原油储罐火灾爆炸风险研究

摘要：本文以实际10万方原油储罐为基础，通过对常见的原油储罐火灾爆炸风险进行系统的分析，并结合近年来国内外储罐发生事火灾爆炸的故案例进行对比研究，提出切实有效的对策措施。借助有限元分析方法建立10万方原油储罐的有限元模型，并在标准状况下模拟分析了外浮顶原油储罐浮舱顶部与罐壁形成的半围闭空间聚集可燃气体产生火灾爆炸时的温度场的分布特点，研究结果表明在发生可燃气体火灾爆炸时浮舱顶部和罐壁之间温度增加显著，但是罐壁外侧温度均无明显变化。

关键词：火灾爆炸；风险；浮舱；有限元

中图分类号：X932 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）003-000-01

一、引言

石油库安全运行一直都受到政府和石油公司高度重视，一旦石油库发生事故不仅会涉及到财产损失、人员伤亡，也可能给周边环境带来严重影响。可燃气体导致的火灾爆炸的发生往往给石油库及周边环境带来灾难性的后果。贾文宝[1]和张宏宇[2]等人在石油火灾原因分析方面做了较为全面的研究。吕东[3]通过对外浮舱储罐低液位时储罐内油气爆炸研究，得出低液位储罐内油气爆炸对罐内温度增加较大，对罐区影响较小的结论。实际生产中油库的由于储罐呼吸作用、一二次密封不严或泄露、收发油时流速控制不当、高位报警失灵油液冒顶益出、浮舱由于严重锈蚀底穿孔等原因在浮舱顶部或内部可能聚集大量可燃气体，而油库火灾爆事故很多是由于雷电或静电导致浮舱顶部附近可燃气体爆炸，目前国内外学者对浮舱顶部可燃气体爆炸研究的较少，本文借助被国内外学者在研究可燃气体火灾爆炸方面广泛应用的有限元软件对浮舱顶部可燃气体爆炸进行模拟[4-5]。

二、油库火灾爆炸风险分析

原油闪点较低，容易发生燃烧且在储运过程中如果遇到储油库、管线、设备发生泄漏或者设备密封损坏，挥发出的油蒸气与空气的混合物有可能发生蒸气云爆燃或爆炸；原油大多数是储存在外浮顶罐中，油品不可完全能充满整个储罐，必然都留有一定的空间，这个空间充满了油蒸气和空气的混合物。如达到爆炸极限条件后遇有点火源，就可能发生火灾爆炸事故并且原油储罐单个容量大，储备原油量较多，容易发生连锁的燃烧和爆炸现象。

1.装卸油品过程风险分析

油品收发是石油库企业正常经营中的一个不可缺少的环节，也是油品安全防事故的一个重要环节。从大量的火灾爆炸事故中我们发现，装油的过程中，必须做到合理安排库容，如果流速过快或油库的液位控制不当，可能出现冒顶漏油事故，在油库的顶部或周围聚集大量可燃气体，一旦遇到点火源即有可能产生火灾爆炸事故。同时如果油库出现混油，有肯能出现由于不同品种油品之间的能量差导致过热或者电荷释放，引爆或引燃油库。卸油过程如有流速过快可能造成库内产生负压，甚至引起油库变形，进而导致密封不产生严泄，也可在油库顶部、周围、内部出现可燃气体达到爆炸极限。

2.报警或监测失效风险分析

一方面在收发油作业中如果高位报警设备损坏，可能导致不能准确掌握油库液位，容易在装油过程中出现冒顶，使油库顶部或周围聚集大量油品和其挥发出的可燃气体；另一方面如果可燃气体检测设备失效，由于密封不严、呼吸作用、泄露等原因导致的可燃气体浓度超标不能及时被发现，在可燃气体浓度聚集到爆炸极限时，如存在点火源就可能产生火灾爆炸。

三、油库火灾爆炸风险措施

1.装卸油品过程措施

因此在装卸油期间要严格按照操作规程的要求合理控制流速、加强作业过程巡检、及时监控罐内液位及浮顶上升和下降速度、避免流程切换错误导致冒顶沉船。

2.报警或监测失效措施

库区每个罐组应设置固定式可燃气体检测仪，并定期对可燃气体检测仪检查、校验、确保能正常使用，定期组织人员对火灾报警系统检测、维护。

3.雷击、静电措施

作业人员应注意采取一切措施预防静电的产生，严格按规定穿防静电工作套装，严禁穿化纤服及使用化纤类工具；在清罐作业前，应先用静电消除器及时导除作业人员身上的静电，并对油库的静电接地情况及用于排除油蒸气的管道进行检查，确保管道与油库的可靠连接，使用的机械及电器设备也应进行可靠接地及时地消除静电的危害。

4.一二次密封不严或失效

巡检过程中要对一次和二次密封进行重点检查，采用手动气体检测设备定期测定油气浓度，如果油气浓度超标及时处理。

5.计量期间操作措施

计量工程要严格遵守操作规程，进入罐区前要穿着防静电劳保用品并通过金属接地设备导出人体静电，选用合适的计量工具。

6.清罐过程措施

清罐过程中要保证安全，必须严格按照作业规程实施操作，带进防火堤内的电器设备都必须符合安全规定的要求，以防止引爆堤内的油蒸气，并注意加强现场的安全监护力度。在作业过程中禁用黑色金属制工具，而使用铜制或木制等与钢铁碰撞不产生火花的工具。当必须使用黑色金属工具时，须将可燃气浓度控制在低于允许值。清罐时，除了在罐壁人口处安装防爆电灯外，在罐内作业只允许使用被批准的移动式灯具。从油库中清除出的油泥、锈渣等杂质在收集前应用水淋湿，集中后应立即送至罐区外的安全地带妥善处理，严禁放在作业现场，以防止其中的可燃物自燃，引发火灾爆炸事故。

参考文献：

[1]贾文宝.浅析石油备库的防火与防爆[J].中国安全科学学报.2012.8（7）：119-122.

[2]张宏宇，周俊良.油库火灾原因分析[J].中国化工贸易.2013.11（11）：341.

[3]吕东，王婕，李晋.10万方外浮顶罐低液位时罐内油气爆炸研究科[J].工业安全与环保.2013.39（2）：50-52.

作者简介：王鹏程（1983-），性别：男，民族：满，天津人，研究方向：安全管理，职称：中级工程师，学历：硕士研究生，工作单位：中海石油化工进出口有限公司。