码头库区大型原油储罐危险性分析及防控措施

倪刚 叶继红 郭建 陈志鹏

摘 要：近年来我国大型原油储罐发展迅速，数量不断增加，然而其危险性仍不容忽视。本文基于前人对大型原油储罐危险性研究成果，首先选取某一大型原油储罐，并对其进行数据分析，同时采用DNV Phast软件对其进行火灾、爆炸模拟事对大型石油储罐区的火灾危险性进行了分析，并提出相应的防控措施。

关键词：原油储罐；危险性分析；Phast软件；防控措施；

中图分类号：U656.1 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2016）08-0030-02

近年来，随着国家工业经济的快速发展，我国对石油的需求量在逐年地上升。为了保证国家能源的安全，我国建立了许多的大型石油储备基地。尤其是在大型码头或港口，由于其独有的地理交通条件，这些地方是我国进行石油的接收、储存、传输和装卸的首先考虑的方面。但是，石油是具有很大危险性的物质且码头库区原油储罐众多，占地面积大，储量巨大，一旦发生火灾爆炸事故，对社会和人民的生命财产造成的后果是不可估量的。近年来，越来越多的研究者开始对其进行研究。

2008年葛晓霞等人对大型石油储存设备的火灾爆炸的危险性进行了分析，利用鱼排图总结出了大型石油储罐在设计、维护、管理等方面应该需要注意的问题。偶国富等人分析某大型原油储罐雷击着火的事故致因并详细地进行了研究和分析，最后，提出一些防油气泄漏及防雷击的措施。

2012年尹法波等人对大型原油储罐危险性进行分析，利用AHP -模糊综合评价的方法构建了大型原油罐区安全评价体系，对大型原油储罐进行完整性的风险评价。刘晅亚等人对我国的大型石油储罐区火灾进行了危险性分析，提出了基于风险分析火灾预测预警技术，构建了罐区火灾征兆监测预警与应急的火灾防控技术体系。李庆功等人采用火灾模拟软件FDS对其池火灾事故进行数值模拟，对模拟取得的数据进行了分析。

2014年任常兴对火灾场景及风险影响因素进行分析，接着分析初期火灾场景升级影响因素，并提出罐区火灾事故现实风险的评估框架、确定方法及防范框架，最后给出相应的基于火灾风险的防范对策。

2015年许学瑞等人分析原油库区事故多米诺效应，接着对防火堤内池火灾进行定量风险评价，并用矩阵的方法建立了储罐之间相互影响的损害矩阵概率模型，最终做出考虑多米诺效应的风险等级。

本文基于以上研究结果，选取某一大型原油储罐，运用DNV Phast软件对其进行危险性模拟，并基于模拟结果提出防控措施。

1 危险性分析

1.1 模型选取

选取某国家石油储备基地的一座10万吨的油罐进行火灾爆炸危险分析。10万吨罐高21.8m，直径80m，设计压力为常压，设计温度-15℃，实际底部管道绝对压力2.71bar，实际储物温度平均40℃。板厚最薄12mm，材质Q235-A，有防火堤。

原油由不同的碳氢化合物混合组成，其主要组成成分是烷烃，含硫、氧、氮、磷、钒等元素，不同油田原油成分相差较大。马岙、岙山油库原油大多为中质原油，其重要成分摩尔组分如下：

1.2 火灾、爆炸分析

具体模型参数选择，罐体10万m3，操作温度40℃，绝对压2.71bar，选择泄漏导致火灾爆炸模式，泄漏口径25mm（于罐体底部1m），稳定泄漏3600s，大气稳定度F，风速1.5m/s。罐体位于整个坐标中心点，防火堤采用混凝土模型，高0.8m。室外平坦地面扩散，爆炸采用TNT当量模型，10%爆炸效率，地面流火燃烧，香蕉型喷射火，无压头损失。热辐射强度标准为（30s）：37.5kw/m2死亡，12.5 kw/m2重伤，4kw/m2轻伤。经模拟结果如下：

爆炸对人、机、境的损害主要体现在其爆炸冲击波上，其中爆炸超压研究意义重大。该软件对超压的模拟原理是在油气扩散时处于爆炸极限区域的油气先进行爆炸，然后引起一系列燃烧爆炸反应。图1为爆炸超压的分布状况。

可以看出，无论初始爆炸情况如何选取，该罐体泄漏点下风向爆炸超压分布规律相似，于20米位置左右达到最大超压值1MPa左右。因此，应急处置人员及易碎装置应当避免在距离罐体20m的位置上。

1.3 大型原油储罐主要事故形式分析

针对大型原油储罐的结构特点，其主要的危险可分为储罐密封圈火灾、管壁腐蚀、浮盘沉船、储罐全面积火灾以及其他危险。

2 码头库区大型原油储罐防控措施

（1）储罐工艺设备改进和完善。在雷电、暴雨、高温等恶劣天气频繁发生的地区，应对储罐的结构进行一定的改进和完善，采用软密封结构，增加和改进浮盘与管壁的电气连接，在油罐密封处增加油气稀释装置。

（2）罐体及消防设施设备。应定期地检查消防设施，确保没有失效。应加大投入力度，引进先进新型高效的泡沫灭火系统，并储存足够多的泡沫原液以备不时之需。定期检查罐体浮盘及其附件的完好情况，测定罐基础的沉降情况，定期对罐体进行维护、保养及修理。

（3）改进原油储罐的防腐技术。适当地增加罐壁腐蚀较严重的部位的钢材的厚度，选择性能较好的防腐涂料和在涂防腐材料的基础上再增加一层缓蚀剂来提高管壁的防腐蚀性能。

（4）工作人员素质的提高。人的不安全行为是造成事故安全隐患的重要原因。加大对员工的安全教育和加强员工的专业技术培训，提高员工的操作水平，增强员工的职业道德素质等措施来提高工作人员的素质，才能有效地减少由于人员操作失误导致的安全事故。

3 结论

针对目前大型原油储罐利用Phast火灾爆炸模拟软件研究了火灾爆炸特点，重点对于密封圈火灾、全面积火灾、浮盘沉船及腐蚀泄漏等这几种事故形式分析了其形成的原因，在此基础上提出了大型原油储罐重点应该加强的4点安全对策措施，为码头库区大型原油储罐的安全管理提供了一些科学性的建议。

参考文献：

[1] 葛晓霞，董希琳，郭其云.大型石油储罐区消防安全对策研究[J].石油工程建设， 2008，34（3）：1-5.

[2] 偶国富， 徐如良， 赵柏鑫，等. 沿海大型原油储罐雷击着火成因分析及防护措施[J].石油化工安全环保技术， 2008，24（1）：17-19.

[3] 尹法波，吕长军，洪胜，等.大型原油储罐危险性分析及评价方法研究[J].山东化工，2012， 41（8）：82-86.

[4] 刘晅亚，张清林，秘义行，等.大型石油储罐区火灾风险预测预警技术研究[J].消防科学与技术， 2012（2）：192-196.

[5] 李庆功，宋文华，陈阵，等.基于FDS的大型原油储罐防火堤内池火灾的数值模拟[J].南开大学学报：自然科学版， 2012（1）：77-82.

[6] 任常兴.基于火灾场景的大型浮顶储罐区全过程风险防范体系研究[J].中国安全生产科学技术， 2014（1）：68-74.

[7] 许学瑞，帅健，吴宗之.大型原油库火灾定量风险评价[J].油气储运， 2015（5）：482-487.