典型石油库危险有害因素分析

唐源宋 刘贵杰 毕少峰

(中国海洋大学工程学院,山东青岛 266100)

典型石油库危险有害因素分析

唐源宋 刘贵杰 毕少峰

(中国海洋大学工程学院,山东青岛 266100)

目前,国内普遍采用的成品油储运方式,多采用海运、公路或者管道来油,石油库内浮顶罐储存、周转,并采用自动控制、定量计量等工艺,使油库的储运过程具有方便操作管理、节省投资等优点。我国目前已建成数百座此类的成品油库。因此,该类成品油库从设计到施工,运行及维护等的经验都已非常成熟。工艺的经济性、安全性、可操作性都受到了广大的成品油储存企业的认可。但是由于成品油本身的易燃、易爆特点,且石油库储存量大,发生事故危害较大,因此石油库的安全生产不容忽视。下文就储存汽油、柴油等成品油的典型石油库的危险有害因素分析进行讨论。

石油库 安全 火灾 泄漏

1 石油库物料的火灾、爆炸危险性

石油库涉及的火灾、爆炸危险物料为库内储存的油品:汽油、柴油。汽油列入《危险化学品名录》(2002版);危险物料的火灾、爆炸危险特性与分类见表1。

1.1 油品的易燃、易爆性

油品挥发出来的蒸气与空气混合,浓度达到爆炸极限时,遇点火源,会发生爆炸。由于油品蒸气具有燃烧和爆炸性,因此在生产操作过程中,应防止其可燃性蒸气的积聚,尽可能将其浓度控制在爆炸极限外,预防火灾、爆炸事故。

1.2 油品有较大的蒸气压

油品有较大的蒸气压也是引起火灾爆炸的重要因素。油库储存油品都是蒸气压较大的液体,它们易产生能引起燃烧所需要的最低限度的蒸气量,蒸气压越大,其危险性也越大。另外,温度对蒸气压的大小影响很大,温度升高,其蒸气压将迅速增大。所以盛装易燃油品的容器,如储罐、槽车等,应有足够的强度,以防止容器胀裂。

1.3 油品易积聚静电

油库储存的油品都具有易积聚静电荷的特点,在油品储运和生产过程中,其静电的产生和积聚危险性的大小与管道内壁粗糙度、流速、运送距离以及储运设备的导电性能等诸多因素有关。静电放电是导致火灾爆炸事故的一个重要原因。

1.4 油品的易扩散、流淌性

油库储存的油品的粘度一般较小,容易流淌扩散。同时,由于其渗透、浸润和毛细管引力等作用而扩大其表面积,使蒸发速度加快,并向四周迅速扩散和挥发,与空气混合,遇火源会发生火灾爆炸事故。

1.5 油品的受热易膨胀性

油品受热后,温度升高,体积膨胀,若容器灌装过满,管道输油后不及时排空而又无泄压装置,会导致容器和管道的损坏,可能引起油品渗漏和外溢。另一方面,由于温度降低,体积收缩,容器内有可能出现负压,使储罐受力变形。

2 工艺过程危险因素分析

罐区作业过程包括油品储存、倒罐、脱水及转输等,根据对油库事故的调查和统计,火灾爆炸、泄漏跑油是油库的主要风险,其中泄漏跑油发生频次较高,而火灾、爆炸造成的事故损失较大。

2.1 火灾爆炸

项目的油品储罐储存大量易燃、可燃介质,因此油罐发生火灾时一般火势猛烈,火焰温度高,辐射热强,燃烧和爆炸往往交替进行,储罐遭到破坏,油品可能外溢漫流扩散燃烧。

2.1.1 油罐火灾、爆炸的危险特点

(1)未排净可燃气体的空罐在遇明火或高热时油罐内油气发生爆炸,把罐顶或整个油罐破坏。这种情况一般只发生爆炸,通常发生在油罐清洗、通风和动火补焊以及防腐过程。

表1 火灾、爆炸危险特性与分类表

(2)一个油罐着火后引起周围多个油罐的连锁爆炸、燃烧。由于油品热值高,辐射热大,邻近油罐内的油品加速蒸发,油气挥发至着火罐便被引燃或引爆。若着火罐严重变形或罐体开裂,油料四处漫流燃烧,也可扩大火灾范围。

2.1.2 油罐火灾、爆炸的原因

引起油罐火灾、爆炸事故的点火源种类多,包括电气火花、雷电、静电、其它高能产生的火花、机动车尾气火花等各类明火。

(1)在油品储运中发生泄漏的危险性较高,主要有冒罐跑油,脱水跑油,设备、管线、阀件损坏跑油以及密封不良造成油气挥发等,泄漏的油品遇明火会发生火灾、严重时会引发爆炸。

(2)雷击引发火灾、爆炸。若油罐或油库内的建筑物防雷设施有缺陷或雷电来势过猛,则会引起油罐着火、爆炸。

(3)电气老化、绝缘破损、短路、超负荷用电、过载、接线不规范、发热、电器使用管理不符合安全要求、使用不防爆的灯具或其他明火照明等引起火灾。

(4)油品在储运过程中因流动、喷射、过滤会产生静电聚积。油罐静电消除装置如果不能满足工艺要求或失灵,当静电聚积到一定程度,就会产生放电火花,点燃燃烧性混合气体而发生火灾、爆炸。静电危害虽然在瞬间完成,但往往使某一场所甚至整个油库的安全受到威胁。

(5)储罐检修、改造时焊接火焰和火星是着火爆炸事故发生的导火索。

(6)如果安全管理不严,机动车违章进入库区,尾气火花也可能引发事故。

2.2 泄漏跑油

泄漏跑油也是火灾爆炸发生的一个极其重要的诱因和条件,泄漏跑油主要包括以下:

(1)收油、倒罐作业。在收油、倒罐作业时,如果油罐液位控制仪表失灵导致误操作都可能发生冒顶跑油事故。

(2)油罐脱水过程。油罐脱水操作失误或切水时脱离岗位都会发生跑油事故。1990年9月15日某公司炼油厂成品车间曾发生煤油罐切水跑损煤油14．5t的事故。

(3)管线、管件、阀门泄漏导致跑油。管线、阀门也是跑油事故的高发区。在使用运行过程中,由于物料的作用,运行时的振动,运行时压力等各方面的影响,会导致管道附属元件出现泄漏而发生跑油事故。

总之,油品的储存、倒罐、脱水的任何一个环节如果处理不当都存在泄漏、跑油的危险,从而引发火灾爆炸。

3 储罐危险性分析储罐是油库的核心设备,在储罐选材、焊接以及维护和管理过程中如果出现问题,会造成油罐的破坏。

3.1 储罐吸瘪、翘底、胀裂

油罐的呼吸阀失灵或呼吸管路堵塞等造成罐内真空度过大会引起储罐吸瘪,吸瘪事故通常发生在储罐验收、发油、空罐闲置和气温骤降等时候,吸瘪部位多发生在油罐的顶部,轻则引起储罐的变形,重则引起油罐严重凹瘪,不能继续使用,影响油库的正常生产,并造成巨大的财产损失。

储罐内正压超过储罐所能承受的压力会引起储罐翘底、胀裂。储罐超压通常发生在收油及试压过程中,另外在储存过程中油料的热膨胀以及油料的蒸发也会造成储罐超压。油罐胀裂事故发生虽然较少,但一旦胀裂会造成油品的大量泄漏,处理不当甚至会引起火灾、爆炸事故。

3.2 油罐渗漏

油罐渗漏是储罐较为常见的破坏形式。储罐渗漏不但造成油品损失,而且油品渗漏到油罐外壁防腐层和罐底沥青砂垫层后,对储罐防腐很不利,影响油罐的寿命。造成泄漏的原因主要有裂纹、砂眼和腐蚀穿孔。

裂纹通常出现在罐体下圈板竖、平焊缝的焊接接头和罐底弓形边缘板上。裂纹不仅破坏储罐的严密性,而且裂纹扩张会引起油罐的破坏。产生裂纹的原因有焊接热应力、应力集中、焊接缺陷、储罐基础不均匀沉降、收发油速度过快引起储罐超压或真空度过大等。

砂眼一般由于钢板质量不合格、焊接时用潮湿焊条或焊接技术不高以致焊缝产生气泡而形成。

腐蚀穿孔通常发生在罐底和罐顶,其中以罐底出现的机会最多。

3.3 浮顶罐“沉船”事故

除上述破坏形式外,浮顶罐较严重的事故是“沉船”事故。造成沉船的原因有以下几个方面:

(1)施工质量问题:浮盘在施工过程中如果焊接不良、金属出现裂纹和腐蚀导致浮顶破裂、渗漏、主柱歪斜等会造成浮盘沉没。

(2)操作问题:在操作时进油高度超高,浮盘超过高液位运行会顶住消防泡沫发生器、直梯等器件造成卡盘。继续进油,油品会从密封胶带与罐壁间隙以及浮盘上的自动呼吸阀溢流到浮盘上,使之下沉,造成“沉船”。

浮盘位于低液位时自动呼吸阀打开,油气会溢到浮盘上部空间,油气聚积达到爆炸极限遇点火源可能引起火灾、爆炸。储罐重新进油时,由于油料进罐时形成涡流,会对浮盘产生强烈的冲击,使之扭转,严重的可使浮盘和导向管变形或损伤,长期下去可导致卡盘、“沉船”事故。

(3)浮盘的设计、结构不合理,浮舱密封性不良也可引起沉船事故。

[1]顾祥柏.石油化工安全分析方法及应用[M].北京:化学工业出版社,2001.

[2]谢进伸,于惠源.“改进的层次分析法”在事故分析中的应用[J].工业安全与防尘,1994,2:24～27:14.

[3]于贤福,杨艺.模糊综合评价在油库安全中的应用[J].工业安全与防尘,2000.20(5):37～39.

[4]刘普寅,吴孟达.模糊理论及其应用[M].长沙:国防科技大学出版杜,1998:194～200.

[5]苏欣,黄坤,范小霞,等.改进层次分析法和综合评判在油库安全评价中的应用.石油工程建设(待刊).

[6]黄坤,宋欢欢,林辉,等.数字化油库建设探讨.天然气与石油.中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司.