胡多多

國家管網(wǎng)集團東部原油儲運有限公司 江蘇徐州 221008

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，石油及其產(chǎn)品在日常生產(chǎn)、生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，其消耗量逐年增長，石油化工行業(yè)的規(guī)模更是持續(xù)擴大。由于石油這一戰(zhàn)略資源的稀缺性，以及各國對石油需求的增大，在世界掀起了大力興建國家戰(zhàn)略儲備庫的熱潮。在這一大環(huán)境下，油罐作為儲備油品的最重要設(shè)備，大型化、集約化已成為其顯著特征。然而，因所儲存油品本身具有易燃爆、易揮發(fā)、易泄漏等特點，再加上罐區(qū)油罐容積大、數(shù)量多、布置集中，導(dǎo)致罐區(qū)內(nèi)各種火災(zāi)危險并存，一旦發(fā)生爆炸起火，其后果不堪設(shè)想。

近些年，國內(nèi)外罐區(qū)火災(zāi)事故頻發(fā)，具有災(zāi)難性、損失大、污染重的重特大火災(zāi)事故也時有發(fā)生，引起了社會對石化企業(yè)生產(chǎn)安全的過度關(guān)注和擔(dān)憂。例如，2020 年4 月29 日，美國德州位于Lockhart 郡一油罐區(qū)遭閃電擊中，引發(fā)大火；2020 年2 月7 日，廣東茂名潤東石油化工有限公司油罐區(qū)儲罐發(fā)生火災(zāi)事故[1]。表1 簡單列舉了國內(nèi)外大型罐區(qū)重特大火災(zāi)事故相關(guān)情況。這些罐區(qū)重特大火災(zāi)事故，給行業(yè)的安全運行敲響了警鐘。中國石化“十大”安全生產(chǎn)風(fēng)險調(diào)查結(jié)果顯示，罐區(qū)風(fēng)險數(shù)量排名第二。因此，罐區(qū)安全工作顯得尤為重要，分析罐區(qū)火災(zāi)事故原因，并提出應(yīng)對措施，對提高罐區(qū)的安全可靠性，預(yù)防和減少罐區(qū)的火災(zāi)爆炸事故具有重要意義。

表1 國內(nèi)外大型罐區(qū)重特大火災(zāi)事故

1 罐區(qū)火災(zāi)事故原因分析

火災(zāi)事故的發(fā)生需要具備三個必不可少的條件：點火源、可燃物和氧氣。以下分別從這三個方面對罐區(qū)火災(zāi)事故的主要原因進行分析。

1.1 點火源

（1）明火引發(fā)的罐區(qū)火災(zāi)。油罐附近煙道的火星、車輛噴出的火星、放鞭炮或紙張燃料的飛火、罐區(qū)內(nèi)違章吸煙，以及動明火、電氣焊作業(yè)等都極易引燃泄露在地面的油品，或引爆彌漫在空氣中的油蒸汽[2]。

（2）靜電引發(fā)的罐區(qū)火災(zāi)。大多數(shù)油品為帶靜電物質(zhì)，很容易產(chǎn)生和聚集靜電荷，而且消散慢，一旦放電形成火花，足以引發(fā)火災(zāi)[3]。表2 統(tǒng)計了國內(nèi)外由靜電火花引發(fā)的罐區(qū)火災(zāi)典型事例。

表2 國內(nèi)外由靜電火花引發(fā)的罐區(qū)火災(zāi)典型事例

（3）雷電引發(fā)的罐區(qū)火災(zāi)。若油罐的防雷接地系統(tǒng)設(shè)計不合理或出現(xiàn)故障，油罐的頂孔口關(guān)閉不嚴，油罐接地電阻過大（大于10Ω）或靜電荷無法消除等，在雷擊時都容易引起火災(zāi)。表3 統(tǒng)計了國內(nèi)外由雷擊引發(fā)的罐區(qū)火災(zāi)典型實例。

表3 國內(nèi)外由雷擊引發(fā)的罐區(qū)火災(zāi)典型實例

（4）撞擊或摩擦引發(fā)的罐區(qū)火災(zāi)。若油罐的量油孔口未用有色金屬制作，當(dāng)鋼尺放入或拉出時易與量油孔口邊緣摩擦而產(chǎn)生火花，引燃油罐內(nèi)油蒸汽；或者用鋼鐵造的工具開啟油罐孔口，當(dāng)相互撞擊時易產(chǎn)生火花，也容易引燃泄漏的油蒸汽。

（5）電器及線路引發(fā)的罐區(qū)火災(zāi)。若罐區(qū)的電器線路發(fā)生短路、漏電，或未按規(guī)范要求采用防爆燈、電機等用電設(shè)備，一旦產(chǎn)生電火花或電弧，極易點燃泄漏的油品或積聚油蒸汽，從而引發(fā)火災(zāi)事故。

（6）自燃引發(fā)的罐區(qū)火災(zāi)。對油罐中含硫油品的沉積物進行消除時，易發(fā)生自燃；或?qū)櫥图爸赜图訙貢r溫度超過閃點而引起自燃。

1.2 可燃物

油品本身就是可燃物，一旦發(fā)生泄漏，就有可能引發(fā)火災(zāi)事故。在儲運設(shè)施中發(fā)生泄漏事故較為常見，而導(dǎo)致油罐泄漏的原因主要包括：腐蝕、裂紋、變形、設(shè)計和制造原因，以及焊接不當(dāng)、水壓試驗操作不當(dāng)、設(shè)備和人為因素等。油品對油罐的腐蝕是造成油罐泄漏的重要原因。例如，罐底油析水中含有大量滲透性很強的無機鹽，會造成罐底潰瘍狀坑點腐蝕甚至穿孔；油罐地基的不均勻沉降或裂縫，會導(dǎo)致罐底板與地基之間滲入地下水或雨水，造成腐蝕。

1.3 氧化劑

對于油罐來說，當(dāng)油品暴露在空氣中時，空氣中的氧氣便是引發(fā)罐區(qū)火災(zāi)事故的天然氧化劑[4]。

由此可見，多種有害因素會引發(fā)罐區(qū)火災(zāi)事故，要想從根本上預(yù)防火災(zāi)事故的發(fā)生，必須針對這些因素從管理和技術(shù)兩個方面進行合理整治。

2 預(yù)防處置措施

2.1 人員管理

所謂人員管理，就是要千方百計地防止因違章作業(yè)、違章操作、違章指揮而引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故。企業(yè)不僅要加強職工安全方面的培訓(xùn)、教育工作，讓其認識到油罐爆炸的危害性和嚴重性，而且要進一步規(guī)范職工的行為，使其嚴格按照操作規(guī)程作業(yè)，尤其是要注重操作細節(jié)，比如穿防靜電工作服、不穿化纖類衣服和膠鞋上班作業(yè)等。

2.2 技術(shù)預(yù)防處置

2.2.1 控制氧氣的進入來破壞火災(zāi)條件的形成

由可燃物發(fā)生燃燒爆炸的條件可知，要想避免油罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，就必須禁止氧氣或空氣進入油罐內(nèi)。對于容量大的內(nèi)浮頂油罐，可以實行收付混合操作方式，使浮盤在較小的范圍內(nèi)浮動，減少浮盤以下空間的硫化亞鐵外露與空氣接觸的機會；采取高液位操作，減少油罐氣相空間，減少腐蝕范圍；采取惰性氣體置換（氮氣保護）的方法，既可實現(xiàn)無氧操作又可防止爆炸性混合氣體的形成；在油罐付油時，在停止注入蒸汽后，應(yīng)及時注入氮氣，防止空氣進入油罐。

2.2.2 從工藝方面入手來加強預(yù)防

改進常壓裝置，采用“一脫四注”工藝來降低硫含量；采用油渣加氫轉(zhuǎn)化工藝，來降低常壓渣油的硫含量；油品進罐前進行有效的脫水來降低含水量；在分餾塔頂添加緩腐蝕劑，使鋼材表面形成保護膜以起到阻蝕作用；在油品中添加抗靜電劑，來提高油品的電導(dǎo)率。

2.2.3 從設(shè)備方面采取措施

在設(shè)備中易被腐蝕的地方，使用耐腐蝕的鋼材；在易腐蝕設(shè)備內(nèi)表面，采用噴涂耐腐蝕金屬或涂鍍耐腐蝕材料等技術(shù)；在油罐內(nèi)壁嚴格按標(biāo)準使用防靜電涂料以消除靜電放電產(chǎn)生的危害，或靜電引力導(dǎo)致的各種生產(chǎn)障礙；采用罐頂噴淋技術(shù)來有效降低油罐溫度，延緩硫腐蝕，同時及時消散硫化鐵氧化釋放出的熱量；通過靜電接地、跨接或設(shè)置靜電緩和器來加強靜電泄漏，防止靜電積聚；安裝避雷針來有效避免雷電的危害；加強罐體密封性檢查和維修；對大型油罐安裝可燃氣體報警裝置、滅火和冷卻設(shè)施等。

2.2.4 從日常操作中進行預(yù)防

采取底部裝油的措施，減少空氣的進入、靜電的產(chǎn)生和油霧的產(chǎn)生；加大注油管的管徑，以控制流速，減少靜電的產(chǎn)生；在檢測井內(nèi)進行檢測和取樣，并靜置幾分鐘來避免靜電的產(chǎn)生；定期采用酸洗、高pH 溶劑、多級氧化劑、鈍化劑等方法來清除硫化亞鐵沉積物；定期清罐，盡可能地排除儲罐中的積水；加強日常設(shè)備的檢修、罐區(qū)的安全檢查和巡檢工作，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。

2.2.5 從在線監(jiān)測技術(shù)上來控制

（1）建立適合的腐蝕監(jiān)測網(wǎng)來控制與預(yù)防硫腐蝕。通過合理選點與布點做到在線監(jiān)測和離線監(jiān)測，長周期掛片與瞬時腐蝕速率測量相結(jié)合，全方位把握腐蝕狀況，以便及時采取措施，防患于未然。

（2）用可燃性氣體報警器檢測環(huán)境，將可燃氣體、可燃液體蒸汽和粉塵的濃度控制在低于火災(zāi)爆炸的極限范圍。

（3）對易燃、易爆作業(yè)場所的防火設(shè)計，采用自動報警和自動滅火系統(tǒng)。自動報警的探測器應(yīng)采用防爆型，自動滅火的滅火劑應(yīng)采用CO2氣體滅火劑。

2.2.6 從事故應(yīng)急處置方面進行防控

構(gòu)建基于5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的罐區(qū)可視化消防應(yīng)急救援平臺。2019 年6 月6 日，工信部正式向運營商發(fā)放5G 商用牌照，我國進入5G 商用元年。5G 也正在給消防數(shù)據(jù)的聯(lián)動帶來質(zhì)的改變，比如智能監(jiān)控數(shù)據(jù)讀取及共享能力將極大加強，視頻監(jiān)控將普遍從“看得清”邁向“看得懂”；通過AI 可穿戴設(shè)備，對救援人員的心跳、皮膚溫度等健康指標(biāo)進行實時監(jiān)控，實時了解消防人員身體狀況及生命安全情況；某些事故中，消防人員只需進行遠程操控即可完成救災(zāi)。

5G+ 罐區(qū)可視化消防應(yīng)急救援平臺，以“平戰(zhàn)結(jié)合”為指導(dǎo)思想，能夠提供罐區(qū)突發(fā)事件的預(yù)防、應(yīng)急處置、輔助決策、資源保障和大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的全方位信息化支撐，最終可實現(xiàn)智能指揮與滅火救援可視化。平臺中具體涵蓋的內(nèi)容如圖1 所示。

圖1 5G+ 罐區(qū)可視化消防應(yīng)急救援平臺

3 中國石化的應(yīng)對策略

3.1 解決思路

（1）采用防護層技術(shù)，構(gòu)筑本質(zhì)安全。防護層理論核心是“系統(tǒng)安全、層層防護”。為保證罐區(qū)的整體安全，針對風(fēng)險評估識別出來的能夠?qū)е轮卮笪ｋU的因素，從核心到外圍，逐步完善和設(shè)立防護層，防止和減少風(fēng)險，避免重大事故的發(fā)生。

（2）采用系統(tǒng)論思想，構(gòu)筑系統(tǒng)防護。罐區(qū)的事故一般為多因素作用，由量變到質(zhì)變發(fā)展演化的。罐區(qū)安全是系統(tǒng)工程，需要從各要素之間的相互關(guān)系、作用方式和功能結(jié)構(gòu)開展研究，找到根源問題和控制手段，不斷優(yōu)化原有系統(tǒng)，降低風(fēng)險及后果。

3.2 主要存在問題

中國石化通過開展大型罐區(qū)安全評估、隱患排查和安全研究，發(fā)現(xiàn)大型罐區(qū)存在的主要安全問題如下：

（1）雷電是油罐火災(zāi)的主要點火源，油罐現(xiàn)有雷電防護手段不能安全泄放雷電流，且油罐一、二次密封之間可燃油氣濃度普遍超標(biāo)，一旦遭到雷擊，極易引起密封圈火災(zāi)事故。

（2）由于罐基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致罐體變形，以及浮盤傾斜、浮梯脫軌、暴雨天氣等因素，均可能導(dǎo)致浮盤卡盤或沉船等事故。

（3）原油劣質(zhì)化使油罐腐蝕加劇，存在較大的腐蝕泄漏風(fēng)險。

（4）罐區(qū)安全監(jiān)測儀表故障率較高，難以實施精準的罐區(qū)安全管理。

3.3 主要技術(shù)成果

3.3.1 罐區(qū)雷電預(yù)警技術(shù)

對小范圍（10k～15km）正在發(fā)展的雷云帶電量進行監(jiān)測，臨近預(yù)報閃電的發(fā)生。其中每個區(qū)域的預(yù)警探頭采用蜂窩布局方式，雷電預(yù)警探頭通過系統(tǒng)軟件進行區(qū)域局部組網(wǎng)。整個蜂窩雷電預(yù)警系統(tǒng)可根據(jù)每個時段的電場強度判斷雷暴云的移動軌跡，并實現(xiàn)雷電10～30min 臨近預(yù)警。

3.3.2 罐區(qū)雷擊火災(zāi)防護技術(shù)

（1）取消了導(dǎo)電片等放電點；

（2）二次密封壓條采用T 型；

（3）量油孔、導(dǎo)向柱采用40mm 厚四氟絕緣板與浮頂電氣絕緣；

（4）刮蠟器與浮頂之間采用橫截面不小于16mm2的鍍錫軟銅復(fù)絞線進行可靠電氣連接；

（5）浮頂與罐壁之間安裝可伸縮式等電位連接裝置RGF（導(dǎo)線橫截面不小于50 mm2）進行可靠電氣連接。

采用以上雷擊火花放電控制技術(shù)，可以使油罐抗雷擊能力從40 kA 上升到150 kA。

3.3.3 可燃介質(zhì)泄漏檢測和控制技術(shù)

（1）密封圈油氣濃度在線檢測技術(shù)：主要實現(xiàn)油罐密封圈內(nèi)油氣濃度的實時監(jiān)測，并進行數(shù)據(jù)分析和報警。表4 為檢測設(shè)備的一些相關(guān)參數(shù)。

表4 檢測設(shè)備的相關(guān)參數(shù)

（2）防爆型密封圈技術(shù)：在一、二次密封空間增設(shè)抑爆結(jié)構(gòu)，可減少油氣空間90%，降低爆炸能量，一旦發(fā)生密封圈燃爆也不會造成密封圈火災(zāi)，

（3）防止儲存介質(zhì)泄漏技術(shù)：腐蝕泄漏、中央排水管漏油或沉船是儲存介質(zhì)泄漏的主要原因。利用石墨烯等新型高效防腐技術(shù)，可延長金屬防腐涂料使用壽命至15～20 年，從而解決腐蝕泄漏問題；基于LED 紫外光源的溢油監(jiān)測傳感器靈敏度高，并且具備防爆性能，可監(jiān)測中央排水管泄漏的事故隱患；利用本質(zhì)安全型光纖傳感技術(shù)實現(xiàn)浮盤運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，實現(xiàn)浮盤不安全狀態(tài)的預(yù)警。

3.3.4 火災(zāi)應(yīng)急處置技術(shù)

（1）密封圈壓縮空氣泡沫滅火技術(shù)?；趬嚎s空氣泡沫技術(shù)，將泡沫預(yù)混液與高壓氣體預(yù)先儲存在一壓力容器內(nèi)；容器內(nèi)的高壓氣體與泡沫混合液在容器內(nèi)的氣液混合器內(nèi)進行發(fā)泡，泡沫通過管道輸送至浮盤密封圈內(nèi)，泡沫噴射持續(xù)時間約105s，密封圈內(nèi)泡沫層厚度為300～450mm。

（2）油罐全面積火災(zāi)撲救技術(shù)?；趬嚎s氣體泡沫滅火技術(shù)，將大流量泡沫混合液與大流量高壓氣體充分混合，形成高效泡沫；通過專用大口徑、大跨度高噴車將泡沫精準噴射至著火油面，及時撲滅全面積火災(zāi)。其滅火效率是負壓式泡沫系統(tǒng)的1.7～2 倍。

（3）罐區(qū)閥門防火罩技術(shù)。受防火罩保護的閥門執(zhí)行機構(gòu)在烴類火焰1100℃中維持30min 后，可保證執(zhí)行機構(gòu)正常工作，為事故應(yīng)急提供可靠的操作條件。

（4）大型罐區(qū)應(yīng)急指揮決策平臺。該平臺綜合了信息獲取、遠程信號動態(tài)監(jiān)測、事故演化過程預(yù)測，以及應(yīng)急處置方案動態(tài)生成等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對罐區(qū)事故的有效防控和科學(xué)應(yīng)急處置。

4 總結(jié)

通過對罐區(qū)火災(zāi)事故原因進行分析，針對性地提出了一系列預(yù)防處置措施，得出的結(jié)論如下：

（1）點火源（明火、靜電、雷電、撞擊或摩擦、電器及線路、自燃）、可燃物（油品）、氧化劑(氧氣)是引發(fā)罐區(qū)火災(zāi)事故的不同危險有害因素。

（2）針對事故發(fā)生前的預(yù)防，以及事故發(fā)生后的處置，可從人員管理和技術(shù)預(yù)防處置兩個方面制定措施。其中5G+ 罐區(qū)可視化消防應(yīng)急救援平臺可實現(xiàn)智能指揮與滅火救援的可視化。

（3）中國石化在罐區(qū)火災(zāi)預(yù)防及處置中采用了罐區(qū)雷電預(yù)警技術(shù)、罐區(qū)雷擊火災(zāi)防護技術(shù)，以及可燃介質(zhì)泄漏檢測和控制技術(shù)等多種技術(shù)的聯(lián)動。

風(fēng)險是危險情況發(fā)生的可能性和后果的乘積，罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故雖然是小概率事件，但后果極其嚴重。因此，一定要認真分析，積極防范，采取一切必要的措施和手段，阻止事故的發(fā)生。