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原油储罐的火灾爆炸危险分析和安全技术对策

		点击数：	更新时间： 2021年09月23日
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前 言 
    按照重大危险源的辨识方法，处理、使用易燃物质超过2t的生产设备和易燃物质超过20t的储存设备均为重大危险源。经重大危险源快速评价计算，油田地面生产场站中的大部分生产设备为重大危险源，其中原油储罐属于危险级别最高的重大危险源之一，为油田安全生产控制的重中之重。
    原油储罐发生火灾或爆炸，会产生较大的破坏范围，以及惨重的人身伤亡和财产损失，如1989年黄岛油库一座2.0×104m3原油储罐发生火灾爆炸，火灾持续104小时，损失原油4×104m3，占地250亩的原油罐区和生产区的设施全部烧毁， 10余辆消防车被烧毁，19人死亡，100多人受伤，事故造成直接经济损失 3540万元。
    本文从原油物料本身的危险特性、原油储罐火灾爆炸的发生机理和危害特点等几个方面进行火灾爆炸危险分析，并提出有效的安全技术措施，以控制和消除原油储罐重（特）大恶性事故发生，保证油田安全生产。

一、原油的危险特性 
  物料本身的火灾爆炸危险特性是决定生产和储存设备危险程度的重要参数之一，原油火灾爆炸危险特性的主要评价参数有：
（1）闪点。闪点越低火灾爆炸危险性越大；
（2）爆炸极限。爆炸极限范围越宽、爆炸下限越低，爆炸危险性越大；

（3）粘度。粘度越低，越易渗漏及流动扩散，越易导致火灾蔓延和扩大；
（4）电阻率。电阻率越大，静电积聚能力越高，越易发生静电火花引爆。 
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备注：

一、原油的危险特性 
    大庆地区原油为甲类易燃液体，具有易挥发、闪点低、爆炸下限低，极易在常温条件下引起燃烧爆炸的危险特性。其相关危险特性数据为：
    
    燃烧热值41870kJ/kg；
    燃烧速度0.0426kg/m2.s；
    闪点<28℃；
    爆炸极限1.1-6.4%(v)；
    运动粘度（50℃）20mm2/s；
    密度在0.81~0.87g/cm3之间；
    凝固点26-33℃。 
二、原油储罐的火灾爆炸危险分析 
原油储罐发生火灾必须同时具备3个条件：
    第一，有可燃物质的存在——原油；
    第二，有助燃物质的存在——空气；
    第三，有能导致火灾的能源即点火源，如撞击、磨擦、明火、电气火花、静电火花、雷电等。
    原油储罐发生爆炸是在同时具备上述条件的基础上，原油蒸气与空气混合必须达到爆炸极限范围内。
原油储罐火灾爆炸的发生机理 
二、原油储罐的火灾爆炸危险分析 
原油储罐火灾爆炸的发生机理 
    原油、空气和点火源是构成原油储罐发生火灾爆炸的三要素，缺少其中任何一个，火灾爆炸就不能发生，反之控制和消除三个要素中的任何一个，火灾爆炸就会终止 。
二、原油储罐的火灾爆炸危险分析 
原油储罐火灾爆炸的发生机理 
    原油储罐发生火灾爆炸分罐内和罐外两种，对罐内火灾爆炸来说，原油储罐一般均为常压储罐，原油液面和罐顶之间的空间为原油蒸气和空气的混合区，客观存在可燃物和助燃物两个要素，因此要防止罐内火灾爆炸事故的发生，应重点预防和控制各种点火能量的存在。 
二、原油储罐的火灾爆炸危险分析 
原油储罐火灾爆炸的发生机理 
    对罐外火灾爆炸来说，正常生产过程中，原油是密闭输送、封闭储存，不具备发生火灾爆炸的条件，但在异常情况下，如果原油泄漏或扩散到罐外，遇足够的点火能量，三要素具备则可能导致火灾爆炸事故，因此预防罐外原油火灾爆炸事故发生的两个关键内容是防止原油泄漏和控制点火源。 
二、原油储罐的火灾爆炸危险分析 
原油储罐火灾爆炸的发生机理 
    根据现场调查和统计资料，油田生产场站在生产过程中可能造成原油泄漏的主要原因有：
 （1） 腐蚀穿孔，焊缝开裂等；
 （2） 人为破坏或自然灾害；
 （3） 动、静密封点密封不严造成泄漏；
 （4） 生产维修作业；
 （5）生产运行失控。 
二、原油储罐的火灾爆炸危险分析 
原油储罐火灾爆炸的发生机理 
 作业场所中点火源可能存在的主要形式有：
（1）明火点火源：包括工业动火、吸烟、灯火等；
（2）电气点火源：危险场所使用了非防爆电器设备；
（3）静电点火源：油品流动产生静电以及人体静电；
（4）雷电点火源：未设防雷接地装置或防雷设施不符合安全要求；
（5）磨擦火花：金属部件相互磨擦产生火花。 
二、原油储罐的火灾爆炸危险分析 
原油储罐发生火灾爆炸的特点 
 （1）火灾爆炸危险性大，经模拟计算，一座5000m3原油储罐若发生池火灾事故，可能造成的人员死亡半径247 m，重伤半径268 m，轻伤半径404 m，可以看出危险范围是极大的。
（2）火焰温度高、辐射热强。油罐一旦发生火灾，火焰的中心温度将高达1050~1400℃，油罐壁的温度达1000℃以上。燃烧时间越长，辐射热越强，强热辐射极易引起相邻油罐及其他可燃物的燃烧。

二、原油储罐的火灾爆炸危险分析 
原油储罐发生火灾爆炸的特点 
 （3）易形成大面积火灾及复燃复爆性。储罐发生火灾，常常伴随油罐爆炸、原油沸溢、喷溅等同时发生，造成原油向罐外大量流散，进而发生油罐区大面积的火灾，严重影响临近油罐和生产设施的安全。另外着火原油储罐灭火后，由于其壁温过高，如不继续进行冷却，有重新引起原油燃烧的可能。
二、原油储罐的火灾爆炸危险分析 
原油储罐发生火灾爆炸的特点 
 （4）产生沸溢、喷溅现象。原油储罐发生火灾，液面会释放出大量的辐射热，上部原油温度迅速上升到250-360℃，形成高温层逐渐增厚。原油内的自由水粒由于受热变成蒸汽泡，比原来的水体积扩大千倍以上，油泡浮到液面，造成沸溢，在油罐四周地面扩散，致使火势扩大。
    原油储罐的下部一般有1m左右的水层，发生火灾后，热波不断向液面下传递，若油罐底部的沉积水温度被加热到气化温度（100℃），沉积水变成水蒸汽，体积扩大，将抬高上部的原油冲向天空而造成喷溅。
三、原油储罐应采取的安全技术对策 
3.1控制罐内火灾爆炸事故的安全技术对策 
 （1）原油固定顶储罐呼吸阀处应装设阻火器，以防止外部火源进入罐内，并定期检查。
  （2）原油储罐内应装设火灾探测装置，如固定顶油罐设防爆型定温控测器，对扑救和控制油罐内初期火灾是非常必要的，可及时预知并采取措施防止火灾扩大和蔓延。
  （3）原油储罐根据罐容量大小选择半固定式或固定式消防冷却水系统和低倍数泡沫灭火系统，储罐区和罐顶配置相应数量的移动式灭火器。 
三、原油储罐应采取的安全技术对策 
3.1控制罐内火灾爆炸事故的安全技术对策 
 （4）原油储罐应装设防雷装置，储罐四周做环型防雷接地，为便于检测，接地线应做可拆装处理。所有法兰及丝扣连接处应焊上导线或用铜片跨接。
（5）为防止原油输送过程中静电积聚。原油储罐和管道应采取防静电接地，防静电接地装置可与防雷装置共用。油罐的进油管应延伸到油罐的底部。
（6）油罐动火应严格执行石油企业工业动火安全规程，并实施现场监护。
（7）所有安全设施应按规定进行定期检查和检测，以保证安全设施的有效性和可靠性。 
三、原油储罐应采取的安全技术对策 
3.2控制罐外火灾爆炸事故的安全技术对策 
 （1）原油储罐与作业场站内相邻设备和厂房应满足必须的安全间距。特别是明火设备和甲乙类生产设施对原油储罐产生的威胁较大，应尽可能扩大其安全间距，如5000m3原油储罐与锅炉房、加热炉等明火设备的安全距离不应小于40m，与甲乙类生产厂房的安全距离不小于20m。
 （2）储罐强度应符合设计要求，把好罐体的选材、焊接工艺和壁厚关，罐体应进行热处理，以消除焊接过程中造成的应力变化，焊接要经过100%的无损探伤，并采取防腐保温措施，防止原油储罐的腐蚀泄漏。
三、原油储罐应采取的安全技术对策 
3.2控制罐外火灾爆炸事故的安全技术对策 
 （3）原油储罐区应尽可能采用自动控制系统，对原油储罐的液位等工艺参数进行实时监控，并设置高低液位报警和紧急切断系统。
 （4）罐前阀室内易产生原油蒸气的泄漏聚集，为防止泄漏原油蒸气与空气混合达到爆炸极限，罐前阀室内应设置可燃气体浓度报警装置。储罐区内也应设置一定数量的可燃气体浓度检测报警装置。 
三、原油储罐应采取的安全技术对策 
3.2控制罐外火灾爆炸事故的安全技术对策 
 （5）罐前阀室内应采用防爆灯具和防爆开关，地面采用不发火地面，装设事故通风装置。罐区内使用的电器设备应选用防爆型。
 （6）原油储罐区应设置永久醒目的“严禁烟火”安全标志。
  （7）生产管理单位应制定详细的油罐发生大量原油泄漏和火灾爆炸的紧急事故预案，并定期进行模拟演习，以提高员工的防范意识和能力。 
结    语
  本文从安全技术角度出发，对原油储罐提出了若干安全技术对策。通过我们近一两年对新疆、吉林等油田的原油储罐进行现状安全风险评价来看，这些安全技术对策中大多在实际生产中往往也是存在问题和隐患较多的地方，应引起足够的重视。当然，安全是牵扯多专业、多领域的综合学科，要真正实现原油储罐的安全生产，还必须从储罐的安全设计、安全施工、安全管理等全过程进行有效控制，任何一个环节都不能忽视。

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