楊孫建楓 馬 成 金家樂 陶 剛

南京工業(yè)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院

大型石油庫火災(zāi)成因分析及預(yù)防策略

南京工業(yè)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院

油庫儲油罐儲存的油品均屬甲乙類火災(zāi)危險性油，故具有易燃、易爆性。同時存儲量大，一旦發(fā)生事故，其后果將會非常嚴重。從系統(tǒng)安全的角度分析儲油罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的因素，建立魚刺圖，從而提出相應(yīng)措施，以減少和防止油庫區(qū)的火災(zāi)爆炸事故。

油庫；魚刺圖；火災(zāi)爆炸；本質(zhì)化安全；預(yù)防措施

自改革開放以來，我國的經(jīng)濟發(fā)展十分迅猛，使得石油及石化工業(yè)的發(fā)展也都極為迅速。儲油罐作為儲存油品的重要容器，也是罐組的主要設(shè)備之一。目前，油罐的存儲依然存在著很多的安全性問題，因為油品一般容易揮發(fā)和流失，很是容易發(fā)生火災(zāi)和爆炸。

石油庫火災(zāi)爆炸危險特點：第一，往往火勢猛烈，燃燒面積大，火場會形成濃煙、烈火等特征，而且油罐設(shè)備一旦發(fā)生破損，油罐火災(zāi)就會因油的流動而變?yōu)榱魈驶穑沟没鹪吹拿娣e急劇地由原來的油罐面積擴展至整個防火堤都著火。第二，燃燒溫度很高，持續(xù)時間較長，產(chǎn)生大量熱輻射，爆炸危險性極大。油罐火災(zāi)其中心火焰的溫度一般在1050℃～1400℃，罐壁溫度在1000℃以上。第三，易形成沸溢、噴濺以及二次火災(zāi)爆炸。重質(zhì)油具有熱波特性，原油黏度較大，且都含有一定的水分。熱波向液體深層運動時，由于熱波溫度遠高于水的沸點，所以極易發(fā)生沸溢和噴濺[1]。

近30年來，國內(nèi)外由于各種原因?qū)е掠蛶彀l(fā)生了火災(zāi)爆炸，這些事故嚴重威脅人類的生命與健康，同時造成了嚴重的經(jīng)濟損失、環(huán)境污染和社會影響。典型案例如下：

（1）1993年10月21日13時許，金陵石化公司煉油廠發(fā)生了一起特大儲油罐爆炸起火事故。事故由于其當班工人誤開關(guān)閥門，并且在計算機示警后未進行現(xiàn)場核查，從而致使油罐內(nèi)儲存的汽油泄漏后揮發(fā)，與空氣混合形成爆炸性氣體，被途經(jīng)拖拉機排氣管排出的火星點燃后發(fā)生起火爆炸，大火在消防人員全力撲救17小時后才被撲滅，此次事故造成2人死亡，直接經(jīng)濟損失約39萬元[2]。

（2）2005年12月11日，英國邦斯菲爾德油庫發(fā)生一起特別重大火災(zāi)爆炸事故。事故起因是其罐區(qū)內(nèi)一油罐在接收汽油時，儲罐的自動測量系統(tǒng)失靈，致使進油閥門未能在儲罐裝滿后自動關(guān)閉，油品冒頂泄漏，在空氣中迅速蒸發(fā)形成蒸汽云，然后被一輛有油罐車排氣管噴出的火星點燃，從而引發(fā)了油罐庫區(qū)的連環(huán)爆炸。事故造成43人受傷，直接經(jīng)濟損失2.5億英鎊，是歐洲歷史上最大的火災(zāi)爆炸事故[3]。

（3）2009年10月23日，美國加勒比石油公司油庫發(fā)生火災(zāi)爆炸，事發(fā)時一艘油輪正在進行卸油作業(yè)，但儲罐區(qū)內(nèi)一巨型地上儲油罐發(fā)生溢流，泄漏出的汽油遇熱急劇霧化，與空氣混合形成蒸汽云，在污水處理區(qū)被火星點燃進而發(fā)生爆炸。此次爆炸及二次爆炸導(dǎo)致17個儲罐、現(xiàn)場及周圍多臺設(shè)備損壞，3人受輕傷，大火持續(xù)燃燒約60h[4]。

（4）2016年4月22日，泰州靖江德橋倉儲有限公司組織承包商在交換泵房進行管道焊接作業(yè)時，違規(guī)動火作業(yè)，使得一處管道起火，引燃5000m3汽油罐呼吸閥，火勢影響到旁邊儲罐區(qū)的罐體并發(fā)生燃燒，形成燃燒面積約2000m2的池火，期間發(fā)生多次爆炸，大火持續(xù)16h，造成了一名消防隊員的犧牲，以及重大的經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響。

1 石油庫火災(zāi)原因分析

海因里希事故致因理論告訴我們，事故的因果連鎖過程有如下五個因素：遺傳及社會環(huán)境、人的缺點或事物、人的不安全行為或物的不安全狀態(tài)、事故、傷害[5]。通過規(guī)范人的不安全行為或者消除物的不安全狀態(tài)都能最有效防止事故的發(fā)生。

有很多因素造成了人的不安全行為。首先，從思想上，油庫的操作和管理人員安全意識薄弱，自身的素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平不是太高。大意穿帶有鐵釘?shù)男M入油罐區(qū)；忘穿防靜電服；誤帶火種（如打火機等）進入油罐區(qū)；未使用防爆電器設(shè)備等。其次，在作業(yè)時，未切實履行相關(guān)的操作規(guī)范，責(zé)任心不強，為了盡快完成作業(yè)，常常是憑著以往的經(jīng)驗，盲目自信，對作業(yè)過程過于樂觀，更有甚者直接就是強干蠻干。最后，在沒有監(jiān)護人和《動火作業(yè)許可證》的情形下在罐區(qū)違規(guī)進行動火作業(yè)，進而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

物的不安全狀態(tài)主要包括兩方面，一是油品，二是儲罐本身及其周圍設(shè)施。首先，油品方面。油庫儲存的原油、成品油（如汽油）等，均屬甲乙類火災(zāi)危險性物品而且儲量還很大。油品具有腐蝕性，罐壁和罐底鋼板會受到腐蝕，出現(xiàn)滲油漏油現(xiàn)象。此外，儲罐內(nèi)部不可能完全充滿油品，都會留有一定的空間，而這個空間往往可能充滿油蒸氣和空氣的混合物,一旦達到燃燒爆炸極限的條件，遇到點火源時，就可能發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

其次，儲罐本體方面。從儲罐的整個生命周期來看，設(shè)計，制造，安裝，運行，維護保養(yǎng)等方面，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，都會造成事故的發(fā)生。設(shè)計是否契合油罐設(shè)計規(guī)范，設(shè)計圖紙和參數(shù)是否合理；制造過程中對儲罐材料的選擇，鑄造鍛造缺陷，出現(xiàn)裂紋，半成品的焊接不當?shù)?；安裝時，焊接施工方法不當，導(dǎo)致焊接不牢，有的地方會出現(xiàn)應(yīng)力集中等；運行是否遵守操作規(guī)范，日常是否進行巡視檢查（包括儀表等）；有沒有定期進行維護保養(yǎng)；在進行隱患排查時，如果發(fā)現(xiàn)問題，是否處置得當。

最后，儲罐周圍的設(shè)施。如防火堤，是否按著《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》來建設(shè)，這類安全設(shè)施是否符合“三同時”建設(shè)，即新建、改建、擴建工程的勞動安全衛(wèi)生設(shè)施必須與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入生產(chǎn)和使用[6]。

當然還有其他因素造成庫區(qū)火災(zāi)：比如環(huán)境因素，環(huán)境因素可分為地理和自然環(huán)境。地理環(huán)境主要考慮油庫所處位置的經(jīng)緯度、土層結(jié)構(gòu)、水文走向等地形，以及溫度、濕度、季風(fēng)等氣候特征[7]。自然環(huán)境主要是指自然災(zāi)害，如地震，雷電等。

管理因素：無論安全管理制度有多嚴格，人的安全素質(zhì)有多高，都不可避免的存在人為失誤的可能性。為了提高整個系統(tǒng)的安全性，有必要對其壽命周期和整個的子系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)進行研究分析，識別潛在的危險并作出定性定量的評價，提出控制或消除危險的有效措施，降低系統(tǒng)的風(fēng)險，確保系統(tǒng)安全。人不可避免的存在失誤，但是依舊要完善人員培訓(xùn)制度、交接班制度、人員變更管理制度等，并采取相應(yīng)的有效措施，這樣既能提高系統(tǒng)的安全性，也能夠降低對人的約束和限制，最后使系統(tǒng)真正的達到本質(zhì)化安全。事故成因，如下圖。

2 儲油罐火災(zāi)的防范措施

2.1 增強儲罐本身結(jié)構(gòu)與材料的安全設(shè)計

儲油罐自身的設(shè)計要合理以充分承受操作條件的結(jié)構(gòu)強度。另外，還需例如在儲罐的底部應(yīng)設(shè)一個集水槽，這樣可以將儲罐內(nèi)的積水從集水槽處排出；大型儲罐的基礎(chǔ)是有撓性的，在使用過程中可能會有比較大的沉降，所以和儲罐管口相接的管道應(yīng)該用波紋管來連接；為了防止突發(fā)油罐火災(zāi)，從而可以迅速啟動消防措施，需設(shè)置相應(yīng)的化學(xué)泡沫滅火系統(tǒng)；在制造過程中，選材要合理，對焊接、組裝等方面層層進行質(zhì)量把關(guān)。在使用過程中，定期對罐組進行隱患排查，做到早發(fā)現(xiàn)，早解決，及時消除設(shè)備缺陷。

圖 事故成因魚刺圖

2.2 增強儲存和運輸過程中的安全管理

原油在輸、卸過程中存在很多安全管理的漏洞，儲罐充裝程序，故障記錄不當，違章作業(yè)，大量充裝造成溢流，在輸送原油的過程中，若長時間大量加入脫硫劑，易導(dǎo)致管道破裂，從而產(chǎn)生爆炸引起火災(zāi)。需要進一步提高罐組的安全生產(chǎn)監(jiān)測，可以采用先進的儲油罐計量系統(tǒng)，為防止儲油罐溢流，需要在罐的上部安裝高—高液位報警儀，運用網(wǎng)絡(luò)加強遠程監(jiān)控。從而進一步對罐組進行主動監(jiān)控，使罐組的儲運生產(chǎn)過程達到本質(zhì)化安全[8]。

2.3 制定合理有效的火災(zāi)搶險應(yīng)急救援預(yù)案

原油泄漏直接燃燒會產(chǎn)生大量有毒有害的氣體，如一氧化碳、三氧化硫、二氧化硫、氮氧化合物等，與此同時還會產(chǎn)生大量高溫?zé)焿m。罐組應(yīng)急救援預(yù)案的重點要放在儲罐泄漏和事故的前期，以及蒸氣云爆炸、多個儲罐著火等其他特別情形。火災(zāi)事故現(xiàn)場或搶險救援事故現(xiàn)場通常比較多樣化、復(fù)雜化，預(yù)案的設(shè)想常常與事故的現(xiàn)實場景有相當大的差距。因此，需要制定多個假設(shè)預(yù)案，多做幾套方案，在平常也要加強演練。

3 結(jié)束語

如今，石油庫規(guī)模越來越大，產(chǎn)品種類日益增多，火災(zāi)危險性也增大，稍微疏忽就有可能發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。因此, 要確保石油庫的安全生產(chǎn)，必須從生產(chǎn)工藝操作、設(shè)備使用的維護保養(yǎng)、各種制度的管理來進行規(guī)范，從而達到本質(zhì)化安全。另外，油庫員工都要熟練掌握應(yīng)急事故的處理并定期進行演練，使事故的災(zāi)害損失減少到最小程度。

[1] 劉國.大型石油化工儲罐火災(zāi)的處置措施[J].現(xiàn)代職業(yè)安全,2014,(8)：64-67

[2] 周洋.《油氣罐區(qū)防火防爆十條規(guī)定》解讀[J].湖南安全與防災(zāi),2015,(10)：30-32

[3] 朗需慶，劉全楨.英國邦斯菲爾德油庫火災(zāi)爆炸事故引發(fā)的思考[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2009,25(6)：44-48

[4] 王夢蓉.美國加勒比石油公司儲罐火災(zāi)爆炸事故[J].現(xiàn)代職業(yè)安全,2016,(1)：94-98

[5] 趙立祥,劉婷婷.海因里希事故因果連鎖理論模型及其應(yīng)用[J].經(jīng)濟論壇,2009,(5)：94-95

[6] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50160-2018,石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,2009-07-01

[7] 周紹杰.油庫儲油罐火災(zāi)爆炸事故樹分析[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報,2013,18(3)：26-31

[8] 余青原,楊秸.大型油庫火災(zāi)事故搶險救援[J].油氣田地面工程,2012,31(6)：11-12

楊赟（1994-），男，江蘇南通，安全工程專業(yè)本科在讀；陶剛（通訊作者），南京工業(yè)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院,副教授。研究方向：化工過程安全、燃燒爆炸機理