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原油儲罐的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析和安全技術(shù)對策

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前 言 
    按照重大危險(xiǎn)源的辨識方法，處理、使用易燃物質(zhì)超過2t的生產(chǎn)設(shè)備和易燃物質(zhì)超過20t的儲存設(shè)備均為重大危險(xiǎn)源。經(jīng)重大危險(xiǎn)源快速評價(jià)計(jì)算，油田地面生產(chǎn)場站中的大部分生產(chǎn)設(shè)備為重大危險(xiǎn)源，其中原油儲罐屬于危險(xiǎn)級別最高的重大危險(xiǎn)源之一，為油田安全生產(chǎn)控制的重中之重。
    原油儲罐發(fā)生火災(zāi)或爆炸，會產(chǎn)生較大的破壞范圍，以及慘重的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，如1989年黃島油庫一座2.0×104m3原油儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸，火災(zāi)持續(xù)104小時(shí)，損失原油4×104m3，占地250畝的原油罐區(qū)和生產(chǎn)區(qū)的設(shè)施全部燒毀， 10余輛消防車被燒毀，19人死亡，100多人受傷，事故造成直接經(jīng)濟(jì)損失 3540萬元。
    本文從原油物料本身的危險(xiǎn)特性、原油儲罐火災(zāi)爆炸的發(fā)生機(jī)理和危害特點(diǎn)等幾個(gè)方面進(jìn)行火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析，并提出有效的安全技術(shù)措施，以控制和消除原油儲罐重（特）大惡性事故發(fā)生，保證油田安全生產(chǎn)。

一、原油的危險(xiǎn)特性 
  物料本身的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)特性是決定生產(chǎn)和儲存設(shè)備危險(xiǎn)程度的重要參數(shù)之一，原油火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)特性的主要評價(jià)參數(shù)有：
（1）閃點(diǎn)。閃點(diǎn)越低火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性越大；
（2）爆炸極限。爆炸極限范圍越寬、爆炸下限越低，爆炸危險(xiǎn)性越大；

（3）粘度。粘度越低，越易滲漏及流動擴(kuò)散，越易導(dǎo)致火災(zāi)蔓延和擴(kuò)大；
（4）電阻率。電阻率越大，靜電積聚能力越高，越易發(fā)生靜電火花引爆。 
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備注：

一、原油的危險(xiǎn)特性 
    大慶地區(qū)原油為甲類易燃液體，具有易揮發(fā)、閃點(diǎn)低、爆炸下限低，極易在常溫條件下引起燃燒爆炸的危險(xiǎn)特性。其相關(guān)危險(xiǎn)特性數(shù)據(jù)為：
    
    燃燒熱值41870kJ/kg；
    燃燒速度0.0426kg/m2.s；
    閃點(diǎn)<28℃；
    爆炸極限1.1-6.4%(v)；
    運(yùn)動粘度（50℃）20mm2/s；
    密度在0.81~0.87g/cm3之間；
    凝固點(diǎn)26-33℃。 
二、原油儲罐的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析 
原油儲罐發(fā)生火災(zāi)必須同時(shí)具備3個(gè)條件：
    第一，有可燃物質(zhì)的存在——原油；
    第二，有助燃物質(zhì)的存在——空氣；
    第三，有能導(dǎo)致火災(zāi)的能源即點(diǎn)火源，如撞擊、磨擦、明火、電氣火花、靜電火花、雷電等。
    原油儲罐發(fā)生爆炸是在同時(shí)具備上述條件的基礎(chǔ)上，原油蒸氣與空氣混合必須達(dá)到爆炸極限范圍內(nèi)。
原油儲罐火災(zāi)爆炸的發(fā)生機(jī)理 
二、原油儲罐的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析 
原油儲罐火災(zāi)爆炸的發(fā)生機(jī)理 
    原油、空氣和點(diǎn)火源是構(gòu)成原油儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸的三要素，缺少其中任何一個(gè)，火災(zāi)爆炸就不能發(fā)生，反之控制和消除三個(gè)要素中的任何一個(gè)，火災(zāi)爆炸就會終止 。
二、原油儲罐的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析 
原油儲罐火災(zāi)爆炸的發(fā)生機(jī)理 
    原油儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸分罐內(nèi)和罐外兩種，對罐內(nèi)火災(zāi)爆炸來說，原油儲罐一般均為常壓儲罐，原油液面和罐頂之間的空間為原油蒸氣和空氣的混合區(qū)，客觀存在可燃物和助燃物兩個(gè)要素，因此要防止罐內(nèi)火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生，應(yīng)重點(diǎn)預(yù)防和控制各種點(diǎn)火能量的存在。 
二、原油儲罐的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析 
原油儲罐火災(zāi)爆炸的發(fā)生機(jī)理 
    對罐外火災(zāi)爆炸來說，正常生產(chǎn)過程中，原油是密閉輸送、封閉儲存，不具備發(fā)生火災(zāi)爆炸的條件，但在異常情況下，如果原油泄漏或擴(kuò)散到罐外，遇足夠的點(diǎn)火能量，三要素具備則可能導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故，因此預(yù)防罐外原油火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的兩個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容是防止原油泄漏和控制點(diǎn)火源。 
二、原油儲罐的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析 
原油儲罐火災(zāi)爆炸的發(fā)生機(jī)理 
    根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和統(tǒng)計(jì)資料，油田生產(chǎn)場站在生產(chǎn)過程中可能造成原油泄漏的主要原因有：
 （1） 腐蝕穿孔，焊縫開裂等；
 （2） 人為破壞或自然災(zāi)害；
 （3） 動、靜密封點(diǎn)密封不嚴(yán)造成泄漏；
 （4） 生產(chǎn)維修作業(yè)；
 （5）生產(chǎn)運(yùn)行失控。 
二、原油儲罐的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析 
原油儲罐火災(zāi)爆炸的發(fā)生機(jī)理 
 作業(yè)場所中點(diǎn)火源可能存在的主要形式有：
（1）明火點(diǎn)火源：包括工業(yè)動火、吸煙、燈火等；
（2）電氣點(diǎn)火源：危險(xiǎn)場所使用了非防爆電器設(shè)備；
（3）靜電點(diǎn)火源：油品流動產(chǎn)生靜電以及人體靜電；
（4）雷電點(diǎn)火源：未設(shè)防雷接地裝置或防雷設(shè)施不符合安全要求；
（5）磨擦火花：金屬部件相互磨擦產(chǎn)生火花。 
二、原油儲罐的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析 
原油儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸的特點(diǎn) 
 （1）火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性大，經(jīng)模擬計(jì)算，一座5000m3原油儲罐若發(fā)生池火災(zāi)事故，可能造成的人員死亡半徑247 m，重傷半徑268 m，輕傷半徑404 m，可以看出危險(xiǎn)范圍是極大的。
（2）火焰溫度高、輻射熱強(qiáng)。油罐一旦發(fā)生火災(zāi)，火焰的中心溫度將高達(dá)1050~1400℃，油罐壁的溫度達(dá)1000℃以上。燃燒時(shí)間越長，輻射熱越強(qiáng)，強(qiáng)熱輻射極易引起相鄰油罐及其他可燃物的燃燒。

二、原油儲罐的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析 
原油儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸的特點(diǎn) 
 （3）易形成大面積火災(zāi)及復(fù)燃復(fù)爆性。儲罐發(fā)生火災(zāi)，常常伴隨油罐爆炸、原油沸溢、噴濺等同時(shí)發(fā)生，造成原油向罐外大量流散，進(jìn)而發(fā)生油罐區(qū)大面積的火災(zāi)，嚴(yán)重影響臨近油罐和生產(chǎn)設(shè)施的安全。另外著火原油儲罐滅火后，由于其壁溫過高，如不繼續(xù)進(jìn)行冷卻，有重新引起原油燃燒的可能。
二、原油儲罐的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)分析 
原油儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸的特點(diǎn) 
 （4）產(chǎn)生沸溢、噴濺現(xiàn)象。原油儲罐發(fā)生火災(zāi)，液面會釋放出大量的輻射熱，上部原油溫度迅速上升到250-360℃，形成高溫層逐漸增厚。原油內(nèi)的自由水粒由于受熱變成蒸汽泡，比原來的水體積擴(kuò)大千倍以上，油泡浮到液面，造成沸溢，在油罐四周地面擴(kuò)散，致使火勢擴(kuò)大。
    原油儲罐的下部一般有1m左右的水層，發(fā)生火災(zāi)后，熱波不斷向液面下傳遞，若油罐底部的沉積水溫度被加熱到氣化溫度（100℃），沉積水變成水蒸汽，體積擴(kuò)大，將抬高上部的原油沖向天空而造成噴濺。
三、原油儲罐應(yīng)采取的安全技術(shù)對策 
3.1控制罐內(nèi)火災(zāi)爆炸事故的安全技術(shù)對策 
 （1）原油固定頂儲罐呼吸閥處應(yīng)裝設(shè)阻火器，以防止外部火源進(jìn)入罐內(nèi)，并定期檢查。
  （2）原油儲罐內(nèi)應(yīng)裝設(shè)火災(zāi)探測裝置，如固定頂油罐設(shè)防爆型定溫控測器，對撲救和控制油罐內(nèi)初期火災(zāi)是非常必要的，可及時(shí)預(yù)知并采取措施防止火災(zāi)擴(kuò)大和蔓延。
  （3）原油儲罐根據(jù)罐容量大小選擇半固定式或固定式消防冷卻水系統(tǒng)和低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)，儲罐區(qū)和罐頂配置相應(yīng)數(shù)量的移動式滅火器。 
三、原油儲罐應(yīng)采取的安全技術(shù)對策 
3.1控制罐內(nèi)火災(zāi)爆炸事故的安全技術(shù)對策 
 （4）原油儲罐應(yīng)裝設(shè)防雷裝置，儲罐四周做環(huán)型防雷接地，為便于檢測，接地線應(yīng)做可拆裝處理。所有法蘭及絲扣連接處應(yīng)焊上導(dǎo)線或用銅片跨接。
（5）為防止原油輸送過程中靜電積聚。原油儲罐和管道應(yīng)采取防靜電接地，防靜電接地裝置可與防雷裝置共用。油罐的進(jìn)油管應(yīng)延伸到油罐的底部。
（6）油罐動火應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行石油企業(yè)工業(yè)動火安全規(guī)程，并實(shí)施現(xiàn)場監(jiān)護(hù)。
（7）所有安全設(shè)施應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行定期檢查和檢測，以保證安全設(shè)施的有效性和可靠性。 
三、原油儲罐應(yīng)采取的安全技術(shù)對策 
3.2控制罐外火災(zāi)爆炸事故的安全技術(shù)對策 
 （1）原油儲罐與作業(yè)場站內(nèi)相鄰設(shè)備和廠房應(yīng)滿足必須的安全間距。特別是明火設(shè)備和甲乙類生產(chǎn)設(shè)施對原油儲罐產(chǎn)生的威脅較大，應(yīng)盡可能擴(kuò)大其安全間距，如5000m3原油儲罐與鍋爐房、加熱爐等明火設(shè)備的安全距離不應(yīng)小于40m，與甲乙類生產(chǎn)廠房的安全距離不小于20m。
 （2）儲罐強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，把好罐體的選材、焊接工藝和壁厚關(guān)，罐體應(yīng)進(jìn)行熱處理，以消除焊接過程中造成的應(yīng)力變化，焊接要經(jīng)過100%的無損探傷，并采取防腐保溫措施，防止原油儲罐的腐蝕泄漏。
三、原油儲罐應(yīng)采取的安全技術(shù)對策 
3.2控制罐外火災(zāi)爆炸事故的安全技術(shù)對策 
 （3）原油儲罐區(qū)應(yīng)盡可能采用自動控制系統(tǒng)，對原油儲罐的液位等工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并設(shè)置高低液位報(bào)警和緊急切斷系統(tǒng)。
 （4）罐前閥室內(nèi)易產(chǎn)生原油蒸氣的泄漏聚集，為防止泄漏原油蒸氣與空氣混合達(dá)到爆炸極限，罐前閥室內(nèi)應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w濃度報(bào)警裝置。儲罐區(qū)內(nèi)也應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的可燃?xì)怏w濃度檢測報(bào)警裝置。 
三、原油儲罐應(yīng)采取的安全技術(shù)對策 
3.2控制罐外火災(zāi)爆炸事故的安全技術(shù)對策 
 （5）罐前閥室內(nèi)應(yīng)采用防爆燈具和防爆開關(guān)，地面采用不發(fā)火地面，裝設(shè)事故通風(fēng)裝置。罐區(qū)內(nèi)使用的電器設(shè)備應(yīng)選用防爆型。
 （6）原油儲罐區(qū)應(yīng)設(shè)置永久醒目的“嚴(yán)禁煙火”安全標(biāo)志。
  （7）生產(chǎn)管理單位應(yīng)制定詳細(xì)的油罐發(fā)生大量原油泄漏和火災(zāi)爆炸的緊急事故預(yù)案，并定期進(jìn)行模擬演習(xí)，以提高員工的防范意識和能力。 
結(jié)    語
  本文從安全技術(shù)角度出發(fā)，對原油儲罐提出了若干安全技術(shù)對策。通過我們近一兩年對新疆、吉林等油田的原油儲罐進(jìn)行現(xiàn)狀安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)來看，這些安全技術(shù)對策中大多在實(shí)際生產(chǎn)中往往也是存在問題和隱患較多的地方，應(yīng)引起足夠的重視。當(dāng)然，安全是牽扯多專業(yè)、多領(lǐng)域的綜合學(xué)科，要真正實(shí)現(xiàn)原油儲罐的安全生產(chǎn)，還必須從儲罐的安全設(shè)計(jì)、安全施工、安全管理等全過程進(jìn)行有效控制，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都不能忽視。

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