倪剛 葉繼紅 郭建 陳志鵬

摘 要：近年來我國大型原油儲(chǔ)罐發(fā)展迅速，數(shù)量不斷增加，然而其危險(xiǎn)性仍不容忽視。本文基于前人對(duì)大型原油儲(chǔ)罐危險(xiǎn)性研究成果，首先選取某一大型原油儲(chǔ)罐，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)采用DNV Phast軟件對(duì)其進(jìn)行火災(zāi)、爆炸模擬事對(duì)大型石油儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的防控措施。

關(guān)鍵詞：原油儲(chǔ)罐；危險(xiǎn)性分析；Phast軟件；防控措施；

中圖分類號(hào)：U656.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2016）08-0030-02

近年來，隨著國家工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對(duì)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(chǔ)備基地。尤其是在大型碼頭或港口，由于其獨(dú)有的地理交通條件，這些地方是我國進(jìn)行石油的接收、儲(chǔ)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(xiǎn)性的物質(zhì)且碼頭庫區(qū)原油儲(chǔ)罐眾多，占地面積大，儲(chǔ)量巨大，一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，對(duì)社會(huì)和人民的生命財(cái)產(chǎn)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(duì)其進(jìn)行研究。

2008年葛曉霞等人對(duì)大型石油儲(chǔ)存設(shè)備的火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性進(jìn)行了分析，利用魚排圖總結(jié)出了大型石油儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)、維護(hù)、管理等方面應(yīng)該需要注意的問題。偶國富等人分析某大型原油儲(chǔ)罐雷擊著火的事故致因并詳細(xì)地進(jìn)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(duì)大型原油儲(chǔ)罐危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，利用AHP -模糊綜合評(píng)價(jià)的方法構(gòu)建了大型原油罐區(qū)安全評(píng)價(jià)體系，對(duì)大型原油儲(chǔ)罐進(jìn)行完整性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。劉晅亞等人對(duì)我國的大型石油儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)進(jìn)行了危險(xiǎn)性分析，提出了基于風(fēng)險(xiǎn)分析火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)警技術(shù)，構(gòu)建了罐區(qū)火災(zāi)征兆監(jiān)測(cè)預(yù)警與應(yīng)急的火災(zāi)防控技術(shù)體系。李慶功等人采用火災(zāi)模擬軟件FDS對(duì)其池火災(zāi)事故進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)模擬取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。

2014年任常興對(duì)火災(zāi)場(chǎng)景及風(fēng)險(xiǎn)影響因素進(jìn)行分析，接著分析初期火災(zāi)場(chǎng)景升級(jí)影響因素，并提出罐區(qū)火災(zāi)事故現(xiàn)實(shí)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估框架、確定方法及防范框架，最后給出相應(yīng)的基于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的防范對(duì)策。

2015年許學(xué)瑞等人分析原油庫區(qū)事故多米諾效應(yīng)，接著對(duì)防火堤內(nèi)池火災(zāi)進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并用矩陣的方法建立了儲(chǔ)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(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

本文基于以上研究結(jié)果，選取某一大型原油儲(chǔ)罐，運(yùn)用DNV Phast軟件對(duì)其進(jìn)行危險(xiǎn)性模擬，并基于模擬結(jié)果提出防控措施。

1 危險(xiǎn)性分析

1.1 模型選取

選取某國家石油儲(chǔ)備基地的一座10萬噸的油罐進(jìn)行火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析。10萬噸罐高21.8m，直徑80m，設(shè)計(jì)壓力為常壓，設(shè)計(jì)溫度-15℃，實(shí)際底部管道絕對(duì)壓力2.71bar，實(shí)際儲(chǔ)物溫度平均40℃。板厚最薄12mm，材質(zhì)Q235-A，有防火堤。

原油由不同的碳?xì)浠衔锘旌辖M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(zhì)原油，其重要成分摩爾組分如下：

1.2 火災(zāi)、爆炸分析

具體模型參數(shù)選擇，罐體10萬m3，操作溫度40℃，絕對(duì)壓2.71bar，選擇泄漏導(dǎo)致火災(zāi)爆炸模式，泄漏口徑25mm（于罐體底部1m），穩(wěn)定泄漏3600s，大氣穩(wěn)定度F，風(fēng)速1.5m/s。罐體位于整個(gè)坐標(biāo)中心點(diǎn)，防火堤采用混凝土模型，高0.8m。室外平坦地面擴(kuò)散，爆炸采用TNT當(dāng)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為（30s）：37.5kw/m2死亡，12.5 kw/m2重傷，4kw/m2輕傷。經(jīng)模擬結(jié)果如下：

爆炸對(duì)人、機(jī)、境的損害主要體現(xiàn)在其爆炸沖擊波上，其中爆炸超壓研究意義重大。該軟件對(duì)超壓的模擬原理是在油氣擴(kuò)散時(shí)處于爆炸極限區(qū)域的油氣先進(jìn)行爆炸，然后引起一系列燃燒爆炸反應(yīng)。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(diǎn)下風(fēng)向爆炸超壓分布規(guī)律相似，于20米位置左右達(dá)到最大超壓值1MPa左右。因此，應(yīng)急處置人員及易碎裝置應(yīng)當(dāng)避免在距離罐體20m的位置上。

1.3 大型原油儲(chǔ)罐主要事故形式分析

針對(duì)大型原油儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其主要的危險(xiǎn)可分為儲(chǔ)罐密封圈火災(zāi)、管壁腐蝕、浮盤沉船、儲(chǔ)罐全面積火災(zāi)以及其他危險(xiǎn)。

2 碼頭庫區(qū)大型原油儲(chǔ)罐防控措施

（1）儲(chǔ)罐工藝設(shè)備改進(jìn)和完善。在雷電、暴雨、高溫等惡劣天氣頻繁發(fā)生的地區(qū)，應(yīng)對(duì)儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的改進(jìn)和完善，采用軟密封結(jié)構(gòu)，增加和改進(jìn)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(shè)施設(shè)備。應(yīng)定期地檢查消防設(shè)施，確保沒有失效。應(yīng)加大投入力度，引進(jìn)先進(jìn)新型高效的泡沫滅火系統(tǒng)，并儲(chǔ)存足夠多的泡沫原液以備不時(shí)之需。定期檢查罐體浮盤及其附件的完好情況，測(cè)定罐基礎(chǔ)的沉降情況，定期對(duì)罐體進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)及修理。

（3）改進(jìn)原油儲(chǔ)罐的防腐技術(shù)。適當(dāng)?shù)卦黾庸薇诟g較嚴(yán)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(chǔ)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(zhì)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(duì)員工的安全教育和加強(qiáng)員工的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，提高員工的操作水平，增強(qiáng)員工的職業(yè)道德素質(zhì)等措施來提高工作人員的素質(zhì)，才能有效地減少由于人員操作失誤導(dǎo)致的安全事故。

3 結(jié)論

針對(duì)目前大型原油儲(chǔ)罐利用Phast火災(zāi)爆炸模擬軟件研究了火災(zāi)爆炸特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)于密封圈火災(zāi)、全面積火災(zāi)、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(chǔ)上提出了大型原油儲(chǔ)罐重點(diǎn)應(yīng)該加強(qiáng)的4點(diǎn)安全對(duì)策措施，為碼頭庫區(qū)大型原油儲(chǔ)罐的安全管理提供了一些科學(xué)性的建議。

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