間聚集可燃氣體產(chǎn)生火災(zāi)爆炸時的溫度場的分布特點，研究結(jié)果表明在發(fā)生可燃氣體火災(zāi)爆炸時浮艙頂部和罐壁之間溫度增加顯著，但是罐壁外側(cè)溫度均無明顯變化。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)爆炸；風險；浮艙；有限元

中圖分類號：X932 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）003-000-01

一、引言

石油庫安全運行一直都受到政府和石油公司高度重視，一旦石油庫發(fā)生事故不僅會涉及到財產(chǎn)損失、人員傷亡，也可能給周邊環(huán)境帶來嚴重影響。可燃氣體導致的火災(zāi)爆炸的發(fā)生往往給石油庫及周邊環(huán)境帶來災(zāi)難性的后果。賈文寶[1]和張宏宇[2]等人在石油火災(zāi)原因分析方面做了較為全面的研究。呂東[3]通過對外浮艙儲罐低液位時儲罐內(nèi)油氣爆炸研究，得出低液位儲罐內(nèi)油氣爆炸對罐內(nèi)溫度增加較大，對罐區(qū)影響較小的結(jié)論。實際生產(chǎn)中油庫的由于儲罐呼吸作用、一二次密封不嚴或泄露、收發(fā)油時流速控制不當、高位報警失靈油液冒頂益出、浮艙由于嚴重銹蝕底穿孔等原因在浮艙頂部或內(nèi)部可能聚集大量可燃氣體，而油庫火災(zāi)爆事故很多是由于雷電或靜電導致浮艙頂部附近可燃氣體爆炸，目前國內(nèi)外學者對浮艙頂部可燃氣體爆炸研究的較少，本文借助被國內(nèi)外學者在研究可燃氣體火災(zāi)爆炸方面廣泛應(yīng)用的有限元軟件對浮艙頂部可燃氣體爆炸進行模擬[4-5]。

二、油庫火災(zāi)爆炸風險分析

原油閃點較低，容易發(fā)生燃燒且在儲運過程中如果遇到儲油庫、管線、設(shè)備發(fā)生泄漏或者設(shè)備密封損壞，揮發(fā)出的油蒸氣與空氣的混合物有可能發(fā)生蒸氣云爆燃或爆炸；原油大多數(shù)是儲存在外浮頂罐中，油品不可完全能充滿整個儲罐，必然都留有一定的空間，這個空間充滿了油蒸氣和空氣的混合物。如達到爆炸極限條件后遇有點火源，就可能發(fā)生火災(zāi)爆炸事故并且原油儲罐單個容量大，儲備原油量較多，容易發(fā)生連鎖的燃燒和爆炸現(xiàn)象。

1.裝卸油品過程風險分析

油品收發(fā)是石油庫企業(yè)正常經(jīng)營中的一個不可缺少的環(huán)節(jié)，也是油品安全防事故的一個重要環(huán)節(jié)。從大量的火災(zāi)爆炸事故中我們發(fā)現(xiàn)，裝油的過程中，必須做到合理安排庫容，如果流速過快或油庫的液位控制不當，可能出現(xiàn)冒頂漏油事故，在油庫的頂部或周圍聚集大量可燃氣體，一旦遇到點火源即有可能產(chǎn)生火災(zāi)爆炸事故。同時如果油庫出現(xiàn)混油，有肯能出現(xiàn)由于不同品種油品之間的能量差導致過熱或者電荷釋放，引爆或引燃油庫。卸油過程如有流速過快可能造成庫內(nèi)產(chǎn)生負壓，甚至引起油庫變形，進而導致密封不產(chǎn)生嚴泄，也可在油庫頂部、周圍、內(nèi)部出現(xiàn)可燃氣體達到爆炸極限。

2.報警或監(jiān)測失效風險分析

一方面在收發(fā)油作業(yè)中如果高位報警設(shè)備損壞，可能導致不能準確掌握油庫液位，容易在裝油過程中出現(xiàn)冒頂，使油庫頂部或周圍聚集大量油品和其揮發(fā)出的可燃氣體；另一方面如果可燃氣體檢測設(shè)備失效，由于密封不嚴、呼吸作用、泄露等原因?qū)е碌目扇細怏w濃度超標不能及時被發(fā)現(xiàn)，在可燃氣體濃度聚集到爆炸極限時，如存在點火源就可能產(chǎn)生火災(zāi)爆炸。

三、油庫火災(zāi)爆炸風險措施

1.裝卸油品過程措施

因此在裝卸油期間要嚴格按照操作規(guī)程的要求合理控制流速、加強作業(yè)過程巡檢、及時監(jiān)控罐內(nèi)液位及浮頂上升和下降速度、避免流程切換錯誤導致冒頂沉船。

2.報警或監(jiān)測失效措施

庫區(qū)每個罐組應(yīng)設(shè)置固定式可燃氣體檢測儀，并定期對可燃氣體檢測儀檢查、校驗、確保能正常使用，定期組織人員對火災(zāi)報警系統(tǒng)檢測、維護。

3.雷擊、靜電措施

作業(yè)人員應(yīng)注意采取一切措施預(yù)防靜電的產(chǎn)生，嚴格按規(guī)定穿防靜電工作套裝，嚴禁穿化纖服及使用化纖類工具；在清罐作業(yè)前，應(yīng)先用靜電消除器及時導除作業(yè)人員身上的靜電，并對油庫的靜電接地情況及用于排除油蒸氣的管道進行檢查，確保管道與油庫的可靠連接，使用的機械及電器設(shè)備也應(yīng)進行可靠接地及時地消除靜電的危害。

4.一二次密封不嚴或失效

巡檢過程中要對一次和二次密封進行重點檢查，采用手動氣體檢測設(shè)備定期測定油氣濃度，如果油氣濃度超標及時處理。

5.計量期間操作措施

計量工程要嚴格遵守操作規(guī)程，進入罐區(qū)前要穿著防靜電勞保用品并通過金屬接地設(shè)備導出人體靜電，選用合適的計量工具。

6.清罐過程措施

清罐過程中要保證安全，必須嚴格按照作業(yè)規(guī)程實施操作，帶進防火堤內(nèi)的電器設(shè)備都必須符合安全規(guī)定的要求，以防止引爆堤內(nèi)的油蒸氣，并注意加強現(xiàn)場的安全監(jiān)護力度。在作業(yè)過程中禁用黑色金屬制工具，而使用銅制或木制等與鋼鐵碰撞不產(chǎn)生火花的工具。當必須使用黑色金屬工具時，須將可燃氣濃度控制在低于允許值。清罐時，除了在罐壁人口處安裝防爆電燈外，在罐內(nèi)作業(yè)只允許使用被批準的移動式燈具。從油庫中清除出的油泥、銹渣等雜質(zhì)在收集前應(yīng)用水淋濕，集中后應(yīng)立即送至罐區(qū)外的安全地帶妥善處理，嚴禁放在作業(yè)現(xiàn)場，以防止其中的可燃物自燃，引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。

參考文獻：

[1]賈文寶.淺析石油備庫的防火與防爆[J].中國安全科學學報.2012.8（7）：119-122.

[2]張宏宇，周俊良.油庫火災(zāi)原因分析[J].中國化工貿(mào)易.2013.11（11）：341.

[3]呂東，王婕，李晉.10萬方外浮頂罐低液位時罐內(nèi)油氣爆炸研究科[J].工業(yè)安全與環(huán)保.2013.39（2）：50-52.

作者簡介：王鵬程（1983-），性別：男，民族：滿，天津人，研究方向：安全管理，職稱：中級工程師，學歷：碩士研究生，工作單位：中海石油化工進出口有限公司。