碼頭庫區大型原油儲罐危險性分析及防控措施

倪剛 葉繼紅 郭建 陳志鵬

摘 要：近年來我國大型原油儲罐發展迅速，數量不斷增加，然而其危險性仍不容忽視。本文基于前人對大型原油儲罐危險性研究成果，首先選取某一大型原油儲罐，并對其進行數據分析，同時采用DNV Phast軟件對其進行火災、爆炸模擬事對大型石油儲罐區的火災危險性進行了分析，并提出相應的防控措施。

關鍵詞：原油儲罐；危險性分析；Phast軟件；防控措施；

中圖分類號：U656.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2016）08-0030-02

近年來，隨著國家工業經濟的快速發展，我國對石油的需求量在逐年地上升。為了保證國家能源的安全，我國建立了許多的大型石油儲備基地。尤其是在大型碼頭或港口，由于其獨有的地理交通條件，這些地方是我國進行石油的接收、儲存、傳輸和裝卸的首先考慮的方面。但是，石油是具有很大危險性的物質且碼頭庫區原油儲罐眾多，占地面積大，儲量巨大，一旦發生火災爆炸事故，對社會和人民的生命財產造成的后果是不可估量的。近年來，越來越多的研究者開始對其進行研究。

2008年葛曉霞等人對大型石油儲存設備的火災爆炸的危險性進行了分析，利用魚排圖總結出了大型石油儲罐在設計、維護、管理等方面應該需要注意的問題。偶國富等人分析某大型原油儲罐雷擊著火的事故致因并詳細地進行了研究和分析，最后，提出一些防油氣泄漏及防雷擊的措施。

2012年尹法波等人對大型原油儲罐危險性進行分析，利用AHP -模糊綜合評價的方法構建了大型原油罐區安全評價體系，對大型原油儲罐進行完整性的風險評價。劉晅亞等人對我國的大型石油儲罐區火災進行了危險性分析，提出了基于風險分析火災預測預警技術，構建了罐區火災征兆監測預警與應急的火災防控技術體系。李慶功等人采用火災模擬軟件FDS對其池火災事故進行數值模擬，對模擬取得的數據進行了分析。

2014年任常興對火災場景及風險影響因素進行分析，接著分析初期火災場景升級影響因素，并提出罐區火災事故現實風險的評估框架、確定方法及防范框架，最后給出相應的基于火災風險的防范對策。

2015年許學瑞等人分析原油庫區事故多米諾效應，接著對防火堤內池火災進行定量風險評價，并用矩陣的方法建立了儲罐之間相互影響的損害矩陣概率模型，最終做出考慮多米諾效應的風險等級。

本文基于以上研究結果，選取某一大型原油儲罐，運用DNV Phast軟件對其進行危險性模擬，并基于模擬結果提出防控措施。

1 危險性分析

1.1 模型選取

選取某國家石油儲備基地的一座10萬噸的油罐進行火災爆炸危險分析。10萬噸罐高21.8m，直徑80m，設計壓力為常壓，設計溫度-15℃，實際底部管道絕對壓力2.71bar，實際儲物溫度平均40℃。板厚最薄12mm，材質Q235-A，有防火堤。

原油由不同的碳氫化合物混合組成，其主要組成成分是烷烴，含硫、氧、氮、磷、釩等元素，不同油田原油成分相差較大。馬岙、岙山油庫原油大多為中質原油，其重要成分摩爾組分如下：

1.2 火災、爆炸分析

具體模型參數選擇，罐體10萬m3，操作溫度40℃，絕對壓2.71bar，選擇泄漏導致火災爆炸模式，泄漏口徑25mm（于罐體底部1m），穩定泄漏3600s，大氣穩定度F，風速1.5m/s。罐體位于整個坐標中心點，防火堤采用混凝土模型，高0.8m。室外平坦地面擴散，爆炸采用TNT當量模型，10%爆炸效率，地面流火燃燒，香蕉型噴射火，無壓頭損失。熱輻射強度標準為（30s）：37.5kw/m2死亡，12.5 kw/m2重傷，4kw/m2輕傷。經模擬結果如下：

爆炸對人、機、境的損害主要體現在其爆炸沖擊波上，其中爆炸超壓研究意義重大。該軟件對超壓的模擬原理是在油氣擴散時處于爆炸極限區域的油氣先進行爆炸，然后引起一系列燃燒爆炸反應。圖1為爆炸超壓的分布狀況。

可以看出，無論初始爆炸情況如何選取，該罐體泄漏點下風向爆炸超壓分布規律相似，于20米位置左右達到最大超壓值1MPa左右。因此，應急處置人員及易碎裝置應當避免在距離罐體20m的位置上。

1.3 大型原油儲罐主要事故形式分析

針對大型原油儲罐的結構特點，其主要的危險可分為儲罐密封圈火災、管壁腐蝕、浮盤沉船、儲罐全面積火災以及其他危險。

2 碼頭庫區大型原油儲罐防控措施

（1）儲罐工藝設備改進和完善。在雷電、暴雨、高溫等惡劣天氣頻繁發生的地區，應對儲罐的結構進行一定的改進和完善，采用軟密封結構，增加和改進浮盤與管壁的電氣連接，在油罐密封處增加油氣稀釋裝置。

（2）罐體及消防設施設備。應定期地檢查消防設施，確保沒有失效。應加大投入力度，引進先進新型高效的泡沫滅火系統，并儲存足夠多的泡沫原液以備不時之需。定期檢查罐體浮盤及其附件的完好情況，測定罐基礎的沉降情況，定期對罐體進行維護、保養及修理。

（3）改進原油儲罐的防腐技術。適當地增加罐壁腐蝕較嚴重的部位的鋼材的厚度，選擇性能較好的防腐涂料和在涂防腐材料的基礎上再增加一層緩蝕劑來提高管壁的防腐蝕性能。

（4）工作人員素質的提高。人的不安全行為是造成事故安全隱患的重要原因。加大對員工的安全教育和加強員工的專業技術培訓，提高員工的操作水平，增強員工的職業道德素質等措施來提高工作人員的素質，才能有效地減少由于人員操作失誤導致的安全事故。

3 結論

針對目前大型原油儲罐利用Phast火災爆炸模擬軟件研究了火災爆炸特點，重點對于密封圈火災、全面積火災、浮盤沉船及腐蝕泄漏等這幾種事故形式分析了其形成的原因，在此基礎上提出了大型原油儲罐重點應該加強的4點安全對策措施，為碼頭庫區大型原油儲罐的安全管理提供了一些科學性的建議。

參考文獻：

[1] 葛曉霞，董希琳，郭其云.大型石油儲罐區消防安全對策研究[J].石油工程建設， 2008，34（3）：1-5.

[2] 偶國富， 徐如良， 趙柏鑫，等. 沿海大型原油儲罐雷擊著火成因分析及防護措施[J].石油化工安全環保技術， 2008，24（1）：17-19.

[3] 尹法波，呂長軍，洪勝，等.大型原油儲罐危險性分析及評價方法研究[J].山東化工，2012， 41（8）：82-86.

[4] 劉晅亞，張清林，秘義行，等.大型石油儲罐區火災風險預測預警技術研究[J].消防科學與技術， 2012（2）：192-196.

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