儲油罐爆炸的原因分析與控制.doc

儲油罐爆炸的原因分析與控制儲油罐是油庫的重要設備，儲存著大量易燃燒、易爆炸、易揮發(fā)、易流失的油品，一旦發(fā)生爆炸所造成的損失難以估計。近20年來，油罐發(fā)展呈大型化的明顯趨勢。隨著油氣儲備量的增加，儲油罐的規(guī)模和數量也大幅度地增加。因此，如何安全有效地管理儲油罐、提高儲油罐的安全可靠性，已是當前安全管理工作所面臨的一個重大課題。1爆炸原因分析1.1明火由明火引起的油罐火災居第1位，其主要原因是在使用電氣、焊修儲油設備時，動火管理不善或措施不力而引起。例如，檢修管線不加盲板;罐內有油時，補焊保溫釘不加措施;焊接管線時，事先沒清掃管線，管線沒加盲板隔斷;油罐周圍的雜草、可燃物未清除干凈等。另一個重要原因是在油庫禁區(qū)及油蒸氣易積聚的場所攜帶和使用火柴、打火機、燈火等違禁品或在上述場合吸煙等。1.2靜電所謂靜電火災是指靜電放電火花引燃可燃氣體、可燃液體、蒸汽等易燃易爆物而造成的火災或爆炸事故。靜電的實質是存在剩余電荷。當兩種不同物體接觸或摩擦時，物體之間就發(fā)生電子得失，在一定條件下，物體所帶電荷不能流失而發(fā)生積聚，這就會產生很高的靜電壓，當帶有不同電荷的兩個物體分離或接觸時，物體之間就會出現(xiàn)火花，產生靜電放電(ESD)靜電放電的能量和帶電體的性質及放電形式有關。靜電放電的形式有電暈放電、刷形放電、火花放電等。其中火花放電能量較大，危險性最大。靜電引起火災必須具備以下4個條件：(1)有產生靜電的條件。一般可燃液體都有較大的電阻，在灌裝、輸送、運輸或生產過程中，由于相互碰撞、噴濺與管壁摩擦或受到沖擊時，都能產生靜電。特別是當液體內沒有導電顆粒、輸送管道內表面粗糙、液體流速過快時，都會產生很強的摩擦，從而產生靜電。(2)靜電得以積聚，并達到足以引起火花放電的靜電電壓。油料的物理特性決定了其內產生的靜電電荷難以流失而大量積聚，其電壓可達上萬伏，遇到放電條件，極易產生放電引起火災。(3)靜電火花周圍有足夠的爆炸性混合物。油品蒸發(fā)、噴濺時產生的油霧和儲油罐良好的蓄積條件致使油面上部空間形成油氣一空氣爆炸性混合物。(4)靜電放電的火花能量達到爆炸性混舍物的最小引燃能量。當靜電放電所產生的電火花能量達到或大干油品蒸氣引燃的最小能量(0.2-0.25mJ)時，就會點燃可燃混合氣體，造成燃燒爆炸。因靜電放電(ESD)引起的火災爆炸事故屢見不鮮，而且靜電火災具有一定的突發(fā)性、易爆炸、撲救難度大、易造成人員傷亡等特點，故如何更好地做好防靜電危害工作一直是安全管理工作的重要組成部分。1.3自燃自燃是物質自發(fā)的著火燃燒過程，通常是由緩慢的氧化還原反應而引起，即物質在沒有火源的條件下，在常溫中發(fā)生氧化還原反應而自行發(fā)熱，因散熱受到阻礙，熱量積蓄，逐漸達到自燃點而引起的燃燒。所以自燃的條件有3個，即發(fā)生氧化還原反應、放熱、熱量積蓄，主要過程有氧化、聚熱、升溫、著火。一般來說，引發(fā)儲油罐自燃主要原因有3種：靜電自燃、磷化氫自燃、硫自燃。靜電自燃如上面介紹的，油罐在頻繁裝卸過程中，油品或運動部件與內壁相互摩擦，拍打油面，液位波動，運動部件晃蕩，又由于油品含水和雜質量大等多種原因，極易產生靜電，在運動部件和油罐形成巨大的飄浮帶電體，靜電通過接觸點及突出部位放電，產生靜電火花。磷化氫自燃源于油品中的磷化氫，據有關資料表明，油品中的磷化氫以PH3或P2H4的形式存在。PH3通常以氣態(tài)的形式存在于油罐的氣相空間，且含量極低，其自燃點100，一般無自燃可能;而P2H4通常以液態(tài)的形式存在于油罐的液相空間，其與空氣反應的活化能很低，在常溫下就能發(fā)生自燃，但由于汽油的極性較強，少量P2H4溶解其中，且與空氣隔絕，也不會發(fā)生燃燒。硫自燃起因于硫化鐵自燃，硫化鐵是石油貯罐硫腐蝕的主要產物，硫化鐵在與空氣接觸時強烈反應放熱，如出現(xiàn)熱積蓄，溫度提高，就發(fā)生自燃。原油中的硫分為活性硫和非括性硫，元素硫、硫化氫和低分子硫酵等統(tǒng)稱為活性硫?；钚粤驅饘倬哂休^高的腐蝕性，硫對設備的腐蝕可以分為低溫濕H2S腐蝕、高溫硫腐蝕等，其對儲油罐的腐蝕屬于低溫濕H2S腐蝕。低溫濕H2S腐蝕又有2種腐蝕方式：一種是硫化氫氣體溶解在罐壁上的水中生成氫硫酸，氫硫酸與罐壁金屬鐵發(fā)生電化學腐蝕：另一種是儲罐內濕的硫化氫氣體，在沒有氧氣存在的條件下與儲罐內壁鐵的腐蝕產物一鐵的氧化物及其水合物發(fā)生電化學腐蝕。兩類腐蝕的主要產物均是硫化亞鐵。長期處于氣相空間的儲罐內壁腐蝕特別嚴重，其內防腐涂層被硫化成一層膠質膜，而處在液相部位的內防腐層無明顯腐蝕痕跡，由于膠質膜對FeS具有保護作用，因此在FeS氧化時，氧化熱量不容易及時釋放，加快了其自燃速度。在罐頂通風口附近，F(xiàn)eS與空氣接觸，迅速氧化，熱量不易積聚，而在油罐下部，越靠近浮盤的氣相空間，氧含量越低，部分FeS被不完全氧化，生成單晶硫。該單晶硫呈黃色顆粒狀，燃點較低，摻雜在塊狀、松散結構的焦硫化鐵中，為焦硫化鐵中的FeS的自燃提供了充足的燃燒條件。當油罐處于付油狀態(tài)時，大量的空氣充滿油罐的氣相空間，原先浸沒在浮盤下和隱藏于防腐膜內的FeS漸被暴露出來，并在膠質膜薄弱部位首先發(fā)生氧化，迅速發(fā)熱自燃，引起單晶硫膠質、橡膠密封圈燃燒，甚至導致火災爆炸事故。1.4雷電油罐區(qū)存在的油氣混合物遇到雷擊起火，即使油罐接地，亦會造成火災。而浮頂罐雷擊起火往往是浮頂與罐壁的電器連接不良或罐體密封性差所致。2控制措施2.1人的管理所謂人的管理，就是要千方百計地防止因違章作業(yè)、違章操作、違章指揮而引起的爆炸事故。不僅要加強職工安全方面的培訓、教育工作，讓其認識到儲油罐爆炸的危害性和嚴重性;還要進一步規(guī)范職工的行為，嚴格按照操作規(guī)程作業(yè)，尤其是操作細節(jié)，比如穿防靜電工作服，不穿化纖類衣服和膠鞋上班作業(yè)等等。2.2技術控制2.2.1從控制氧氣的進入來破壞爆炸條件的形成根據可燃物發(fā)生燃燒和爆炸的條件可知，要想避免儲油罐發(fā)生火災和爆炸事故，就必須禁止氧氣或空氣進入儲油罐內。對于容量大的內浮頂油罐，可以實行收付混合操作方式，使浮盤在較小的范圍內浮動，減少浮盤以下空間的硫化亞鐵外露與空氣接觸的機會;采取高液位操作，減少油罐氣相空間，減少腐蝕范圍;采取惰性氣體置換(氮氣保護)的方法，既可實現(xiàn)無氧操作又可防止爆炸性混合氣體的形成;在油罐付油時，采取注入蒸氣或氮氣等保護措施，在停止注入蒸氣后，應及時注入氮氣，防止空氣進入油罐。2.2.2從工藝方面入手來加強頂防和控制改進常壓裝置“一脫四注”工藝來降低硫含量;采用油渣加氫轉化工藝來降低常壓渣油的硫含量;油品進罐前進行有效的脫水來降低含水量;在分餾塔頂添加緩腐蝕劑，使鋼材表面形成保護膜來起阻蝕作用，在油品中添加抗靜電劑提高油品的電導率。2.2.3從設備方面采取措施在易被腐蝕的地方，使用耐腐蝕的鋼材;在易腐蝕設備內表面采用噴涂耐腐蝕金屬或涂鍍耐腐蝕材料等技術;在儲油罐內壁嚴格按標準使用防靜電涂料以消除靜電放電產生的危害或靜電引力導致的各種生產障礙;采用罐頂噴淋技術來有效降低油罐溫度，延緩硫腐蝕，同時及時消散硫化鐵氧化放出的熱量;通過靜電接地、跨接、設置靜電緩和器來加強靜電泄漏，防止靜電積聚;安裝避雷針來有效避免雷電的危害;加強罐體密封性檢查和維修;對大型油罐安裝可燃氣體報警裝置、滅火和冷卻設施。2.2.4從日常操作中進行控制采取底部裝油減少空氣的進入、靜電的產生和油霧的產生;加大注油管的管徑以控制流速減少靜電的產生;在檢測井內進行檢測和取樣，并通過靜置幾分鐘來避免靜電的產生;定期采用酸洗、高pH值溶劑、多級氧化劑、鈍化劑等方法來清除硫化亞鐵沉積物;定期清罐盡可能地排除儲罐中的積水;加強日常設備的檢修、罐區(qū)的安全檢查和巡檢工作，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。2.2.5從在線監(jiān)測技術上來控制(1)建立適合的腐蝕監(jiān)測網來控制與預防硫腐蝕失效。通過合理選點與布點做到在線監(jiān)測和離線監(jiān)測，長周期掛