王琦 高思想 趙建 董峻峰

摘要：近年隨著國內(nèi)石油化工行業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)原油和成品油的儲(chǔ)存運(yùn)輸能力也日益增大，石油庫或石油儲(chǔ)備庫是儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)易燃、易爆油品的固定場所，是協(xié)調(diào)原油加工和成品油銷售供應(yīng)的重要樞紐。如果石油庫或石油儲(chǔ)備庫發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，事故后果嚴(yán)重性將不可估計(jì)。通過多年油庫火災(zāi)爆炸事故分析結(jié)果，雷電是引發(fā)事故的最主要原因，因此，如何做好石油庫和石油儲(chǔ)備庫的雷電防護(hù)工作，避免和減少火災(zāi)爆炸等危險(xiǎn)事故的發(fā)生概率，是保障國家、企業(yè)和員工生命財(cái)產(chǎn)安全的重要工作。

關(guān)鍵詞：一次密封；二次密封；雙盤式浮頂儲(chǔ)罐；雷電防護(hù)；火災(zāi)

2011年國內(nèi)某港口油品碼頭公司罐區(qū)2座原油儲(chǔ)罐密封圈處遭雷電起火，造成直接經(jīng)濟(jì)損失261.67萬元。事故發(fā)生后，為降低儲(chǔ)罐再次發(fā)生雷電火災(zāi)事故的風(fēng)險(xiǎn)可能性，該港口集團(tuán)立即制定了浮頂油罐雷電防護(hù)改造計(jì)劃，對(duì)雷電破壞的儲(chǔ)罐進(jìn)行修復(fù)性大修、進(jìn)一步對(duì)其余多座油罐進(jìn)行雷電防護(hù)改造。

1 事故原因分析

1.1 一次密封選型有誤

進(jìn)過對(duì)發(fā)生事故的罐區(qū)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該罐區(qū)的一次密封大部分采用的機(jī)械密封形式。機(jī)械密封是一種金屬絞架的剛性結(jié)構(gòu)，金屬絞架會(huì)隨著儲(chǔ)罐內(nèi)油品的增加和減少時(shí)浮盤的升降而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，另外金屬刮板與罐壁產(chǎn)生摩擦，都可能引起火花。同時(shí)由于儲(chǔ)罐液面上方與油氣隔膜形成的環(huán)形空間內(nèi)因油氣的揮發(fā)而充斥著油氣，一旦環(huán)形空間內(nèi)金屬絞架的剛性結(jié)構(gòu)由于摩擦產(chǎn)生火花很容易引起油氣燃爆的可能性。由于機(jī)械密封的安全性存在問題，在中石化754號(hào)文中明確指出在雷雨多發(fā)區(qū)域，一次密封宜采用軟密封。

1.2 二次密封空間內(nèi)存在油氣

雙盤式浮頂儲(chǔ)罐機(jī)械密封由一次密封空腔和二次密封空腔兩個(gè)密封腔組成。由于儲(chǔ)罐的一次密封空腔與儲(chǔ)罐油品的液面直接接觸，一次密封空腔內(nèi)部積攢高濃度的可燃?xì)怏w，同時(shí)由于儲(chǔ)罐上方裝設(shè)阻火器的呼吸閥直接與大氣相通，不斷形成混合氣體，隨著混合氣體濃度的不斷增加，可能達(dá)到爆炸極限范圍。

由于目前大型儲(chǔ)罐的直徑都比較大，一次密封金屬密封板與罐壁之間的設(shè)計(jì)上允許存在空隙，因此油氣就會(huì)通過間隙進(jìn)入二次密封空間，進(jìn)而使二次空腔內(nèi)逐漸充斥著油氣，油氣聚集多的區(qū)域可能會(huì)達(dá)到爆炸極限。通過對(duì)事故罐區(qū)內(nèi)未發(fā)生事故的儲(chǔ)罐二次密封空間的爆發(fā)性可燃?xì)怏w檢測數(shù)據(jù)分析，發(fā)生事故的2座油罐浮頂與罐壁的密封圈之間有4處著火點(diǎn)，因此通過檢測數(shù)據(jù)可以推斷出該2座油罐二次密封空間存在可燃?xì)怏w且一些部位的濃度已達(dá)到爆炸極限范圍

1.3 儲(chǔ)罐周轉(zhuǎn)周期短

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)事故罐區(qū)儲(chǔ)罐存儲(chǔ)介質(zhì)周轉(zhuǎn)頻率高浮船升降頻繁，浮船在完全升起前受到?jīng)_擊較大導(dǎo)致浮船產(chǎn)生不規(guī)則變形。這些由于變形導(dǎo)致的縫隙會(huì)加劇燃?xì)怏w濃度的升高。

1.4 儲(chǔ)罐罐體與浮盤之間沒有實(shí)現(xiàn)低阻抗連接

由于浮船的升降，儲(chǔ)罐罐壁與浮盤邊緣板短暫時(shí)間內(nèi)的過電壓，增加可燃?xì)怏w被點(diǎn)燃的概率。

2 改造方案

2.1 更換彈性泡沫密封裝置

將儲(chǔ)罐的一次機(jī)械密封裝置全部更換為彈性泡沫密封裝置。機(jī)械一次密封的油氣空間較大，其中積聚的油氣濃度較高，所以拆除前必須現(xiàn)將防蒸發(fā)隔膜逐段開口排放油氣，確保施工安全。由于儲(chǔ)罐浮頂邊緣板不便焊接密封托板，所以彈性泡沫密封的安裝應(yīng)由密封廠家以合理結(jié)構(gòu)方式替代，以保證彈性泡沫密封的安裝與正常運(yùn)行，安裝時(shí)應(yīng)利用原有浮頂外側(cè)板螺栓孔尺寸及位置。所有的一次機(jī)械密封的拆除、彈性泡沫密封的安裝應(yīng)在儲(chǔ)罐較高安全液位下進(jìn)行，并且都要保證所有部件在不動(dòng)火條件下拆卸、安裝。

2.2 更換新型二次密封

拆除儲(chǔ)罐現(xiàn)有的二次密封裝置，更換新的二次密封裝置。二次密封的安裝應(yīng)利用浮頂外側(cè)板原有的安裝位置。其中二次密封導(dǎo)靜電片安裝間距不大于3m，導(dǎo)電片與罐壁接觸點(diǎn)距二次密封膠板上邊緣距離不小于50mm，并在二次密封裝置間作等電位連接。一次密封通過與二次密封的共用螺栓形成等電位。

2.3 更改運(yùn)行規(guī)程

在操作規(guī)程上增加浮船未完全升起前的流速不應(yīng)高于1m/s。

2.4 增加防雷接地裝置

目前外浮頂儲(chǔ)油罐主要采用伸縮式防雷接地裝置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐罐體與浮盤的低阻抗連接，抑制儲(chǔ)罐罐壁和浮盤邊緣板的短暫時(shí)間內(nèi)的過電壓，成數(shù)量級(jí)的減少可燃?xì)怏w被點(diǎn)燃的概率。伸縮式防雷接地裝置不但可以快速疏導(dǎo)雷擊在浮盤和儲(chǔ)存介質(zhì)上的雷電流和束縛電荷，同時(shí)伸縮式防雷接地裝置通過提供低阻抗通道接地并縮短放電時(shí)間常數(shù)，把可燃?xì)怏w中產(chǎn)生火花的可能性降低到下限。其與儲(chǔ)罐罐體和浮頂連接的部位應(yīng)采用無動(dòng)火、可靠和有效的連接方式，保證可靠的電氣通路。每臺(tái)儲(chǔ)罐設(shè)置9套裝置，以保證連接點(diǎn)沿罐壁周長的間距不大于30m。

3 改造后效果確認(rèn)

儲(chǔ)罐密封換型及防雷設(shè)施改造完成后，負(fù)責(zé)改造的設(shè)計(jì)單位對(duì)現(xiàn)場再次進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果如下：

3.1 更換一、二次密封

目前軟密封主要為浸入液下式安裝結(jié)構(gòu)，由橡膠帶包裹著彈性囊體底部浸入油品液面以下，不能產(chǎn)生油氣空間，消除了油品的氣化和蒸發(fā)，并且沒有燃爆的空間。更換一、二次密封后，極大的降低了油氣空間被引燃的幾率。

3.2 重新制定運(yùn)營規(guī)程、建立雷電災(zāi)害天氣預(yù)案

發(fā)生事故的港務(wù)集團(tuán)重新制定了更加科學(xué)嚴(yán)格的儲(chǔ)罐運(yùn)營規(guī)程，并建了雷電等災(zāi)害天氣的應(yīng)急預(yù)案。提高了運(yùn)營團(tuán)隊(duì)的技能和應(yīng)急處變能力。

3.3 增加伸縮式防雷接地裝置

每臺(tái)儲(chǔ)罐新增9個(gè)伸縮式防雷接地裝置，完成儲(chǔ)罐罐體與罐內(nèi)浮盤的低阻抗連接，抑制儲(chǔ)罐罐壁與浮盤邊緣板短暫時(shí)間內(nèi)的過電壓，成數(shù)量級(jí)的減少可燃?xì)怏w被點(diǎn)燃的概率。

4 結(jié)論

通過本次改造，經(jīng)過試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行的驗(yàn)證，合理的解決了浮頂油罐雷電防護(hù)改造問題，該技術(shù)方案為以后的相關(guān)工程設(shè)計(jì)提供了一個(gè)穩(wěn)定性高，運(yùn)行可靠，可實(shí)施性強(qiáng)的參照標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，為今后解決同類問題的解決提供了思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB503412014）.

[2]《油氣儲(chǔ)庫工程設(shè)計(jì)》.中國石油大學(xué)出版社，290294.

[3]《石油儲(chǔ)罐附件》（SY/T0511.42010）.