储罐火灾
储罐火灾（精选九篇）
储罐火灾 篇1
石油及其液体产品属于易燃易爆危险品, 石油储罐的大型化必然带来石油化工安全生产的巨大挑战。近年来, 国内大型石油储罐火灾事故呈高发态势, 造成了重大人员伤亡和财产损失, 同时还造成了大面积的环境污染, 教训极为深刻。
密封圈火灾分析
美国石油协会 (API) 对在1951—1995年之间发生的81起直径超过30 m的大型浮顶储罐火灾事故进行的统计表明:密封圈火灾占统计事故总数的72.8%;由国际资源保护组织 (RPI) 负责, BP、壳牌等16家石油公司组织开展的LASTFIRE (Large Atmospheric Storage Tank Fires, 大型常压储罐火灾) 项目对直径在40 m以上的大型浮顶储罐火灾风险进行了研究, 在调研的62例初始火灾事故中, 密封圈火灾高达88.7%。统计结果表明:密封圈火灾是常见的油罐火灾, 约有94.5%的密封圈火灾是由雷电引起的。
目前, 在石油储罐中, 国内外广泛使用的有机械式密封和软密封结构。然而, 不管采用何种密封装置, 都会在一、二次密封装置之间形成一个环形油气空间。当密封圈内油气混合气体浓度达到爆炸极限时, 在遇到雷击或静电放电时极易发生爆炸。
在浮顶储罐的浮顶与罐壁之间存在约250 mm的环形敞开空间, 为保证储罐的密封性和浮顶的灵活性, 在该空间内设置浮顶密封圈。在大型浮顶储罐中多采用二次密封装置, 一般在一、二次密封空间内会存在一定浓度的油气, 它主要来自一次密封装置下部暴露的油面和一、二次密封装置之间挂壁油膜的挥发, 密封圈内的部分油气还可能处于爆炸极限的范围内。密封圈内的空间在国际电工委员会 (IEC) 的危险区域等级分类中属于气体爆炸环境中的“0区” (即易爆气体始终或长时间存在;连续地存在危险性大于1 000 h/a的区域) 。因此, 密封圈是浮顶最容易发生火灾的地方。从国内外多起大型浮顶储罐密封圈火灾事故来看, 密封圈火灾主要有以下特点:
1. 多是由雷击引起的;
2. 当密封圈内处于爆炸极限范围内的油气被点燃后, 多是先发生闪爆, 然后引燃密封圈内易燃的油气, 继而发生密封圈火灾;
3.密封圈着火往往有多点起火、燃烧点不连续的特点, 若扑救不及时, 容易造成全面积火灾。
主动防护系统
目前, 大型石油储罐火灾事故抢险主要采用泡沫或水浇灌灭火, 少数发达国家在大型油罐上安装了气体等新型灭火系统, 但这些手段都是在火灾发生后才启动, 属于事后被动灭火, 实际效果很难评估。“大型石油储罐主动安全防护系统”采用主动防护技术的理念, 在油库火灾发生之前, 通过技术手段破坏火灾的发生条件, 将传统的事后灭火抢险转换为事前主动预防, 从而实现大型石油储罐的本质安全。主动防护技术, 即在火灾发生之前进行处置, 通过技术手段终止“火四面体” (可燃物、助燃物、点火源、化学反应) 中一项或者多项的发生。
“大型石油储罐主动安全防护系统”由油气分析单元、控制单元和制氮单元组成。
油气分析单元主要针对石油储罐一、二次密封空间内的混合可燃气体组分进行在线采集, 分析可燃气体氧气与油气浓度, 并将采集到的浓度信号传输至控制单元。
控制单元根据采集的氧气及油气浓度数据, 完成一、二次密封空间内混合可燃气体的爆炸危险性分析, 并进行安全判定。安全判定结果可以根据用户需求设置4种状态:安全、一级预警、二级预警和危险。当取样点的判定结果为危险时, 系统自动向整个储罐密封圈环形空间注入惰性气体 (现采用氮气) , 直到判定结果为安全后才结束注氮。在自动保护运行模式下, 当判定结果为二级预警时, 系统也会自动向储罐密封圈注入惰性气体, 使储罐始终处于本质安全状态。
系统采用远程监测和控制技术将大型石油储罐主动防护系统数据传输至监控中心, 实时监控大型石油储罐一、二次密封空间的火灾爆炸风险。
系统优势及应用
结合大型石油储罐结构特点, 基于密封圈火灾外因风险和内因风险, “大型石油储罐主动安全防护系统”具有以下优势和实用意义:
1.“大型石油储罐主动安全防护技术”从燃料和氧气两个要素入手, 控制储罐一、二次密封装置内油气和氧气浓度, 从而实现了主动防护的理念, 创建了油气控制模型, 确定了防火防爆临界参数, 为“大型石油储罐主动安全防护系统”奠定了理论和实践基础。
2.“大型石油储罐主动安全防护系统”通过远程取样、在线分析检测密封圈内混合气体, 实现了储罐密封圈安全状态的数据化管理, 实现了从“人工防范”到“技术防范”的转变, 符合国家安监总局发布并实施的AQ 3035—2010《危险化学品重大危险源安全监控通用技术规范》及AQ 3036—2010《危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备设置规范》。
3.“大型石油储罐主动安全防护系统”采用实时气体分析与惰化保护相结合的闭环控制方式, 对大型石油储罐进行主动防护, 具有实用性和推广价值。
储罐火灾 篇2
摘要：扬沸火灾是一种突变性灾害现象,其发生能导致巨大的人员伤亡和财产损失,其形成时间预测问题一直备受关注.根据能量守恒定律,把原油层内的热量传递看作无内热源、常物性的非稳态传热问题,建立热量传递模型,通过预测油层内的温度分布,结合小尺度油罐扬沸火灾实验结果,推导出扬沸形成时间预测模型.并对其可靠性进行了案例验证,结果表明模型准确,误差较小.实验发现随着罐径的`增大,水层厚度对扬沸形成时间的影响逐渐减小.通过预测模型计算得到:扬沸形成时间与初始油层厚度和罐径的比值存在正比例关系.作 者：谭家磊 汪彤 宗若雯 作者单位：谭家磊(北京市劳动保护科学研究所,北京,100054;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230027)
汪彤(北京市劳动保护科学研究所,北京,100054)
宗若雯(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230027)
期 刊：中国安全生产科学技术 ISTICPKU Journal：JOURNAL OF SAFETY SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：,5(5)分类号：X937关键词：原油储罐 火灾 扬沸 热波 预测模型
储罐火灾 篇3
关键词：LPG储罐；事故树分析；事件；三角模糊数
中图分类号：F224文献标识码：A
文章编号：1002-3100(2007)12-0018-05
Abstract: It builds the fault tree on the basis of considering each factor for incurring fire disaster and explosive of LPG tanks. Firstly, calculates importance of structure for qualitative analysis; Secondly, on the basis of experts' marking, shows probabilities of incidents applying triangle fuzzy numerals; arranges the incidents applying importance of fuzzy, and establishes the main factors for this accident are losing efficacy of safety valve and static spark. At last puts forward the relevant improving measures to enhance reliability for LPG tanks.
Key words: LPG tanks; FTA; incidents; triangle fuzzy numerals
0引言
随着经济快速发展和人们对环境问题的关注，液化石油气（Liquefied Petroleum Gas，LPG）在我国能源结构中的比例逐步提高，但同时也潜在着危险。LPG的最大危险性就在于它具有易燃、易爆特性，被列为十大化学危险品之一，其主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯，均为易燃易爆气体。近几年我国许多地方都新建了具有一定规模的LPG储存站，由于LPG的储运都是以液态形式进行，储罐及管线内的石油气都是高压低温的液体，具有极大的爆炸及泄漏危险。一旦发生泄漏事故，达到爆炸极限，一遇到火源即将发生严重的火灾爆炸事故，进一步还有可能导致更大范围的火灾。尤其是在大量储存、运送或装卸过程中，稍有不慎即可在瞬间造成巨大的损失。因此，应加强对LPG的安全管理，重点做好危险性最集中的LPG储罐的安全工作。预防LPG储罐的火灾、爆炸等恶性事故的发生，提高其可靠性并延长其安全使用寿命，对于安全生产和国民经济的稳定发展具有十分重要的意义。
1建立LPG储罐火灾、爆炸事故树
1.1FTA简介
事故树分析（FTA）又称故障树分析，诞生于20世纪60年代初期，它是现代安全系统工程学的重要组成部分，运用它可全面地找出系统中潜在的各种危险因素及其相互关系和影响程度，从而用定性和定量的方法预测系统的危险性，评价系统的安全性，进而采取最优安全措施和最佳的控制手段。
事故树图是一种逻辑因果关系图，它根据元部件状态（基本事件）来显示系统的状态（顶事件）。一个事故树图从上到下逐级建树并且根据事件而联系，主要包括顶事件、中间事件和基本事件。
顶事件：所谓顶事件就是系统不希望发生的事件，也就是要研究的事件。通常选择系统最不希望出现的事故为顶事件，它位于事故树的顶端，把它形象地理解为“树根”（显然，本文顶事件为LPG储罐火灾、爆炸）。
中间事件：又称故障事件，它位于顶事件和基本事件之间，并紧跟一个逻辑门表示，可形象地理解为“树枝”。
基本事件：位于树的底部，可理解为“树叶”。
1.2LPG储罐火灾爆炸事故树的构建
为了分析LPG储罐发生火灾、爆炸事故的成因，首先根据FTA，综合考虑有可能引发火灾、爆炸事故的各个基本因素，构建事故树，如图1所示。图中各符号所代表的事件见表1[1]。
2LPG储罐火灾爆炸事故树分析
2.1定性分析
（1）求最小割集
事故树中，一组基本事件发生能够导致顶上事件发生，这组基本事件就称为割集。事故树的最小割集就是导致顶上事件发生的最低限度的割集。只有割集中所有基本事件同时发生，顶端事件才发生；割集中任何基本事件不发生，则顶端事件都不发生。一个最小割集代表系统的一种故障模式。
用布尔代数法求本事故树最小割集，结果化简如下：
上述最小割集总数为46个，其中二阶最小割集26个，三阶最小割集20个。
（2）求最小径集
与割集的概念相反，在故障树中，有一组基本事件不发生，顶上事件就不发生，这一组基本事件的集合叫径集。径集是表示系统不发生故障而正常运行的模式。最小径集是顶上事件不发生所必须的最低限度的径集。
求最小径集是利用它与最小割集的对偶性。根据布尔代数的对偶法则A·B=A+B和A+B=A·B，便可得到与原事故树对偶的成功树。求成功树的最小割集，就是原事故树的最小径集。本文不再赘述。
（3）基本事件的结构重要度分析
根据对事故树结构重要度的分析，可以看出引起LPG储罐火灾、爆炸的主要因素有：LPG泄露、明火及火花。
2.2定量分析
（1）三角模糊数的运算
作为一种系统可靠性分析方法，FTA便于进行定性分析，也可以进行定量计算。但从本质上讲，它是一个可以容易进行定量计算的定性模型。通常的FTA都要求系统的基本事件和顶事件是一个确定性的事件，即要么发生事故，要么正常，这样才能确定顶事件是否处于正常状态。在LPG储罐系统中，由于各基本事件的发生原因很复杂；同时，其发生的可能性也很小，因此我们并不能得到基本事件发生概率的精确值。对此，可以应用模糊数学理论，认为这些基本事件的发生概率是一个模糊数。本文采用三角模糊数来表征基本事件发生概率。
由于LPG储罐火灾、爆炸事故是一个小概率事件，基本事件的概率没有统计数据，因此，本文采用专家评定法确定各基本事件发生概率的估计值。评定组由四位专家组成，评定概率见表2所示。
（2）求顶事件模糊概率可能性分布
（3）从上面LPG储罐失效基本事件模糊重要度排序可以看出，为提高可靠性，应主要通过避免安全阀失效（包括安全阀弹簧损坏、安全阀选型不当）和静电火花产生这两个因素。
针对安全阀失效问题，有关企业应加强安全管理，定期检查储罐进出口阀门、阀体及连接部位是否完好。针对静电火花这一问题，LPG储罐的周围环境应注意防止静电产生，对能产生静电引起火灾或爆炸的储罐、管道要采取防静电跨接和搭接措施；同时，在储罐上应有可靠的防静电接地，接地点不应少于两处；储罐内壁尽量不要有凸起物，若存在凸起物，其凸起物的曲率半径应大于l0mm。对于大型储罐，其内部应设金属柱或栏杆，以此分离储罐内的电场，来抑制因蒸汽带入的空间电荷导致的危险性放电现象。
参考文献：
[1] 黄昆，蒋宏业，李余斌,等. LPG储罐火灾与爆炸事故分析[J]. 西南石油学院学报，2004,26(5):74-76.
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[5] 胡广霞. 液化石油气储罐区火灾爆炸事故分析与危险控制[J]. 安全科学技术，2007(1):8-11.
大型石油储罐火灾防护技术 篇4
大型石油储罐多用于储存原油。原油具有比重轻、 闪点低、挥发性强、燃烧热值高、流动性大等特点,一旦发生火灾,会迅速形成大面积燃烧,并产生沸溢、喷溅现象, 扑救极其困难。如,2010年发生的大连新港码头油库区火灾,造成1人死亡和巨大经济损失,并造成严重的次生灾害,教训极为深刻。
提前预知石油储罐潜在的火灾爆炸危险,并能提前采取相应的防护措施,实现储罐火灾的事前主动预防具有重要意义。
1 大型石油储罐火灾特点及成因
大型石油储罐多数采用外浮顶结构,国内外广泛使用的外浮顶储罐密封装置均是由一次密封和二次密封组成,一次密封主要有软密封和机械式密封结构形式。由于储罐变形、浮盘飘移、罐壁腐蚀、密封橡胶老化等原因, 一次密封和二次密封不可能与罐壁完全接触,一次密封处均存在油气泄漏间隙,二次密封处存在空气渗入间隙。 同时,受罐壁悬挂浮油挥发物影响,在储罐的一、二次密封之间必然会存在可燃气体和空气,一旦可燃气体达到爆炸下限浓度,遇到点火源就会发生火灾或爆炸事故。
美国石油协会(API)对1951-1995年之间发 生的81起直径超过30m的大型浮顶储罐火灾事故进行了统计,其中密封圈火灾占统计事故的72.8%。由国际资源保护组织(RPI)负责,BP、Shell等16家石油公司组织开展的LASTFlRE项目,针对直径在40 m以上的大 型浮顶储罐火灾风险进行了研究,调研的62例初始火灾事故中,密封圈火灾高达88.7%。统计结果 表明:密封圈火 灾是常见的油罐火灾,雷击则是导致油罐火灾的最普遍原因,约94.5%的密封圈火灾由雷击引起。
大型石油储罐密封圈火灾通常具有以下特点:
(1)雷击是主要原因,常伴有大风大雨等恶劣天气。
(2)密封圈往往先发生闪爆,若其内可燃气体充足, 则发生持续燃烧。
(3)密封圈存在多处燃爆点。密封圈往往多处同时着火,燃烧点不连续,每处着火 点的密封 圈长度短 则几米,长则十多米,若扑救不及时,可能导致整个密封圈完全着火。
(4)初期火势相对较小,若扑救不及时,则快速发展成大火。
引发大型石油储罐密封圈火灾事故产生的因素可以分为外因和内因,外因主要指外部点火源,一般有雷击、 静电火花、电气故障火花、摩擦或撞击产生的火花、游动烟火、违章动火等;而内因则是密封圈内部混合气体中油蒸气与氧气达到了爆炸临界状态。
任何火灾事故的发生均与燃烧三要素密切相关,即可燃物、助燃物和点火源。缺少其中任何一个,燃烧或爆炸便不能发生。在三要素中,点火源是最不能有效控制的要素。但是,如果能有效控制可燃物或助燃物,即使在点火源存在的情况下也不能产生燃烧现象,则可实现储罐的本质安全。
2 现有火灾防护技术及存在的问题
有效防范和控制大型石油储罐密封圈火灾一直是国内研究难点和重点。目前,国内的密封圈火灾风险防护技术可分为外因风险防护和内因风险防护两个方面。
外因风险因素种类较多,发生突然,来势迅猛。为有效防范外部点火源,国内外均制订了各种标准、规范,主要从库址选择、油罐布局、防火堤设置、油罐附件设置、防雷防静电措施等方面提出了统一要求,各石化企业也出台了一系列的安全管理制度,以防范人员活动带来的点火源。
引发大型石油储罐密封圈火灾事故产生的主要外因是雷击。目前,国内的储罐均按相关规范要求进行了防雷设计。但是,储罐密封圈雷击起火的事故仍屡见不鲜。主要存在以下问题:一是浮盘与罐壁缺少足够的低阻抗通道,等电位连接不完善;二是浮盘与罐壁存在电位差; 三是浮盘接地不良、泄流不畅、泄流通道阻抗过高;四是浮顶罐的材质均为相对磁导率很高的钢材,在直击雷或感应雷的高频率下,产生明显的集肤效应,从而增大交流阻抗;五是一些浮顶油罐现有的两条导线难以满足大型存储浮盘与罐壁之间的等电位连接要求。
为快速消除储罐浮盘上积聚的雷电或静电,近几年国内兴起在浮顶罐上安装伸缩式接地装置RGF(Retractable Grounding Facility)用于浮顶罐罐壁和浮盘的低阻抗的电气连接。RGF目前的应用情况是采用宽的镀锡铜编织电缆线,利用弹簧保持拉紧,为浮盘与罐壁之间提供最小的冲击阻抗。经国家安全生产青岛石油化工检测检验中心测试,RGF在不同电缆长度下施加冲击电流波10/350μs和8/20μs,所测得最大冲击阻抗均值为2.053Ω。较小的冲击阻抗一方面可抑制浮盘和罐壁之间的瞬时过电压,另一方面能减小浮盘对罐体电容放电的时间常数,加快电流释放速率。事实上,雷击放电情况复杂,每个从云层到地面的闪电实际上包含了在60ms间隔内发生的3~5次独立的雷击,首次雷击的峰值电流大约为2万A,后续雷击的峰值电流减半,最后一次雷击之后,可能会有大约150A的连续电流,持续时间达100ms。经测量,这些雷击的上升时间大约为200ns或者更快。因此,RGF装置对于高频雷击的防护效果还有待评估。
近几年,国内兴起将机械密封结构的一次密封更换为软密封结构的潮流,其目的是提高浮盘密封可靠性,减少油气挥发量,降低一、二次密封 环形空腔 内的油气 浓度,降低一次密封与罐壁发生放电闪烙的可能。但无论何种密封结构,因储罐变形、浮盘飘移、罐壁腐蚀、密封橡胶老化等原因,一次密封和二次密封不可能与罐壁完全接触,一次密封处均存在油气泄漏间隙,二次密封处存在空气渗入间隙。同时,受罐壁悬挂浮油挥发物影响,油气会聚集在一、二次密封之间。因此,无论机械式密封结构储罐,还是软密封结构储罐,均存在火灾爆炸的危险。
防范内因风险的主要控制点是可燃物或助燃物,对于储罐密封圈火灾风险而言,需要控制储罐密封圈内的混合气体即可燃气体和氧气浓度,使之不能够达到爆炸极限。
最传统的内因风险防护措施是在接收到雷电预警信号后,操作人员采用便携式可燃气体检测仪测试储罐密封圈内可燃气体浓度,如果超过了爆炸下限,用木方将二次密封与罐壁掀开一定间隙,通过空气对流来降低密封圈内的可燃气体浓度。这种防护手段存在的缺点是:操作者的操作技能对检测精度有很大影响;只能单一地逐点进行检测分析,不具备多重输入和信号处理功能;分析费时费力,响应速度慢,效率低,难以实时反映工况信息。 即使检测到油气浓度超过爆炸下限,现有的手段也无法安全地消除隐患,操作稍有不慎则会带来严重后果。
为提高可燃气体稀释效率,中国专利CN201980610公开了一种浮顶油罐密封圈通风抑爆装置。其主要技术手段是:在储罐密封圈内设置有若干弧形布气管,弧形布气管上设置有多个均匀分布的排气孔或喷气孔,弧形布形管通达径向支气管、中央分配器、供风支管与外接输气母管连通。使用时,根据实际情况,对输气母管输入空气来稀释可燃气体,对输气母管输入惰性气体实施局部灭火,或将输气母管与 泡沫管路 跨接,临时传输 泡沫灭火 剂,成为边缘泡沫消防系统。该技术手段存在的缺点:由于没有检测设备,在采用输入空气来稀释可燃气体的过程中,很有可能将原本超过爆炸上限的可燃气体稀释到爆炸临界状态,带来新的安全隐患;如果采用输入氮气来稀释可燃气体,充气时间、充气量均需要人工根据经验进行检测和控制,缺乏可操作性。
文建军、张乐等人对一种充氮防雷系统进行了分析, 该系统基本原理是:通过安装在二次密封上的可燃气体检测器探测一、二次环形密封空间的油气浓度,当油气浓度达到危险范围时发出报警,在雷雨季节充气系统向密封空间充入氮气,降低可燃油气浓度,达到防雷击火灾目的。通过对舟山某油库充氮防雷系统实际使用情况的调研,系统主要存在以下问题:
(1)增加了安全隐患。安装可燃气体检测仪,引入了外部电源、相应管路及附件,增加了物的不安全因素;为保证可燃气体检测仪测量精确度,通常需要每年对其进行拆卸校验,在危险区的拆装过程增加了人为危险因素。
(2)可燃气体检测仪测量准确性较低,一、二次环形密封空间油气浓度分布不均匀,可燃气体检测仪安装数量有限。可燃气体检测仪安装处,因破坏了二次密封隔膜的完整,探头与外部空间距离近,可燃气体检测仪安装位置较高,油气密度大于空气。另外,充氮时气相不均匀等因素,使检测的检测准确度不高。
(3)因检测信号欠准确和不稳定,使充氮控制过程不稳定。
(4)充氮时间不确定。有雷电预警信号时,充氮时间的提前量难以量化,充氮使油气浓度达到安全值后,停止充氮需要人工控制。
(5)充气量相对较大,使用成本高。
文建军、张乐等人提出了一种新的充氮防雷系统方案,采用定量注入氮气的方法对储罐进行惰化保护。实际上,受储罐密封结构的限制,一、二次环形密封空间的密封性能具有不确定性,不同的储罐、不同气候条件所需的氮气注入量差异较大,注氮量无法量化,惰化保持时长同样无法量化。
3 大型石油储罐主动安全防护技术
四川威特龙消防设备有限公司受国家石油储备中心委托,开展了“大型石油储罐主动安全防护技术”的研究, 研制了《大型石油储罐主动安全防护系统》。其技术方案是:在储罐一、二次密封空间设置有气体喷头和取样器, 在罐区防火堤外设置有防护装置,防护装置为不锈钢箱形房屋构造,整体撬装。装置内安装有取样泵、预处理模块、氧气分析仪、可燃气体分析仪、废气处理器、惰气控制组件、标定组件、电控装置及安全监控组件。气体喷头通过惰气管网与防护装置惰气控制组件接通,取样器通过取样管网与防护装置取样泵接通,外接惰气源通过管网与防护装置惰气控制组件接通。
系统工作流程如 图1所示。系统启动 自动防护 程序,在电控装置的指令下,取样泵、气体分析仪和样气预处理装置处于实时运行状态。取样泵通过电磁阀切换依次抽取各取样点处储罐密封空间内的混合气体,样气经预处理装置进行 过滤、脱液、限流处理 后进入气 体分析仪,分析仪内电化学检测模块对从密封空间抽取的样气进行氧气浓度分析,红外光学检测模块对样气进行油气浓度分析,检测数据经处理后输出至电控装置进行安全判定。安全判定结果可以根据相关标准规范设置4种状态:安全、一级预警、二级预警和危险,见表1所示。
在未接收到雷电预警的工况下,当任一个取样点的判定结果为危险时,系统自动向整个储罐密封圈环形空间注入惰性气体,直到判定结果为安全后才结束注氮,确保储罐密封圈内的油气浓度不高于50%LEL。在接收到雷电预警信号的工况下,当判定结果为二级预警时,系统即自动向储罐密封圈注入惰性气体,确保储罐密封圈内的油气浓度不高于25%LEL。
系统的结构设计还能满足储罐带油安装的要求,所有管路通过螺钉卡压或永磁铁吸附方式固定在储罐上。 惰气管网和取样管网均采用不锈钢材质,加强了罐壁与浮顶的等电位连接,改善了雷电导出通道,从而提高了储罐抗雷击的能力。
取样器的安装位置处于一、二次密封中部,提高了气体分析的精准度。惰气喷头的喷射口均朝同一侧密封圈圆周切线方向均匀分布安装,使密封空间内形成气流循环,从而缩短惰化完成时间。另外,气体分析仪安装在防火堤外的防护装置内,在恒温恒湿的环境下工作,标定和维护也非常便捷,气体分析仪的可靠性和检测数据的精确性得到了充分保障。
目前,《大型石油储罐主动安全防护系统》已经在大连港油品码头公司、中石油长庆油田公司、中石油大庆石化公司,共计85个外浮顶储罐上进行了应用。2013年7月30日,该系统通过了国家能源局组织的国家级能源科技成果鉴定,已被国家安监总局列确定为第二批安全科技“四个一批”成果转化项目。
与现有技术相比,大型石油储罐主动安全防护技术具有以下优势:
(1)大型石油储罐主动安全防护技术从燃料和氧气两个要素入手,创新提出控制储罐一二次密封之间油气和氧气浓度从而实现主动防护的理念,创建了油气控制模型,确定了防火防爆临界参数,为大型石油储罐主动安全防护系统奠定了理论和实践基础。
(2)大型石油储罐主动安全防护技术通过远程取样、 在线分析检测密封圈内混合气体,实现了储罐密封圈安全状态的数据化 管理,实现了从“人工防范”到“技术防范”的转变,符合国家安监总局发布并实施的AQ 30352010《危险化学品重大危险源安全监控通用技术规范》及AQ 3036-2010《危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备设置规范》中对罐区监控的要求。
化工储罐火灾危害特性模拟实验研究 篇5
1 火灾模拟实验
1.1 实验装置
如图1所示, 实验系统由小尺寸钢制储罐、温度测量系统、红外热像仪和CCD摄像系统构成。储罐内径0.46m, 高0.8m, 壁厚0.01m, 其中心线上放置了8支直径为0.005m的热电偶, 用以测量燃烧过程中不同高度火焰和燃油的温度变化。实验过程中使用数码摄像机记录燃烧过程和火焰形状变化。
1.2 测量仪器与方法
(1) 热电偶。可动卡套螺纹装置式K型镍铬—镍硅铠装热电偶, 型号为WRNK-231, 直径d=5mm, 测量范围0~1 000℃, 响应时间1s。其中, 1~5号热电偶测量不同高度、位置的火焰温度, 6~8号热电偶测量油层和水层温度。1~8号热电偶距液面的距离分别为:110、80、50、20、10、0、-10、-30cm。
(2) 红外热像仪。型号为SC660, 属于非制冷微热量焦平面 (FPA) , 主要测量火焰表面温度变化和储罐不同距离物体的表面温度变化, 从而计算火焰的热辐射强度。实验中采用Eulalia等提出的火焰发射率公式进行计算, 得到实验柴油储罐的火焰发射率为0.87。
(3) 数码相机。拍摄储罐燃烧全过程, 通过图像处理软件得到火焰高度和形状的实时变化情况。
1.3 实验工况
实验采用的燃料为0#柴油, 储罐底部加有一定厚度的垫水层。
实验在室外进行, 具体实验工况如表1所示。
2 实验结果与讨论
2.1 火焰高度
火焰影响范围受到火焰高度, 火焰形状和火焰倾角的影响, 火焰形状和火焰倾角在实际中受环境影响较大, 笔者主要探讨火焰高度随时间的变化规律。
火焰高度是评价火焰危害程度的一个重要参数, 由于火焰在燃烧过程的高度变化较大, 一般所提到的火焰高度是指火焰平均高度。对3种工况下稳定燃烧阶段每隔0.1s任意截取600张图片, 记录下火焰高度值, 得到火焰高度随时间变化的关系, 进而获得火焰平均高度, 最大火焰高度和连续区火焰高度, 如图2、表2所示。
由表2可以看出, 储罐火灾火焰平均高度随储罐介质液位的升高而升高, 而连续区火焰高度与液位无关。火焰高度计算一般采用Heskestad、Thomas和Brótz关于火焰平均高度的关系模型, 计算得火焰高度分别为1.0、1.07、1.26, 将实验得到的火焰平均高度与计算得到的值分别进行对比, 如图3所示。可以看出, 实验值与理论计算值基本一致, 其中Heskestad和Thomas的计算结果更为接近。由于环境条件的影响, 实验的火焰高度比计算的火焰高度值略低。
2.2 火焰温度变化
(1) 火焰温度随时间变化关系。实验用5根热电偶分别测量火焰内部的轴向温度, 图4~图6分别为液位在57、45、30cm时的火焰温度分布图。从图中可以看出, 液位升高, 火焰温度和高度都有一定程度的升高。这是因为液位较低的燃烧, 液面接受的辐射热量减少, 燃烧速度降低, 火焰温度变小。
图4为液位为57cm (充装率71%) 时火焰温度分布图, 火焰最高温度达到800℃左右, 而且由于氧气供应充分, 火焰的跳动频率显著减少, 燃烧时的火焰相对稳定。图5的液位为45cm (充装率56%) , 火焰中心的最高温度大约到730℃左右, 在火焰上方60cm处, 火焰温度下降很快。当液位下降到30cm (图6, 充装率37.5%) 之后, 火焰最高温度在670℃左右。因此, 可以得到液位对火焰温度的影响规律:液位越高, 油层越厚, 火焰温度越高, 火焰跳动也较平缓。
(2) 火焰温度场的分布。根据红外热像仪拍摄的图片, 得到火焰在稳定燃烧时的温度场分布规律。火灾的最高温度出现在罐口附近, 稳定时最高温度达到758℃, 随着高度的增加温度不断下降, 到达间歇火焰区后, 火焰温度接近烟气温度。在实际燃烧过程中, 由于火焰形状的不断变化, 火焰内部温度场也是一个随机变化的过程, 但不论圆锥形还是圆柱形或者跳跃形, 火焰温度高的地方基本集中在罐口正上方的一个三角区域内, 火焰的大部分热量和辐射都产生在这个区域内。
(3) 火焰中轴线高度方向温度分布规律。如图7所示, 在燃烧过程中油面附近平均温度略高于柴油的沸点 (352℃) , 稳定阶段约为400℃, 最高火焰温度位置出现在连续火焰区的中部。由图7可以看出, 从油面到火焰根部的范围内, 随着高度的增加温度迅速增高, 到达距液面0.2~0.4m左右位置温度达到最大值, 以后随着高度增加, 温度则随之下降。这是因为燃料在达到沸点后不断气化, 在油面附近形成一个气化燃料循环区域, 随后与进入的空气发生迅速的反应, 释放大量热量, 温度迅速升高, 高度达到0.5m之后, 燃料逐渐耗尽, 随着空气的对流换热和稀释作用, 温度开始迅速下降。
火焰温度的分布规律也可以从火焰的区域划分体现出来, 燃料从油面蒸发后因为空气 (氧气) 的不足, 在油面附近形成一层气化燃料薄层, 燃料不断循环氧化进入这个区域, 随后与相遇的空气迅速反应, 产生大量的热量, 这个区域便是连续火焰区域 (如图8所示) , 此时区域内火焰的温度和释放的热量达到极大值。而在连续区域之后, 由于燃料基本耗尽, 空气对流作用对火焰的影响开始显著, 火焰开始变得不稳定, 因而会出现波动, 便形成了火焰的间歇区, 可以观察到火焰的温度在此区域内开始迅速下降, 直至接近环境温度。因此, 连续火焰区的温度和热流密度是火焰中最高的部分, 连续火焰区的危害性相对间歇区域要大得多。
2.3 火焰辐射
化工储罐火灾对周围的影响主要与热辐射强度有关, 一般热辐射可以通过热辐射计来获取。但有研究表明, 火焰周围某位置的热辐射值与该位置材料接收到热辐射值有一定的差异。因此, 实验在储罐周围0.3、0.6、1.2m位置放置金属试样, 通过红外热像仪记录试样温度的变化近似计算出储罐火灾周围辐射场的分布规律, 实验数据及计算过程如下:
试样所在位置的热辐射强度计算, 如式 (1) 所示。
式中:Q为试样接受到的热量, kJ;Cp为定压比热容, 取值0.46kJ/ (kg·℃) ;m为试样质量, 0.35kg;DT为试样温度变化, ℃;E为试样接受的热流量密度, kW/m2;A为试样正对火焰方向的表面积 (即接受辐射的表面积) , 取0.75×10-2 m2;热辐射吸收率η=0.95。
实验测得距离储罐不同位置的试样温度随时间变化的关系, 如图9所示。
由拟合曲线 (如图9所示) , 根据式 (1) 可得出各距离处平均辐射强度, 如式 (2) 所示。
式中:EL为距离罐边沿L m处的辐射强度;kL为对应曲线的斜率。故距罐壁0.3、0.6、1.2m处平均辐射强度依次为:EL1=6.58kW/m2;EL2=2.72kW/m2;EL3=1.07kW/m2。
随着与火焰表面距离的增大, 热辐射强度逐渐衰减, 根据拟合曲线 (如图10所示) 得到辐射强度与距火焰表面的距离X的关系, 如式 (3) 所示。
根据文献[18]的公式计算距离0.3、0.6、0.9、1.2m处的热辐射值分别为:4.45、2.52、1.62、1.11kW/m2, 将经验值和实验拟合值用图形表示, 如图11所示。由图11可以看出, 在距离火源较近时, 实际拟合值要高于理论计算值, 随着距离的增加实验值与经验值趋于一致。从实验情况看, 距储罐较近位置处除受到火焰热辐射影响外还间歇受到热对流的影响, 因此造成该位置处实际热通量要大于经验计算值。
3 结论
(1) 平均火焰高度和最大火焰高度随储罐内介质液位的升高而增大, 火灾危害变大。连续区火焰高度与液位无关, 随着液位的降低, 燃烧速率变小, 间歇区火焰高度降低。
(2) 火焰温度在燃烧200s后基本稳定, 稳定燃烧阶段火焰温度在700~800℃, 气相火焰温度最高的地方在火焰根部连续火焰区附近, 液位和油层厚度对火焰温度有一定影响。液位越高, 油层越厚, 火焰温度越高。
(3) 火焰温度场的分布是一个不断变化的过程, 火焰中心线的温度分布呈现先上升后下降的规律, 温度最高处出现在罐口中心位置。
(4) 随着与火焰表面距离的增大, 入射热辐射强度逐渐衰减, 通过拟合曲线, 在无风湍流稳态燃烧时, 入射辐射强度与距火焰表面的距离近似呈指数关系, 能较好地描述距火源某位置火焰热辐射值的大小。
摘要：建立小尺度储罐火灾模拟实验平台, 研究了储罐火焰高度、火焰温度场以及火焰辐射等参数, 比较了经验模型与实验结果, 分析了产生差异的原因, 结果表明:平均火焰高度和最大火焰高度随储罐内介质液位的升高而升高, 连续区火焰高度与液位无关;液位越高, 油层越厚, 火焰温度越高;火焰温度场的分布是不断变化的, 火焰中心线的温度分布呈现先上升后下降的规律, 温度最高处出现在罐口中心位置;辐射强度与距火焰表面的距离近似呈指数关系。
油品储罐火灾爆炸事故分析与防范 篇6
1 冒罐遇明火发生爆炸火灾事故
1.1 典型事故案例
(1)1997年6月27日21时26分,某化工厂储运分厂油品车间储罐区发生特大爆炸火灾事故,造成9人死亡,39人受伤,直接经济损失1.17亿元。事故的直接原因是:卸轻柴油时,由于石脑油和轻柴油阀门处于错开错关状态,泵出的轻柴油不能卸入轻柴油B号罐,而进入了满载石脑油的A号罐,导致石脑油大量“冒顶”溢出,溢出的石脑油及其油气在扩散过程中遇到火源,产生爆炸和燃烧[1]。
(2)1993年10月21日18时15分,某炼油厂油品分厂半成品车间汽油罐区310汽油罐(10 000 m3)在进行汽油加剂循环调合时,操作工因误开了该罐泵前的另一汽油罐(311号罐)的入口阀,致使311号罐汽油通过泵打入310号罐内,高液位报警后,操作工以为是误报警,致使汽油从310号罐大量外溢,在罐区内挥发扩散,遇一民工驾驶载垃圾的拖拉机致310号罐55.5 m处引起爆燃,310号罐顶发生大火,造成重大火灾事故,2人死亡。
1.2 风险分析
事故发生的主要原因有:(1)因油罐容积较大,收油时间较长,有时要收几天时间,当达到油罐安全高度时,需要改罐,此时人员思想易麻痹,尤其发生在晚上时,操作人员不能及时发现,遇明火易发生大的爆炸火灾事故。(2)操作人员违犯劳动纪律,夜班睡岗、脱岗或注意力不集中,违犯操作纪律引起误操作或误动作,巡回检查、值班检查不认真,不能及时发现事故苗头。(3)误操作或误动作,现场出现大面积跑油时,可燃气体报警器未起到应有作用。(4)油罐的液位报警设施误报、不准、声音小或未被关注到。(5)罐区封闭化管理及防爆管理有漏洞,有违规机动车辆出入或非防爆电器设备使用,使之产生火花。
1.3 防范措施
此类事故危害大,经济损失大,人员伤亡多,社会影响极大,必须从根本上采取措施彻底避免。(1)在油罐液位将要达到安全高度时,要在该时间节点内高度关注,及时改罐操作,并实行确认制度。(2)严格岗位巡检制度,因罐区一般面积较大,巡检一次需要较长时间,要合理安排巡检路线,关注油罐运行动态,及时发现异常并处理。严格劳动纪律,严禁监控运行油罐人员不按规定夜里睡岗,罐区值班人员、调度人员要及时相互沟通、提醒。(3)进行标准化操作,有完善的确认制度,防止误操作。配备现场电视监控系统和可燃气体报警系统,认真监视异常情况。(4)保证液位显示及报警设施完好,误报警或声音小或有其它故障时要及时维修,维修过程要有预案。(5)严格罐区封闭化管理,严禁未经允许车辆随便进入,落实各种防止产生火花的措施。
2 雷击引起的油罐爆炸火灾事故
2.1 典型事故案例
(1)1989年8月12日9时55分,黄岛油库5号原油储罐(2.3万m3)遭受对地雷击,产生感应火花引爆油气,造成油罐特大火灾爆炸事故,19人死亡,100多人受伤,直接经济损失3 540万元。
(2)2006年8月7日12时18分左右,某输油站16号15万m3原油储罐遭雷击起火,起火点多达5处之多。
(3)2007年9月20日10时许,某输油分公司兰州首站储油罐区24号罐(内存2万m3~35号柴油)遭雷击起火爆炸,地面产生流淌火,罐区固定冷却系统启动泵机械损坏。
2.2 风险分析
雷击是通过电、热、机械等效应产生破坏作用。一是电效应破坏,雷击对大地放电时电流变化很大,可达到几万甚至几十万安培,产生数十万伏的冲击电压,足以烧毁电力系统的电机、变压器等设备。绝缘被击穿,电线烧断,电气短路。雷击还引起静电感应和电磁感应危害。静电感应是指雷云贴近地面时导体感应出静电荷,当雷击放电后导体感应电荷积聚在金属表面,呈现感应静电压,高达上万伏特,发生火花放电,遇到可燃气体立即燃烧爆炸。如浮顶油罐顶有感应电荷对罐壁放电,可能引起浮顶罐雷击着火,因此油罐要良好接地。电磁感应会产生火花,点燃油气形成火灾。二是热效应破坏,大电流通过导体变热能,雷击点的发热能量约为500~2 000 j,可以熔化50~200 mm3的钢。当雷击冲入油罐时会立即引起火灾爆炸事故。三是机械效应破坏,雷击时气体剧烈膨胀,使物体间隙胀大,建筑物受雷击气浪被损坏,油罐变形等。目前大型油罐大多采用外浮顶结构,采用二次密封,中间积聚可燃气体,泄漏遇雷击火灾爆炸,另外静电导地设施缺陷不能将雷击能量有效导地。
2.3 防范措施
参照中国石化《大型浮顶储罐安全设计施工、管理暂行规定》,应采取如下防范措施:
(1)防雷设施方面:大型储罐要做好防雷接地;罐体基础自然接地应与罐区接地相连,连接点不少于两处;大型储罐接地体系应采用不小于4×40 mm热镀锌扁钢;引下线宜在距离地面0.3 m至1.0 m之间装设断接卡,断接卡用2个M12的不锈钢螺栓连接并加防松垫片固定。大型储罐宜设避雷针;浮顶应与罐体做电气连接,连接线不少于两根,每根导线就选用截面积不小于50 mm2扁镀锡软铜复铰线或绝缘阻燃护套软铜复铰线。连接点同铜接线端子及2个M12的不锈钢螺栓连接加防松垫片固定,宜采用可靠的连接方式将浮盘与罐体沿罐周做均布的电气连接。与罐体相连的电气、仪表应采用金属屏蔽保护。配线金属上下两端与罐壁宜做电气连接。在相应的被保护设备处,应安装与设备耐压水平相适应的浪涌器。
(2)在储罐密封方面:大型储罐应设置二次密封装置,罐型与浮顶之间的环型密封间隙在5~10万m3时应符合200~250 mm,10万m3以上应为250~300 mm,当一次密封选用软密封时,应选择浸入液面的安装方式,二次密封应采用带油气隔膜的密封结构,其结构应能保证橡胶刮板与罐壁之间形成良好的面接触。一次密封与二次密封不应有金属突出物。一次密封的安装位置设计,应有利于最大限度地减少油气空间和形成液封。对密封原件和材料应提出详细的技术要求和安装验收技术条件。
(3)油品进出口管道,应采取防止浮盘飘移损坏密封或造成密封处泄漏的措施。
(4)做好维护与管理:一是应定期对大型储罐的一、二次密封进行检查,并对密封圈处的可燃气体进行监测,确保密封运行的安全可靠性。二是灭火作战方案应对灭火时消防水及泡沫液的使用进行合理安排。三是在每年雷雨季节前,组织专业人员对等电位和接地系统进行检查、检测和维护,必要时挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况,发现问题及时处理。四是设置消防系统、可燃气体报警系统和电视监控系统,大型储罐区的电视监控系统必须24小时监控,大型储罐区的火灾报警系统应定期进行检查,以确保运行正常。
3 静电引起的油罐爆炸火灾事故
3.1 典型事故案例
(1)2002年12月20日,根据生产安排某分公司五联合车间环烷酸装置,将罐202/B(催化汽油碱渣罐,200 m3,当时液位2.4 m)内催化汽油碱渣倒入罐V201(催化汽油碱渣罐,400 m3,当时液位3.3 m),以便生产急用。当操作工启动泵后约20 s,V201、V203相继发生爆炸并着火,罐顶飞出20 m外,罐体倾斜损坏,幸无人员伤害。事故原因为V201为上部进料方式,进料口离罐底约7.8 m(罐高9.1 m,当时液位3.3 m),液面之上存在较大的可燃气体空间,而且碱渣面上有大约400~500 mm油品,在启泵开阀的瞬间,物料喷溅产生静电火花,引爆罐内可燃气体。
(2)2005年3月3日,某石化公司炼油厂装运车间3名员工在进行污油回收作业过程中,Z-4污油罐发生爆炸,导致2人死亡。事故的主要原因为操作人员在用车载泵向污油罐倒污油时,倒油胶管出口未插入污油罐液面,喷溅卸油,导致污油与空气摩擦产生静电,引燃罐内气体,发生爆炸。
3.2 风险分析
静电引发火灾爆炸的条件是:积聚的所形成的静电场具有足够大的电场强度或电位差;放电发生在可燃混合介质中;可燃性混合物在爆炸极限内。对于一般油气混合介质,最小引燃能量为0.2 mj。在石油化工生产过程中和油料装卸作业时,物料沿着管路流动,摩擦起电,使管壁和物料分别积聚性相反的电荷,其电位可以达到很高的量值,易在金属物体的不良导电部位放电引发火花,导致燃烧和爆炸。当采用上进料方式向低液位油罐进料时,可燃液体势能撞击油层表面也可产生静电火花,引燃上部形成爆炸极限的可燃气体发生爆炸火灾事故。在向油罐中倒油时,因胶管未插入液面以下,因喷溅导致油品与空气摩擦产生静电火花,发生火灾爆炸的事故案例较多。
3.3 防范措施
(1)按照标准规范落实消除静电措施,一是可靠接地,油罐接地考虑防静电和防雷击,接地电阻保证≤100 Ω,浮顶油罐设浮顶油罐接地线,通常是铜质,单根导线截面积≥25 mm2。二是油面与大气隔离,设氮封,浮顶结构,防止爆炸性气体混合物存于罐内。三是改进工艺,采取油罐下部进料,控制流速<4.5 m/s,保证层流,避免湍流,防止飞溅。四是使用与本体电导率不同的配件。五是清除罐内不接地的金属悬浮物。六是正确操作,穿防静电服,安装消除人身带静电的设施。
(2)防静电管理方面:一是要每年检测一次油罐静电接地电阻。二是在日常巡检时检查接地是否有腐蚀断裂现象。三是控制进料速度。四是对浮顶油罐的浮顶静电导出铜线定期更换。五是严格劳保着装,严禁在规定的防爆区域内使用手机等通讯工具,操作时严禁使用非防爆工具。
4 硫化亚铁自燃引起的油罐爆炸火灾事故
4.1 典型事故案例
(1)2001年4月,某石化公司重整车间3 000 m3的立式钢制内浮顶罐在大检修期间突然冒白烟,在消防人员向罐顶打消防泡沫时,发生闪爆,并有浓烟冒出,事故原因是付油过程中硫化亚铁与空气混合自燃。
(2)2005年7月16日,某分公司焦化装置操作人员发现罐顶脱硫罐气相出口着火后将其熄灭,后发现冷焦水罐液位下降,要求外操提升液位,操作工开阀后,冷焦水罐发生闪爆,80 ℃左右的冷焦水喷出,现场两名职工被轻度烧伤。
(3)2006年3月3日,某石化公司1 600 kt/a焦化装置冷焦水罐发生闪爆,罐体从地脚螺栓脱开后飞出50 m,砸至低压配电柜电间墙上,造成配电间局部损坏,装置紧急停工。事故原因是,罐向外倒水过程中空气吸入罐内形成爆炸性混合物,硫化亚铁自燃,引起爆炸。
(4)2010年5月11时30分左右,某分公司炼油事业部储运2号罐区石脑油罐发生火灾事故,造成1台5 000 m3的油罐报废。经过调查分析,判断火灾为硫化亚铁自燃所致。
4.2 风险分析
硫化亚铁本身不是易燃物,在常温下与空气发生氧化反应,该反应是放热反应,如果反应环境中没有可燃烃类,则有可能出现烟雾,如果有可燃烃类物质,就有可能发生燃烧和爆炸。以上几起事故都是由于油品中含硫量较高,经过长时间的运行,在罐内壁、加热器和内浮盘等处产生了硫化亚铁,由于硫化亚铁具有还原性,当温度达到一定程度时,达到了爆炸、燃烧所需要的最小点火能量而引起闪爆、着火,导致了事故的发生。
一般情况下,油品储罐内壁没有防腐涂层,腐蚀生成的硫化亚铁附着在储罐内壁上。长期处于气相空间的储罐内壁腐蚀特别严重,内防腐层被腐蚀成一层较厚的,柔性很强的胶质物,付油状态时,大量空气被吸入并充满油罐的气相空间,原来浸没在浮盘下和隐藏于防腐膜内的硫化亚铁也逐渐暴露出来,并在胶质膜薄弱部位首先发生氧化,迅速发热,氧化释放的热量由于胶质膜对硫化亚铁的保护作用而不能及时扩散,温度急剧升高促进硫化亚铁氧化,进而发生自燃引起油品火灾爆炸事故。
4.3 防范措施
一是将罐体内部做防腐处理,阻止油品中的活性硫与罐体发生反应,避免硫化亚铁的生成。二是油罐尽量不在低液位运行,硫化物的低聚物密度比较大,一般沉在油罐底部,只要液位覆盖沉积物,与空气隔离,没有氧气,缺少了燃烧的条件,就不会发生自燃。三是储罐设氮封设施,降低储罐内氧含量。四是使用化学清洗剂等,清除罐底积聚的硫化亚铁。
5 用火施工作业引起的油罐爆炸火灾事故
5.1 典型事故案例
(1)2007年1月16日,某分公司承包商对污水汽提装置2台3 000 m3污水罐更换楼梯及平台板,在切割平台时将罐顶平台割穿,引爆罐内油气,导致罐顶作业的2名承包商员工1死1伤。
(2)2008年4月28日,某分公司承包商对净水车间的含油污水罐(G601号)进行增加氮风管线施工作业,开具了“二级用火作业许可证”,超出用火范围,上罐气焊切割人孔盖最后一个无法打开的生锈螺栓,发生罐内爆炸,造成1人死亡,2人受伤。
5.2 风险分析
清空而未彻底处理的油罐、含油污水罐、含硫污水原料水罐等,常被认为是空罐或水罐,忽视其重大风险,施工用火引发爆炸火灾事故。在这些含油的储罐中,只要有足够的空间,少量的轻质油品或污油在环境温度升高时挥发,极易形成爆炸性气体,当进行用火作业时,火花引起爆炸,瞬间释放能量,造成施工人员伤亡和罐体破坏。如果罐中还存有油品,则爆炸后燃烧引发火灾。对于含油污水罐的火灾爆炸风险,容易被人轻视或危害识别及分析不到位,措施不落实。施工人员多为承包商外来施工人员,安全意识及知识欠缺,如果对施工人员现场管理不到位,降低用火等级,未做环境气体化验分析,“三不用火”安全措施不落实等,就容易发生爆炸火灾事故。
5.3 防范措施
在油罐上用火作业,首先要充分进行危害识别和风险分析,要按照重大风险作业来认真对待,能不用火作业则不用火作业,非要用火作业不可的一定要制定特殊的措施,如隔离、置换、充惰性气体等,进行化验分析,排除内部形成爆炸性气体的可能。其次,严格用火作业许可证审批程序,严格措施的落实及确认,实行“一处一证一人”制度,不能随意变更用火部位,严格执行“三不用火”。第三,管理人员要向施工人员进行作业前安全交底和安全教育,落实领导干部在场带班制度,制定相应应急预案。
6与生产运行装置协调不当操作失误引发的油罐爆炸火灾事故
6.1 典型事故案例
(1)2006年1月21日上午约9时,某分公司焦化装置在开工过程中,将吸收稳定干气误操作引进罐区的粗柴油线,后进入储油罐区802号柴油罐中,该罐为10 000 m3拱顶罐,内存柴油3 000 m3,干气进入罐后,罐压力迅速升高,造成罐顶焊缝撕裂,引发大火,经过两个小时扑救,将火扑灭。
(2)2003年4月19日凌晨2时,某石化公司烯烃厂ARGG装置分馏塔操作波动,操作人员在改流程时没有按照操作规程打开稳定汽油去不合格线的阀门,而打开了粗汽油去不合格油线阀门,并且未关闭粗汽油进吸收塔的阀门,使吸收塔内1.08 MPa压力的贫气倒串,顺不合格油线进入常压储罐T311-5(容积为650 m3),导致罐严重超压,罐根部撕裂,发生爆炸、燃烧,向东移位4 m,进而引发T311-3(容积为862 m3)罐超压爆炸。经过两个多小时扑救,将火扑灭。
6.2 风险分析
油罐作为生产装置的配套储存设施,与生产装置结合十分紧密。油罐对于温度和压力有着较为严格的要求,而对于生产装置存在着不同压力、不同温度、不同轻重组分的介质,当把轻组分误操作成重组分进入罐区,或在异常情况下,为了泄压将轻组分送入装置污油罐,都会导致油罐压力迅速升高,造成冲顶冒罐或油罐撕裂,发生火灾爆炸事故。当超出油罐允许温度较高的物料误进入油罐内时,有发生自燃产生火灾爆炸事故的风险。
6.3 防范措施
在生产装置开停工的过程中,要加强生产装 置与罐区的生产协调,生产调度要合理精确指 挥。严格操作规程,在调整操作和改动流程前要执行确认制,防止因误操作引发油罐爆炸火灾事故。在生产装置处于异常情况下,严禁随意将轻质组分排入污油罐进入罐区。严格罐区工艺纪律,防止来料超温超压。加强工艺技术管理,充分考虑并实现防止高压串低压的措施。
7 结 论
为避免油品储罐发生重大火灾爆炸事故,除了要按照新的标准规范不断完善油品储罐及罐区的各种安全措施,实现油罐的本质安全外,还要加强各项安全管理,一方面要提高操作人员的安全意识及素质,严格执行工艺纪律、操作纪律、劳动纪律,防止各种误操作和失误引发的油品泄漏,防止违规操作或用火。另一方面要加强对油品罐区各种火源的管理,加强各种安全设施的检查及维护,消除事故隐患。
摘要：对石油化工企业油品储罐因冒罐、雷击、静电、硫化亚铁自燃、用火施工作业和与生产运行装置协调不当等引发的六类典型火灾爆炸事故案例进行了风险分析,提出了有效的防范措施,防止事故发生。
关键词：油品储罐,火灾,爆炸,防范措施
参考文献
液化石油气储罐泄漏火灾事故模拟 篇7
液化石油气作为现代化工企业的新型能源和重要燃料,越来越多的被应用在单位生产和居民生活中,需求量逐渐增大。为保障液化石油气的稳定供给,维持在市场中良好的经济效益和社会效益,储罐装备建设得到了迅速发展。然而由于液化石油气具有易燃易爆的特点,在储存的过程中容易发生泄漏,当遇到明火时会引起火灾,严重时出现爆炸,造成重大经济损失[1],引起严重的环境污染,事故后果非常严重。如1998年3月5日,西安煤气公司一台400m3的储罐排污阀上的法兰处发生泄漏,造成爆炸及大火事故,致13人死亡,30多人受伤[2]。因此,对液化石油气储罐泄漏火灾事故进行数值模拟,对发生事故时人员的安全具有重要意义。
2 数值模拟
本文采用FDS进行数值模拟,FDS(Fire Dynamics Simulator)是由美国国家标准技术局(NIST)开发的一种火灾动力学模拟软件,由于其准确、方便、费用较省等优点,FDS已得到国际间的广泛认可,并被大量应用于火灾动力学模拟。模拟储罐为圆柱形,通过多个长方体组合获得,半径为20m,高度为15m,模拟区域为150m×150m×50m,地面设置为inert,其它面均为open。由于人体特征高度为2m,因此在距地面上方2m处布置一列热电偶,测点间隔为2m,第一个测点距火源中心为5m,如图1。由于模拟中是否考虑外部环境会对模拟结果有一定影响[3],则环境温度设置为20℃。
3 结果与讨论
由图2可知,地面2m高处温度随着距火源距离增大而降低,并且在距火源较近处温度降低较快,距离火源越远温度降低变缓,在距离火源40m处温度逐渐趋于稳定。因此,液化石油气发生火灾时对周围环境温度影响范围较广,火源热量通过热辐射和热对流以及烟气蔓延等方式向周围释放热量,火源中心温度更是高达1000℃,此时人员要尽量与火源保持较远距离。由图3可知,地面上方2m处温度随着距火源距离增加呈指数衰减,衰减公式为通过该公式可知,在火灾发生时,可通过距着火点的距离判断人员所处地点的温度变化。
4 结语
通过对液化石油气泄漏引起的火灾事故模拟的分析可以得出,在火灾发生时,火源附近温度较高并且热量传递较远,周围人员要尽量远离火灾发生地点,避免由于高温及热辐射带来的伤害。由温度衰减公式图1 数值模拟图可以估算火灾发生时距火源不同距离处人员安全高度的温度变化,对发生火灾时人员安置的安全地点选择有重要作用。
参考文献
[1]丁扬发.液化石油气储罐泄漏的危害与防范[J].安徽消防,1994,(08):6-7.
[2]陶莉玲.液化石油气储罐泄漏火灾爆炸事故后果模拟分析[J].广州化工,2012,(13):208-210.
苯储罐火灾爆炸事故后果分析与评价 篇8
1 蒸气云爆炸事故后果分析
蒸气云爆炸是由于气体或易于挥发的液体燃料的大量快速泄漏,与周围空气混合形成覆盖很大范围的“预混云”,在某一有限制空间遇点火而导致的爆炸。蒸气云爆炸的能量通常用TNT当量描述,即将参与爆炸的可燃气体释放的能量折合为能释放相同能量的TNT炸药的量,这样,就可以利用有关TNT爆炸效应的实验数据预测蒸气云爆炸效应[2,3,4]。
应用实例:河南神马尼龙化工厂苯储罐,容积为3 000m 3,最大储存量为2 244 000kg,储存压力1.0MPa,苯的分子量为78.11,燃烧热为40 258kJ/kg。其事故后果模拟计算如下:
苯储罐最大储存时的总能量为:
蒸气云爆炸伤害半径为:
式中:C——爆炸实验常数,取决于损害等级,取值为0.03~0.4(不同取值损害程度见表1)
N——爆炸发生系数,根据荷兰应用科学院[TNO(1979)]标准[5],取10%
将表1数值代入式(1),得到爆炸的伤害半径,如表2所示。
假设储罐发生BLEVEs(沸腾液体扩展蒸气爆炸)时,储罐内充填系数为0.5,则储罐BLEVE时火球直径可达到765m,火球燃烧时间为35s。火球的热辐射效应见图1,储罐发生物理性爆炸时,释放的能量除了很少一部分消耗于容器进一步撕裂和将容器或其碎片抛出以外,大部分将转化为空气的冲击波,使周围的空气受到强烈的扰动,即空气瞬间压力变化,其破坏性具体表现在开始产生的冲击波阵面上的正向超压。显然,该事故影响范围大且事故后果严重,对工厂及其临近建筑而言将是灾难性的,也是工厂要避免发生的灾难事故。
通常认为,可燃蒸汽云即使在爆炸下限值也可能被点火,本次计算以爆炸下限值的60%为闪火边界,如图2所示。结果表明,在距离泄漏源下风向62m处,苯浓度可达到60%LEL值,在距离泄漏源下风向167m处,苯浓度可达到10%LEL值。
2 池火灾和喷射火事故后果分析
储罐隔堤面积为1 134m 2(长37.8m,宽30m),若储罐瞬间发生灾难性破坏、或储罐大尺寸液相管道断裂性长时间泄漏并点火导致液池火灾(假设有苯全部泄漏)[6],则此时,热辐射将会对周围设备构成威胁。同时,苯燃烧产物的毒物性扩散也会对周边人群、环境等造成危害。液池当量半径为:
式中:R5为液池当量半径;S为按围堤长度和宽度计算出的面积,为2 160m 2;p为圆周率。
将储罐隔堤面积代入计算可得:R5=26.2m。
火焰的高度为:
式中:h为火焰高度;R5为液池当量半径;P0为周围空气密度;g为重力加速度;m5为燃烧速度。
已知发生事故使空气温度为25℃,空气密度为P0=1.208kg/m 3,苯的燃烧速度m5=0.0459kg/m 2s,液池半径R5=26.2m,将各值代入式(3)得:
热辐射量的计算如式(4)所示:
液池燃烧时放出的总热辐射通量[7]为
式中:Q为总热辐射通量;n为效率因子,可取0.13~0.35,这里取0.30;Hc为液池燃烧热,苯的燃烧热取4.19×107J/kg;r为液池当量半径,取26.2m。
将各值代入式(4)可得:
目标入射辐射强度的计算:
假设全部辐射量由液池中心的小球面轻射出来,则距液池中心点某一距离处的入射热辐射强度为[8]:
式中:I为热辐射强度;Q为总热辐射通量;Tc为热传导系数,在物象对象理想的数据,可取值为1;x为目标点到液池中心距离。
将表3中入射通量(即热辐射强度I)各值[9]代入式(5)可求出各种火灾损失情况下的目标点到液池中的距离x值。当I=37 500W/m2、25 000W/m2、12 500W/m2、1 600W/m2时,x值分别为31.5m、38.6m、54.8m、152m。即距液池中心31.5m范围内的操作设备全部损失:人在10s内死亡的概率为1%,1min内死亡的概率为100%;以液池中心为中心,以31.5m为半径,以38.6m为外半径的环形区域内,有火焰时,木材会燃烧,人员在10s内会遭受重大烧伤,1min内的死亡概率为100%;以液池中心为中心,以38.6m为内半径,以354.8m为外半径的环形区域内,木材燃烧,塑料溶化,人员在10s内会受到1度烧伤,1min内的死亡概率为1%;距液池中心152m之外为安全区。
计算结果表明,液池火焰高度可以达到46m,火灾可能持续31min,这足以使整个储罐面临被火焰包围加热的危险,从而在数十分钟范围内诱发储罐的BLEVE爆炸;池火灾火焰热辐射后果见图3。
另外,两储罐之间距离为10m,计算表明,该储罐壁面位置点的热辐射强度为19.2kW/(sqm),见图4,参照Domino效应判定方法[10],见表4,在该条件下,将不会导致热辐射效应类型的多米诺事故效应。
若安全阀泄漏后即点火,产生喷射火火焰最长可达97m,火焰热辐射后果见图5。在距离火焰中心59m位置处,热辐射强度可达10kW/(sqm),该热辐射强度足以在60s时间内致人死亡;在距离火焰中心156m位置处,热辐射强度可达5kW/(sqm),该热辐射强度足以在60s时间内致人二度烧伤。
3 结论
(1)根据数值模拟计算:苯储罐发生泄漏事故后,爆炸伤害半径为:62.48m,124.96m,312.45m,833.2m;热辐射伤害半径为:31.5m,38.6m,54.8m,152m。围绕事故源呈环形分布。
(2)对苯储罐的火灾爆炸事故后果进行分析可得出,BLEVE火球影响范围最大且事故后果严重,对工厂及其临近建筑而言将是灾难性的,这是工厂应避免发生的灾难事故。
(3)池火和喷射火热辐射随着距离变远的衰减,衰减速度随着距离变远而变慢。
摘要：针对化工企业中苯储罐的火灾爆炸事故,根据蒸气云、池火灾、BLEVE火球、喷射火等事故模型,参照相关的伤害准则,以河南神马尼龙化工厂苯储罐为例,对火灾爆炸事故的伤害半径进行模拟计算后得出:BLEVE火球的危害性最大,应避免发生;池火和喷射火热辐射强度随着距离变远衰减,衰减速度随着距离变远而变慢。
关键词：苯,蒸气云,池火灾,BLEVE火球,喷射火,伤害半径
参考文献
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大型浮顶储罐雷击火灾事故机理分析 篇9
石油作为一种重要的战略资源,其不可再生性和国际市场的供求结构决定了大规模石油储备的重要意义。安全的石油储备体系不仅可以保证石油的连续供应,而且能最大限度地降低油价波动给社会经济带来的的影响。近年来,国家原油战略储备库、商业储备库等项目纷纷开工建设。
目前原油储备以大型浮顶储罐为主,储罐直径一般在60-100m,由于浮盘面积大,而且直接暴露于大气中,雷击概率明显增加,储罐因雷击火花放电引发的雷击储罐火灾事故连续发生[1,2,3,4]。
据SY/T6556-2003《大型地面常压储罐防火和灭火》报告,在研究有记载的各行业各类储罐107例火灾中,有65例火灾原因被确定为雷电,占总数的61%。可见雷电是引发浮盘储罐火灾的重要原因。
近年来,我国发生较大的储罐雷击着火爆炸事故20多起,造成较大的经济损失。特别是1989年8月12日,黄岛油库遭受雷击,造成5#罐起火后,引爆1-4号罐,大火燃烧了104个小时,造成19人死亡、78人受伤,5个油罐报废。2011年11月22日18时30分,大连大港集团油品码头海滨北罐区两台10万立方米原油浮顶储罐因雷击发生火灾事故,大型储罐的雷击火灾的防护越来越受到各方的重视。
雷击事故的连续发生,说明现有的大型储罐雷电防护措施存在不足,储罐在恶劣的雷暴天气条件下的长期安全运行仍面临巨大挑战,需要进一步研究和完善大型储罐的防雷技术措施。本文通过对大型浮顶储罐现有的防雷设施、运行中的油气分布以及雷击时储罐电位分布等方面进行分析研究,对大型浮顶储罐雷击火灾机理进行分析,对大型浮顶储罐防雷击安全运行具有一定的指导意义。
1 大型储罐结构及油气分布情况
1.1 储罐结构
大型浮顶储罐主要有罐体、浮盘、一二次密封装置、量油管、导静电线、排水管、转动扶梯等组成[5,6]。
浮盘是覆盖在油面上可以随油面一起升降的盘状金属物,可以大大缩小储罐的油气空间区域。浮盘的外边缘与罐壁之间有一定间距的环形间隙,此间隙是储罐油气挥发的主要渠道,为阻止油气蒸发,通常采用密封装置来减少油品的蒸发损失。目前国内外广泛使用的是“一次密封结构+二次密封结构”的密封方法。
一次密封的主要型式有软密封及机械式密封两大类种。软密封主要是在环形橡胶腔内填充海绵体或煤油等物质,填充物与浮盘、罐壁紧密接触,以达到密封效果。机械式密封主要是依靠机械式弹簧支架将一次密封油气隔膜撑开,始终与罐壁保持接触,以达到密封效果,见图1。
二次密封由防蒸发隔膜、支撑板、密封刮板、导电片及紧固连接件组成。支撑板采用1.5-2.0mm厚的镀锌板或不锈钢板制成,沿罐璧周围搭接。导静电片通过螺栓固定在支撑板上,依靠弹力与罐璧相连,见图2。
1.2 油气泄漏机理分析
储罐浮顶的油气泄漏过程实质上是储罐液面维持相平衡的动态过程。防止浮顶密封系统泄漏的关键是保持储液上方汽相空间油气浓度、温度和压力的衡定[4]。通常情况下浮顶密封引起的泄漏主要分为两类,即浮顶密封静止蒸发损耗和储罐的收、发油操作引起的油气损耗。
1.3 密封设施引起的泄漏
在外浮顶储罐的施工和运行过程中,由于操作不当或维护不利会导致密封系统失效,主要原因如下:
(1)在浮顶储罐施工过程中,罐壁的圆度、垂直度及局部凹凸度的偏差会造成机械密封性能降低。
(2)在外浮顶储罐作业过程中,浮盘的沉降运行、介质对罐壁的腐蚀等因素会导致储罐和浮顶的几何形状、尺寸的变化,也会造成密封不严。
(3)密封橡胶受阳光照射、风蚀而老化开裂,可能引起的变形造成密封膜失效,进而影响密封效果,见图3。
(4)风力、介质进出储罐等因素使浮盘在罐内产生“漂移”。
密封的失效造成二次密封内空间与大气产生连通,造成汽相空间的变化,引发持续或多次的的油气泄漏,造成更大范围的可燃气空间。由于二次密封装置不能完全阻止外界空气进入密封装置内部,因此,油气与外界空气必然在一、二次密封装置之间形成油气混合物,该区域处于爆炸危险区域的1区范围(即在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境)。
另外,若金属密封板与罐壁贴合不严,则密封板与罐壁间的少量油气也将扩散至一、二次密封装置之间,这加快了一、二次密封装置之间油气混合物的形成。
通过上述分析,可以看到在一二次密封装置之间充满了可燃气,如果在这些部位发生火花放电,火灾事故将不可避免。
2 雷击放电危险性分析
在传统的雷电防护理论中,接闪杆利用自身的高度可以将雷击点引至自身,使得被保护范围不遭受雷电直击。但是接闪杆在应用于储罐防护时存在以下四个问题。一是当接闪杆遭受雷击时,周围区域形成很强的电场分布,通过图4、图5的仿真计算结果发现距离接闪杆10m的区域电场强度可达40kV/m,周围导体上会形成感应过电压,感应过电压容易导致产生雷击二次效应危害,会造成金属间隙之间的火花放电,引燃周围油气造成火灾事故。二是当接闪杆安装在储罐上方时,避雷针接闪时,会有数百千安的雷电流流过,当储罐金属部件之间存在不可靠的电气连接时,雷电流流过储罐会造成储罐金属部件之间的放电,引发火灾事故。三是由于储罐直径很大,根据滚球法计算,现有接闪杆的保护范1围很难全面覆盖储罐,而且雷电也可以绕过接闪杆而击中被保护对象。再者,接闪杆的设置增加了储罐周围区域遭受雷击的概率,也就是通常所谓的“引雷”。这样使得雷击储罐火灾事故的风险大大提高。因此接闪杆在罐区防雷中应该谨慎使用。当储罐壁厚超过4mm时,储罐本体应可以承受雷电直击而不发生明显损坏,故不应装设接闪杆。
储罐雷击火灾事故的点火源是大型浮顶储罐在雷击时,各金属附件之间的火花放电,储罐遭受雷击主要有以下几种形式:
(1)雷电直击储罐罐顶。由于储罐一般高度约20多米,罐顶位置易遭受雷电直击。雷击后,雷电流将通过罐壁、浮盘等通道对地泄放。
(2)雷电直击浮盘。根据滚球法计算,储罐浮盘有较大的区域不在罐顶的保护范围内,尤其是当储罐处于高液位时,大部分浮盘区域都可能遭受雷电直击。雷击发生后,雷电流将通过浮盘、浮盘与罐壁的通路、罐壁对地泄放雷电流。
(3)雷电击中储罐附近的高塔或避雷针等较高建筑物上或雷电感应。当雷云作用在储罐周围时,储罐上会感应大量与雷云电荷极性相反的电荷,当雷电击中储罐附近的高塔或避雷针等较高建筑物上或雷云之间放电时,储罐上的电荷就会失去束缚泄放到大地。
上述三种雷击方式中(2)是最为危险的,当雷击储罐时,雷电流将通过储罐各条泄流通道进行雷电流泄放,浮盘与罐璧相连的通道主要包括导静电线、二次密封的导电片、滑动扶梯、机械密封金属件、刮蜡器等。
IEC62305-3:2006《雷电防护 第3部分:建筑物的物理损坏和生命危险》中提到作为雷电流的泄放通道应该具备连续的电气连接,也就是说连接应通过钎接、焊接、夹接、弯折、螺栓连接等方式连接。而在二次密封的导电片则是靠外界的弹力进行贴合的,并不是连续的电气连接,因此在雷电流流过时存在产生火花放电的可能。通过试验表明,雷电流通过导电片时,电流只需要达到几百安培就可能引起火花放电[7,8,9,10,11,12,13,14,15]。
3 储罐雷击火灾机理
二次密封所处位置存在燃爆油气空间,如果雷电流泄放的过程中在这个位置发生打火现象就极可能引起爆炸,引发密封圈火灾事故。
通过对近几年国内发生的连续多起雷击着火事故进行分析,发现发生雷击火灾事故的储罐均是密封圈火灾,储罐着火点的位置都在密封圈处,均有多处燃爆点。
另外发生事故的储罐一次密封均采用机械式密封,剪刀机构的活动轴部位及密封靴板与罐壁接触的边缘之间容易形成放电间隙。
雷击储罐时,雷电流或感应电压造成储罐导电片或机械密封金属连接件之间形成火花放电,形成点火源。由于密封设施密封效果不严,造成空气进入二次密封内部,与油气进行混合,达到爆炸下限,形成大范围的混合气空间。如果密封泄漏严重时,在一二次密封之间、二次密封内部、甚至二次密封上部空间都会形成燃爆混合气空间。
当雷击火花遇上可燃气空间时,发生闪爆,造成密封设施部分区域的完全损坏,使得油面直接暴露在空气中,油气蒸发加速,造成大量蒸气与空气充分混合,形成更多的可燃气,形成局部燃烧,如果不能及时扑灭,装在容器中的可燃液体局部受热后,以对流的传热方式使整个液体温度升高,蒸发速度加快,压力增大,甚至使容器爆裂或蒸气溢出,遇到火源而发生燃烧或爆炸。
4 储罐雷击防护建议
为了彻底解决浮顶储罐浮顶与罐壁在油气空间中的放电问题,开展了大量的试验分析、仿真计算,获得了大量宝贵的关键数据,提出了大型浮顶储罐雷电防护的成套防护措施,主要措施有:
(1)取消二次密封上的导电片,用其它等电位连接方式替代
目前浮顶储罐浮顶与罐壁之间等电位连接设施包括:导电片、扶梯侧2根导静电线。导静电线长达20多米,在泄放雷电流时由于导线的趋肤效应使电感瞬时增大,同时使浮顶与罐壁之间产生较大的电位差,如果密封圈处有放电间隙存在,就有可能引发火灾。
浮顶与罐壁之间每隔3m安装一个导电片,当储罐在遭受雷击时,导电片成为浮顶储罐浮顶与罐壁之间雷电流的主要泄放通道。储罐在实际运行过程中,往往导电片不能与罐壁之间贴合紧密,作为浮顶与罐壁之间良好的电气通路,反而与罐壁之间易形成放电间隙,雷击时能产生火花放电,成为浮顶储罐的主要点火源之一。
取消导电片后带来的最大问题就是仅靠2根导静电线泄放雷电流时,使浮顶与罐壁之间的电位差数量级的增大,能使储罐上一定大小的间隙击穿放电。所以需要寻找一种浮顶与罐壁之间可靠的等电位连接方式替代它,同时使浮顶与罐壁之间的电位差有效降低。浮顶与罐壁之间最可靠的电气连接方式就是通过导线连接,目前储罐上使用的可伸缩式接地装置,可以实现浮顶与罐壁之间最短的导线连接。
(2)一次密封是机械密封更换为软密封
浮顶储罐一次密封型式包括:机械密封和软密封。多年的运行经验表明机械密封结构抗雷击能力差。软密封型式属于一种弹性填充式密封,利用软泡沫塑料块的弹性压紧罐壁,达到密封要求,既消除了油气空间,又避免了间隙放电的可能,因此建议一次密封采用软密封型式。
(3)量油孔、导向柱等设施与浮顶电气绝缘
量油孔、导向柱等设施可以采用与浮顶电气绝缘的方式避免它们之间形成放电间隙。
(4)储罐各金属附件之间加强等电位连接,消除有可能产生放电的空气间隙。
(5)加强日常管理及检测工作。雷雨季节重点检查一二次密封之间的油气空间,每年定期检测防雷实施的完好性和可靠性[16]。
摘要：近年来,大型浮顶储罐多次发生雷击火灾事故,严重影响了石化企业的安全运行。通过对大型浮顶储罐密封结构进行剖析,分析储罐油气泄漏规律及密封设施运行中存在的问题,提出储罐运行中可燃气分布规律。结合储罐雷击形式及火花放电危害的研究,提出了大型浮顶储罐雷击火灾事故机理,认为导静电片、机械密封是雷击火灾的主要点火源,密封设施的失效是造成可燃气积聚的主要原因,并提出防护建议,为大型浮顶储罐防雷击安全运行提供了一定的指导意义。