炼油厂火灾爆炸危险性及防火对策

王勇，王延尚(山东省青岛市消防救援支队，山东 青岛 266071)

0 引言

石油化工其主要使用到的原料为石油和天然气，这两种是化工过程中使用的主材料。石油产品种类较为多样化，经过一系列的生产过程形成，常见的有汽油、煤油、柴油等，这些产品的生产形成都需要一个过程，石油炼制的这个过程也被称为炼油，炼油生产工艺特点如下。

(1) 生产工艺苛刻度大。在炼油生产工艺中，涉及了很多的操作环节，基于其油品生产特点，对生产工艺有着极高的要求，需要保证温度、压力、流速等工艺指标，也正是如此，生产过程中要考虑的因素过多，极大程度上增加了火灾发生的概率。如：制氢、苯乙烯加热炉内炉膛温度达1 150 ℃、加氢裂化反应压力达15 MPa。

(2)生产装置体量庞大。石油化工生产一般由多套装置构成大型联合生产装置，上下游装置之间大都存在进料关系，对塔器、换热器、反应器等设备的质量要求越来越高，一旦发生火灾爆炸事故损失严重。国内炼油单套加工量已经达到1.2×107t/a。

(3)生产装置排列紧密。由于生产工艺的需要，同一工艺大部分装置聚集在一起，设备和管道前后相随，上下交织，装置内空间狭窄。因生产装置之间连接过于紧密，如果发生火灾，基于其连接结构的紧密性，会使得火灾通过生产装置迅速蔓延，而且有些装置本身装有化学物质，容易产生连锁反应，造成爆炸，进一步扩大火灾蔓延范围。

(4)生产综合化，产品多样化。在生产过程中，涉及的产品种类较为多样化，常见的有汽油、煤油、液化石油气等。这些产品绝大部分都易燃易爆，且燃烧、爆炸特性都不尽相同，给火灾预防和扑救带来了难度。

(5)炼油原料用及产品大多易燃易爆。炼油过程使用的原油、汽油、煤油等物质大部分闪点低，爆炸极限范围广，火灾爆炸危险性大，着火后会产生大量的热和有毒气体，危害极大。如氢气的爆炸极限在4.0%～74.2%，苯、硫化氢、氨等属于高毒物品。

(6)装置与管道纵横交错，立体交叉。装置之间具有一定的连接性，而管道是主要的连接介质，管道负责完成装置之间的一个运输要求，对于大型石化企业来说，生产区域内，装置内部管线交错纵横，如果出现火灾，其蔓延速度是非常快的。

1 炼油厂火灾爆炸及其他危险因素

1.1 易燃烧特性

油品的燃烧具有一定的差异性，主要以燃点、闪点进行评定[1]。对于易燃液体来说，由于燃点和闪点数值相差很小，因此在评定此类液体火灾危险性时，常用闪点作为参数来评估，一般不考虑燃点的影响。闪点不同，燃烧的危险程度也不同，如果闪点高，那么燃烧的危险系数就越大，闪点低就说明燃烧的危险系数比较小。基于油品性质，一旦出现燃烧的情况，其燃烧蔓延速度非常快，不同质品的油其燃烧速度具有一定的分化性，最快的燃烧速度高达5 mm/min，不管是横向燃烧还是纵向燃烧，其传播速度都是较快的，油品出现燃烧情况后，会造成氧气缺失，容易导致其他事故。

1.2 易爆炸性质

在石油炼制过程中，使用的原料和生产的产品种类繁多，有些物质化学性质非常活跃，在一定的条件下，遇到空气时会形成高度的聚合性，在接触火源的一瞬间就会发生剧烈的爆炸，爆炸的波及范围主要受物质的爆炸下限和爆炸上限影响，上限与下限如相差很大，下限又较低，则物质容易爆炸，从而危险性就大。汽油蒸汽混合达到一定的量，掺杂浓度达到一定指标，其爆炸范围是非常大的。通过对石油化工着火情况分析，发现在密闭容器中，其油蒸气浓度是随燃烧强度的不同不断发生变化。

燃烧和大多数爆炸都是化学反应，在一定的条件下能够发生转变。许多油品的爆炸浓度下限很低，尤其是轻质油品。油蒸汽易积聚漂移及范围大，很容易达到爆炸极限范围，遇有点火源即可爆炸。油品的易爆性还由于油气所需要的点火能量很低，最低的只有0.2 mJ，而油库中各种引火能源，如明火、散热设备的表面高温、电气设备点火源、通过的高温气体、三种形式的静电放电闪火等，具有足够的能量来引爆油气混合物。

1.3 易蒸发特性

蒸发量与速度和液体的温度特别是表层温度、液面压力、气体空间、蒸发面积、接触空气的流速，以及本身的密度有关。炼油生产过程使用的一些轻质油品有着良好的挥发特性，如每千克汽油大约可以蒸发出0.4 m3的汽油蒸气，随着温度升高挥发出来的油蒸气也大量增加。炼油化工产品在静止和流动时都会发生蒸发现象，且蒸发速度与产品密度大小有关，一般密度越小，蒸发越快，油蒸气越多，爆炸危险性就越大。

1.4 易产生积聚静电荷

静电荷是一种处于静止状态的电荷。静电荷如积聚数量不多，不产生放电或者静电压放电电流达不到可燃物质的引燃温度，就不会造成灾害。静电荷积聚通常和下列原因有关：(1)输油时，静电电荷数量多少与输油管道内壁是否光滑有关；(2)空气的相对湿度越大，产生静电荷越少；(3)流动速度和流动时间都大的情况下，静电荷产生数量也多；(4)除柴油外，流动介质温度与静电荷呈正比关系，温度越高，静电越易产生和聚集；(5)如果油品中存在杂质，混合到其他油品中时会产生大量静电荷；(6)油品通过过滤网产生的静电荷多少与过滤网网目数大小成正比；(7)油品流动时，流过的管道或容器使用弯头数量越多，其静电荷数量也就越多；(8)用绝缘性材料制成的容器或管道，油品流过产生静电荷多于非绝缘性材料制成的容器或管道。

1.5 易受热膨胀

油品在受热的情况下，其内部的温度指标会明显上升，体积呈一个膨胀趋势，基本上所有油品都会受热膨胀，膨胀程度主要受温度指标变化影响，温度每升一度，体积就会跟着膨胀到一定范围，温度升高的情况下，其蒸气压力也会出现不同幅度的上涨。也正是如此，在存储汽油的时候，需要做好对密封油桶的处理工作，不能将密封油桶放在高热或者阳光下暴晒，避免温度过高影响其内部温度性。在容器内部灌入热油，油品的体积会出现收缩的情况，内部压力呈负增长，使得容器向内收缩，使得容器发生形变。而受热胀冷缩影响，也更容易导致漏油增大火灾发生的概率。由于油品的热膨胀性，若容器灌装过满，管道输油后不及时排空，又无泄压装置，由于外界温度上升或下降速度过大，会造成设备胀破、吸瘪等事故。还有就是过低的温度影响，会使得油罐向内凹陷。故储油容器，尤其是各种规格的油桶，不同季节都规定不同的安全容量，输油管线上应有泄压装置。

1.6 易流动扩散

液体物质都具有一定的流动性，对于易燃流动液体来说，其扩散速度主要受本身黏度影响，如果油品的黏度比较低，那么流动性就很强，流动速度就很快，其扩散速度越快，那么也更容易导致火灾蔓延。有些油品的黏度较高，流动性相对来说不那么强，但在高温影响下，会使得油品黏度降低，扩散速度加快，同样会导致火灾情况加重。

1.7 易沸溢性

重质油品一般不易燃烧，一旦燃烧不易扑灭。重质或含水分的油品(如原油)着火燃烧时容易产生突沸、喷溅现象，产生极大的危险性，有些喷射的燃烧物距离很远，增加救援难度的同时也增加了救援危险系数。而且由于火焰辐射热量高，容易造成油罐间的火势蔓延。油中的水滴遇到如此高的温度必然汽化，体积膨胀，形成泡沫状，以很大的压力升腾到油面，并把着火油品带到上面，向周围喷溅。这种火灾破坏性极大，波及面也宽。

2 炼油厂着火爆炸预防对策

2.1 控制明火(包括吸烟和生产中的明火)

香烟的燃烧温度为650～800 ℃，自燃时温度为450～500 ℃，且可以阴燃很长时间，因此，炼油厂严禁携带烟火。在生产过程中，需要制定严格的生产标准，控制明火的使用，明确要求明火使用范围。明火具有高温性，对于需要加热的易燃易爆物，需要采取合适的加热措施，一定要避免直接使用明火加热。加热的时候需要在固定范围区域，远离气体或者蒸汽存储区域。维修过程中涉及到对火的使用时，对照明设备有一定要求，不能使用一般的照明设备，必须是防爆照明设备，能够起到一个阻隔的作用，避免明火造成影响。在厂区和机动车辆的排气管中，需要安装好阻火器，保证其排出气体安全性。

2.2 控制高热物及高温表面

高热物具有一定的传导性，在特定的环境下能够完成热量传递，还能诱导可燃物着火，高热物和高温表面包含的种类比较多，常见的有蒸汽管道表面、液体管道、裂解炉等。这些高热物和表面都具有高温的特性，而且表面积比较大，分化程度比较高，散发的热量也比较多，因具有这种种特点，也更容易诱导火灾爆炸的形成。基于此，需要严格控制高热物和高温表面，采取有效的隔热措施进行预处理，防止表面高热物和高温表面与易燃物有直接接触。

2.3 控制自燃发热及化学反应热

在生产过程中，涉及到了多种化学物质，很多化学物质发生反应的时候都会产生热量，不同物质由于反应类型的不同其反应热也是有区别的。比如煤和黄磷等是因为氧化反应产生的发热，而硝化棉和火药等是因为分解反应产生的发热。还有因为发酵引起的发热，比如浓硫酸和浓硝酸，针对不同物质的化学反应特点，需要做好相关保管工作，使用的时候也要清楚各个物质特性和扑救方法。

2.4 控制冲击与摩擦

摩擦主要是两个物体之间相互接触产生的，两个物体表面都粗糙，在紧密接触的期间，很容易受摩擦影响产生火花。这种火花虽然小，但是能量如达到可燃物质的临界点，能够点燃可燃气体和液体，还有就是物体冲击的时候，容易造成设备损伤，冲击过程中振荡摩擦等都会产生火花。在日常管理中，需要加强维修和定期检查，做好机械管理工作，对机械转动部分进行润滑处理，降低摩擦系数，应用铜制工具，能够极大程度规避火花的产生。

2.5 控制电气火花

很多电气设备引发的火灾爆炸事故都是因为电气火花导致的[2]。当然也并不是电气火花就一定能够导致火灾发生，主要是取决于电气火花的能量大小。电气火花能量受引火电流、电压的影响，对于电气火花的控制，侧重于从电气设备方面入手，对电气设备采取防爆措施，应用防爆装置，以隔离安装的方式避免设备产生火花。典型案例有新疆克拉玛依独山子炼油厂在建油罐在防腐刷漆时，油漆中有机溶剂挥发，遇到电气火花闪爆，造成12人死亡。

2.6 控制静电火花

2010年1月8日5时，兰州石化公司303厂原料罐区发生爆炸，事故造成5人失踪，1人重伤，5人轻伤。经调查，事故是由于裂解碳四罐泄漏，泄漏的可燃气体浓度达到一定指标，临界爆炸点，产生静电由此导致爆炸着火。在炼油化工生产过程中，静电的形成因素有很多，常见的有液体喷射带电、液体沉降带电、液体输送带电等。但并不是静电产生就会导致火灾爆炸，仅有当静电积累到一定程度时，达到静电放电标准，其放电火花与可燃物接触之后，方会出现火灾爆炸的情况。为了确保静电不产生影响，需要做好相关预防工作，可以从以下三方面着手考虑：(1)尽量减少静电的产生；(2)如果静电无法避免，需要尽可能减少静电的积累；(3)静电如果大量积累，需要采取合适的阻隔措施，避免放电发生，控制可燃物的数量。

2.7 控制雷电

雷电能够产生巨大的电流，其电流指标有时候高达几百千安，这种过高的电流就算是瞬间产生，持续时间很短，但其温度放热量是非常高的，能够引起可燃物爆炸，也可造成电气火灾。青岛黄岛油库火灾就是因为雷电击中储油罐造成的。因此，石油化工企业必须采取有效的防、避雷措施。

3 结语

本文在介绍炼油厂生产工艺特点的同时，重点对炼油厂生产、储存、使用物料的火灾危险性进行了阐述，提出炼油厂火灾爆炸的防控措施，目的在指导相关部门人员科学开展检查工作[3]，帮助炼油厂消防管理人员发现问题苗头，及时排除隐患，防止火灾爆炸事故的发生，确保企业消防安全。