唐源宋 劉貴杰 畢少峰

(中國海洋大學工程學院,山東青島 266100)

典型石油庫危險有害因素分析

唐源宋 劉貴杰 畢少峰

(中國海洋大學工程學院,山東青島 266100)

目前,國內普遍采用的成品油儲運方式,多采用海運、公路或者管道來油,石油庫內浮頂罐儲存、周轉,并采用自動控制、定量計量等工藝,使油庫的儲運過程具有方便操作管理、節(jié)省投資等優(yōu)點。我國目前已建成數百座此類的成品油庫。因此,該類成品油庫從設計到施工,運行及維護等的經驗都已非常成熟。工藝的經濟性、安全性、可操作性都受到了廣大的成品油儲存企業(yè)的認可。但是由于成品油本身的易燃、易爆特點,且石油庫儲存量大,發(fā)生事故危害較大,因此石油庫的安全生產不容忽視。下文就儲存汽油、柴油等成品油的典型石油庫的危險有害因素分析進行討論。

石油庫 安全 火災 泄漏

1 石油庫物料的火災、爆炸危險性

石油庫涉及的火災、爆炸危險物料為庫內儲存的油品:汽油、柴油。汽油列入《危險化學品名錄》(2002版);危險物料的火災、爆炸危險特性與分類見表1。

1.1 油品的易燃、易爆性

油品揮發(fā)出來的蒸氣與空氣混合,濃度達到爆炸極限時,遇點火源,會發(fā)生爆炸。由于油品蒸氣具有燃燒和爆炸性,因此在生產操作過程中,應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,預防火災、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爆炸的重要因素。油庫儲存油品都是蒸氣壓較大的液體,它們易產生能引起燃燒所需要的最低限度的蒸氣量,蒸氣壓越大,其危險性也越大。另外,溫度對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,如儲罐、槽車等,應有足夠的強度,以防止容器脹裂。

1.3 油品易積聚靜電

油庫儲存的油品都具有易積聚靜電荷的特點,在油品儲運和生產過程中,其靜電的產生和積聚危險性的大小與管道內壁粗糙度、流速、運送距離以及儲運設備的導電性能等諸多因素有關。靜電放電是導致火災爆炸事故的一個重要原因。

1.4 油品的易擴散、流淌性

油庫儲存的油品的粘度一般較小,容易流淌擴散。同時,由于其滲透、浸潤和毛細管引力等作用而擴大其表面積,使蒸發(fā)速度加快,并向四周迅速擴散和揮發(fā),與空氣混合,遇火源會發(fā)生火災爆炸事故。

1.5 油品的受熱易膨脹性

油品受熱后,溫度升高,體積膨脹,若容器灌裝過滿,管道輸油后不及時排空而又無泄壓裝置,會導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,容器內有可能出現負壓,使儲罐受力變形。

2 工藝過程危險因素分析

罐區(qū)作業(yè)過程包括油品儲存、倒罐、脫水及轉輸等,根據對油庫事故的調查和統計,火災爆炸、泄漏跑油是油庫的主要風險,其中泄漏跑油發(fā)生頻次較高,而火災、爆炸造成的事故損失較大。

2.1 火災爆炸

項目的油品儲罐儲存大量易燃、可燃介質,因此油罐發(fā)生火災時一般火勢猛烈,火焰溫度高,輻射熱強,燃燒和爆炸往往交替進行,儲罐遭到破壞,油品可能外溢漫流擴散燃燒。

2.1.1 油罐火災、爆炸的危險特點

(1)未排凈可燃氣體的空罐在遇明火或高熱時油罐內油氣發(fā)生爆炸,把罐頂或整個油罐破壞。這種情況一般只發(fā)生爆炸,通常發(fā)生在油罐清洗、通風和動火補焊以及防腐過程。

表1 火災、爆炸危險特性與分類表

(2)一個油罐著火后引起周圍多個油罐的連鎖爆炸、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。若著火罐嚴重變形或罐體開裂,油料四處漫流燃燒,也可擴大火災范圍。

2.1.2 油罐火災、爆炸的原因

引起油罐火災、爆炸事故的點火源種類多,包括電氣火花、雷電、靜電、其它高能產生的火花、機動車尾氣火花等各類明火。

(1)在油品儲運中發(fā)生泄漏的危險性較高,主要有冒罐跑油,脫水跑油,設備、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發(fā)生火災、嚴重時會引發(fā)爆炸。

(2)雷擊引發(fā)火災、爆炸。若油罐或油庫內的建筑物防雷設施有缺陷或雷電來勢過猛,則會引起油罐著火、爆炸。

(3)電氣老化、絕緣破損、短路、超負荷用電、過載、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。

(4)油品在儲運過程中因流動、噴射、過濾會產生靜電聚積。油罐靜電消除裝置如果不能滿足工藝要求或失靈,當靜電聚積到一定程度,就會產生放電火花,點燃燃燒性混合氣體而發(fā)生火災、爆炸。靜電危害雖然在瞬間完成,但往往使某一場所甚至整個油庫的安全受到威脅。

(5)儲罐檢修、改造時焊接火焰和火星是著火爆炸事故發(fā)生的導火索。

(6)如果安全管理不嚴,機動車違章進入庫區(qū),尾氣火花也可能引發(fā)事故。

2.2 泄漏跑油

泄漏跑油也是火災爆炸發(fā)生的一個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,如果油罐液位控制儀表失靈導致誤操作都可能發(fā)生冒頂跑油事故。

(2)油罐脫水過程。油罐脫水操作失誤或切水時脫離崗位都會發(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、閥門泄漏導致跑油。管線、閥門也是跑油事故的高發(fā)區(qū)。在使用運行過程中,由于物料的作用,運行時的振動,運行時壓力等各方面的影響,會導致管道附屬元件出現泄漏而發(fā)生跑油事故。

總之,油品的儲存、倒罐、脫水的任何一個環(huán)節(jié)如果處理不當都存在泄漏、跑油的危險,從而引發(fā)火災爆炸。

3 儲罐危險性分析儲罐是油庫的核心設備,在儲罐選材、焊接以及維護和管理過程中如果出現問題,會造成油罐的破壞。

3.1 儲罐吸癟、翹底、脹裂

油罐的呼吸閥失靈或呼吸管路堵塞等造成罐內真空度過大會引起儲罐吸癟,吸癟事故通常發(fā)生在儲罐驗收、發(fā)油、空罐閑置和氣溫驟降等時候,吸癟部位多發(fā)生在油罐的頂部,輕則引起儲罐的變形,重則引起油罐嚴重凹癟,不能繼續(xù)使用,影響油庫的正常生產,并造成巨大的財產損失。

儲罐內正壓超過儲罐所能承受的壓力會引起儲罐翹底、脹裂。儲罐超壓通常發(fā)生在收油及試壓過程中,另外在儲存過程中油料的熱膨脹以及油料的蒸發(fā)也會造成儲罐超壓。油罐脹裂事故發(fā)生雖然較少,但一旦脹裂會造成油品的大量泄漏,處理不當甚至會引起火災、爆炸事故。

3.2 油罐滲漏

油罐滲漏是儲罐較為常見的破壞形式。儲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,對儲罐防腐很不利,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。裂紋不僅破壞儲罐的嚴密性,而且裂紋擴張會引起油罐的破壞。產生裂紋的原因有焊接熱應力、應力集中、焊接缺陷、儲罐基礎不均勻沉降、收發(fā)油速度過快引起儲罐超壓或真空度過大等。

砂眼一般由于鋼板質量不合格、焊接時用潮濕焊條或焊接技術不高以致焊縫產生氣泡而形成。

腐蝕穿孔通常發(fā)生在罐底和罐頂,其中以罐底出現的機會最多。

3.3 浮頂罐“沉船”事故

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

(1)施工質量問題:浮盤在施工過程中如果焊接不良、金屬出現裂紋和腐蝕導致浮頂破裂、滲漏、主柱歪斜等會造成浮盤沉沒。

(2)操作問題:在操作時進油高度超高,浮盤超過高液位運行會頂住消防泡沫發(fā)生器、直梯等器件造成卡盤。繼續(xù)進油,油品會從密封膠帶與罐壁間隙以及浮盤上的自動呼吸閥溢流到浮盤上,使之下沉,造成“沉船”。

浮盤位于低液位時自動呼吸閥打開,油氣會溢到浮盤上部空間,油氣聚積達到爆炸極限遇點火源可能引起火災、爆炸。儲罐重新進油時,由于油料進罐時形成渦流,會對浮盤產生強烈的沖擊,使之扭轉,嚴重的可使浮盤和導向管變形或損傷,長期下去可導致卡盤、“沉船”事故。

(3)浮盤的設計、結構不合理,浮艙密封性不良也可引起沉船事故。

[1]顧祥柏.石油化工安全分析方法及應用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2001.

[2]謝進伸,于惠源.“改進的層次分析法”在事故分析中的應用[J].工業(yè)安全與防塵,1994,2:24～27:14.

[3]于賢福,楊藝.模糊綜合評價在油庫安全中的應用[J].工業(yè)安全與防塵,2000.20(5):37～39.

[4]劉普寅,吳孟達.模糊理論及其應用[M].長沙:國防科技大學出版杜,1998:194～200.

[5]蘇欣,黃坤,范小霞,等.改進層次分析法和綜合評判在油庫安全評價中的應用.石油工程建設(待刊).

[6]黃坤,宋歡歡,林輝,等.數字化油庫建設探討.天然氣與石油.中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司.