油罐火災(zāi)原因分析與調(diào)查

1、安全技術(shù)/化工安全油罐火災(zāi)原因分析與調(diào)查隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，石油及石油產(chǎn)品在生產(chǎn)、生活中 的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，各類油庫(kù)、加油站日益增多，而油罐是儲(chǔ)存 散裝油料最為重要的設(shè)備，油罐儲(chǔ)油是當(dāng)前應(yīng)用最普遍的一種儲(chǔ) 油方式。油罐內(nèi)儲(chǔ)存的各種油品一般都具有易揮發(fā)、易流失、易 燃燒、易爆炸等性質(zhì)，一旦發(fā)生火災(zāi)，必將造成重大的損失。研 究油罐的火災(zāi)原因及調(diào)查方法對(duì)消除火災(zāi)隱患，制定切實(shí)可行的 安全措施和管理制度，提高火災(zāi)人員的技術(shù)水平有著重要意義。一.火災(zāi)的危險(xiǎn)性及概況（一）罐中油品主要是由碳?xì)浠衔锝M成，受熱、遇火以及 與氧化劑接觸都有發(fā)生燃燒的危險(xiǎn)。油品的閃點(diǎn)和自然點(diǎn)越低發(fā) 生燃燒的危險(xiǎn)越大。石油產(chǎn)品

2、的蒸汽與空氣的混合比例達(dá)到爆炸 下限濃度時(shí)，遇火花即能爆炸。（二）石油產(chǎn)品的電阻率在1012QCM左右，最易在裝卸、 罐裝、泵送等作業(yè)過程中慢慢積聚產(chǎn)生靜電荷導(dǎo)致油罐燃燒爆 炸。（三）粘度低的油品流動(dòng)擴(kuò)散性強(qiáng)，如有滲漏會(huì)很快向四周 流散，油品的擴(kuò)散、流淌性是導(dǎo)致火災(zāi)的危險(xiǎn)因素。（四）石油產(chǎn)品受熱后蒸汽壓升高、體積膨脹。若容器罐裝 過滿或儲(chǔ)存密閉容器中，會(huì)導(dǎo)致油罐膨脹，甚至爆炸引起火災(zāi)。（五）油罐中重質(zhì)或含有水分的油品燃燒時(shí)，燃燒的油品有 的大量外溢，有的從罐內(nèi)猛烈噴出形成高達(dá)70-80米的巨大火柱， 火柱順風(fēng)向噴射距離可達(dá)120米左右，容易直接燒至鄰近油罐， 擴(kuò)大受災(zāi)面積。對(duì)國(guó)內(nèi)煉油廠進(jìn)行調(diào)查

3、的結(jié)果表明：在全部油罐火災(zāi)中，原 油罐占40%，汽油罐占32%，柴油罐占8%，重質(zhì)油品儲(chǔ)罐占 20%。由此可見，閃點(diǎn)低于28C的油品占全部油罐火災(zāi)的72%。 立式鋼質(zhì)油罐頂蓋全部掀開占40%，而大多數(shù)情況下是油罐的 部分頂蓋掀開，造成一定的危險(xiǎn)性。二油罐火災(zāi)的主要原因本文主要從火源的角度將石油罐火災(zāi)原因分為如下七類:（一）明火引燃、引爆油罐附近的煙道的火星，車輛噴出的火星、放鞭炮和燒紙的 飛火、庫(kù)區(qū)內(nèi)違章吸煙，動(dòng)明火、電氣焊作業(yè)等極易引燃泄露在 地面的油品或引爆彌漫在空氣中的油蒸汽。2001年9月凌晨4 時(shí)32分，位于沈陽(yáng)新路140號(hào)的沈陽(yáng)市大龍洋石油有限公司， 因倒油過程中油罐內(nèi)汽油外溢，大

4、量揮發(fā)氣體流動(dòng)到160米以外 的汽車庫(kù)內(nèi)，當(dāng)司機(jī)發(fā)動(dòng)汽車時(shí)，火花引燃汽油揮發(fā)氣體，導(dǎo)致 灌區(qū)東北側(cè)建筑物內(nèi)8個(gè)儲(chǔ)灌發(fā)生惡性爆炸火災(zāi)。如油品泄露油 蒸汽彌漫到鍋爐房、灶房、配電站等處極易引起燃燒或爆炸。若 油罐未裝阻火器，液壓安全閥缺油或各封閉口不嚴(yán)密等原因，很 容易將外火傳入罐內(nèi)，引起燃燒或爆炸。（二）靜點(diǎn)火花引起爆炸電阻率在1012QCM左右的液體最容易產(chǎn)生聚集靜電。多數(shù) 油品的電阻率大于1012QCM，為帶靜電物質(zhì)，很容易產(chǎn)生和聚 集靜電荷，而且消散慢。常常發(fā)生靜電聚集的情況是：油品在管道中流動(dòng)；濺裝油品的過濾；槽車、油罐的頂部；油品的快速蒸發(fā)、泄露；油品在泵內(nèi)通過；油罐水洗后，水自一定體

5、積的油品中沉降；采樣或運(yùn)輸?shù)然蝿?dòng)、振蕩；人體帶的靜電;穿脫化纖衣服;塑料桶罐裝油品等。由于油罐接地電阻過大（大于100Q），或消除靜電的裝置失靈，或孤立的導(dǎo)體（如浮頂）與油罐接觸不良，很容易聚集靜電荷，一旦放電形成火花，足以引燃或引爆彌漫的油蒸汽。（三）雷擊引起火災(zāi)或爆炸由于油罐頂孔口關(guān)閉不嚴(yán)或未安裝阻火器，避雷裝置設(shè)計(jì)不合理或發(fā)生故障，金屬罐接地過大（大于 10Q）靜電荷消除不掉，混凝土油罐中鋼筋未能安全電氣閉合，在雷擊時(shí)易引起火災(zāi)或爆炸。（四）碰撞和摩擦火花引起火災(zāi)若油罐的量油孔口沒用有色金屬制做，鋼尺放入或拉出時(shí)易與量油孔口邊緣摩擦而發(fā)生火花，引燃油 罐內(nèi)油蒸汽；用鋼鐵造的工具開啟油罐孔

6、口或搬運(yùn)時(shí)相互撞擊產(chǎn)生火花易引燃泄漏的油蒸汽；裝卸油鶴管 頭部（不是有色金屬制做的）與油罐或油船艙口撞擊產(chǎn)生的火星引然油蒸汽；鐵路車輛研軸、油泵空轉(zhuǎn) 造成殼體過熱引燃油蒸汽。（五）電氣原因引起火災(zāi)油罐的主要電氣設(shè)備如輸電設(shè)備、線路、泵房電機(jī)照明設(shè)備等，若發(fā)生短路、漏電、接地，過負(fù)荷等 故障時(shí)，產(chǎn)生的電弧、電火花、高熱極易引燃泄漏的油及油蒸汽。若泵房電機(jī)、燈具、開關(guān)等采用非防爆 型或防爆等級(jí)不夠也易點(diǎn)燃泄漏的油蒸汽。（六）自燃引起火災(zāi)常見的情況如油罐中含硫油品的沉積物在消除時(shí)發(fā)生自燃，潤(rùn)滑油及重油加溫時(shí)溫度超過閃點(diǎn)而自燃。（七）放火引起火災(zāi)根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，石油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)發(fā)生的火災(zāi)，主要原因中明火引燃

7、占67%，靜電引燃占13%，雷擊引燃 占8%，電氣故障及其他原因占12%。由此看出各種明火引燃是油罐火災(zāi)最主要的原因。三.油罐火災(zāi)原因調(diào)查（一）現(xiàn)場(chǎng)訪問油罐火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)訪問的重點(diǎn)圍繞泄漏原因和起火源進(jìn)行調(diào)查。1 .查明發(fā)生火災(zāi)的時(shí)間、位置，是先起火后爆炸還是先爆炸后起火；查明火災(zāi)發(fā)生和蔓延的過程； 查明火災(zāi)前起火部位的異?，F(xiàn)象。查明發(fā)生的油罐火災(zāi)前裝油的種類、數(shù)量，燒損或泄漏的數(shù)量和流淌、揮發(fā)等情況。向最先到達(dá)火場(chǎng)的滅火人員了解火勢(shì)發(fā)展特點(diǎn)；向火災(zāi)前最后離開火場(chǎng)人員了解油罐、泵房設(shè)備、 管線有無(wú)破壞、損壞、泄漏等現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)時(shí)采取了什么補(bǔ)救措施。查明火災(zāi)前工作人員有無(wú)違章作業(yè)及違章動(dòng)火等情況，違章操作

8、后是否立即起火。查明火災(zāi)前油罐附近有哪些明火火源存在及各火源距著火油罐的距離。檢查油罐、輸油設(shè)施、變配電設(shè)備的設(shè)計(jì)是否符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定，施工質(zhì)量如何，是否存在火災(zāi) 隱患，是否定期對(duì)各種設(shè)施進(jìn)行檢查、維修、清洗等。查明起火點(diǎn)附近輸發(fā)油作業(yè)種類、油的種類、油流速度、管道及容裝器材種類，是否采取了防靜 電措施。查明石油罐避雷設(shè)施的設(shè)計(jì)是否符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定，施工質(zhì)量是否合格；火災(zāi)前是否發(fā)生過雷擊， 查明雷擊的位置及時(shí)間，雷擊后是立即起火還是過了一段時(shí)間起火。9 .向泵房和配電室的工作人員了解油泵運(yùn)轉(zhuǎn)、儀表指示情況和泵房燈具、開關(guān)、電機(jī)等的防爆等級(jí)。10.查明火災(zāi)前工作人員和車輛進(jìn)出情況以及是否有可疑人

9、員出入油庫(kù)。（二）現(xiàn)場(chǎng)勘查油罐火災(zāi)的特點(diǎn)是，燃燒速度快，火場(chǎng)溫度高，燒損嚴(yán)重，痕跡物證少，勘查難度大?，F(xiàn)場(chǎng)勘查除按 一般現(xiàn)場(chǎng)勘查程序進(jìn)行之外，應(yīng)先重點(diǎn)圍繞查找泄漏原因和著火源進(jìn)行勘查，然后結(jié)合泄漏點(diǎn)、泄漏原因 或火源、起火點(diǎn)對(duì)各種原因引起的火災(zāi)進(jìn)行逐步細(xì)致勘查。主要做法如下：1 .尋找泄漏點(diǎn)，查明泄漏原因。常見的泄漏點(diǎn)與原因：如焊縫開裂、局部腐蝕穿孔、油罐各封口不 嚴(yán)密，法蘭接口不緊密，油罐過量充裝因受熱膨脹破裂、油泵盤根過松、油罐油管受到機(jī)械撞擊破裂，油 管受到車輛重壓或地形變化斷裂等。泄漏的油品流浸到周圍的地面，揮發(fā)為蒸汽向四周彌漫。若泄漏的油 品遇到火源后立即起火，一直燒到油罐泄漏處，泄

10、漏點(diǎn)不難找到；若火源傳到油罐內(nèi)部又發(fā)生猛烈爆炸， 嚴(yán)重地破壞了油罐，尋找泄漏點(diǎn)的難度就大了，這時(shí)就要結(jié)合調(diào)查訪問線索及設(shè)計(jì)施工情況綜合分析泄漏 點(diǎn)的位置和泄漏原因。尋找火源，認(rèn)定起火點(diǎn)。通常我們把點(diǎn)燃油品或油蒸汽的火源的位置叫起火點(diǎn)。在泄漏的油品浸漬 或油蒸汽彌漫的區(qū)域內(nèi)往往有若干個(gè)火源。一般的說，離泄漏點(diǎn)最近首先引燃或引爆的火源的位置稱為第 一起火點(diǎn)，其余以次類推。但是第一起火點(diǎn)在查明火災(zāi)原因上最重要。不易揮發(fā)的油品，可以從現(xiàn)場(chǎng)浸漬 滲透的痕跡查明流淌浸漬的范圍；對(duì)于易揮發(fā)的油品除查明浸漬范圍外，要計(jì)算出達(dá)到爆炸下限濃度的油 蒸汽的擴(kuò)散距離，還要根據(jù)當(dāng)時(shí)的風(fēng)向確定油汽流散的方向。在沒有特別明

11、顯的線索和依據(jù)下，很難直接進(jìn)入正確的勘查方向。但明火引燃火災(zāi)的可能性很大， 因此我們應(yīng)該先著手勘查：油罐的呼吸閥和液壓安全閥是否失靈，是否裝有阻火器；檢查量油孔、人孔、采光孔等是否封閉嚴(yán)密， 有無(wú)外部火焰?zhèn)魅牍迌?nèi)的痕跡。對(duì)油罐外圍環(huán)境，應(yīng)重點(diǎn)勘驗(yàn)有無(wú)外來(lái)火源及火源距起火油罐、泄漏點(diǎn)距離，判斷外來(lái)火源（如煙道 飛火，鞭炮飛火，車輛排氣管噴出的火星等）能否飛入油庫(kù)點(diǎn)燃油蒸汽或地面雜草雜物。特別核實(shí)火災(zāi)發(fā) 生前出入車輛的時(shí)間、停留位置，檢查其是否安裝火星熄滅器。若可以排除明火引燃，有靜電、雷擊、自燃火災(zāi)的依據(jù)，那么就進(jìn)行靜電、雷擊、自燃等火災(zāi)的分 類勘查。若懷疑靜電引起火災(zāi)，就要檢查輸油發(fā)油等作業(yè)現(xiàn)

12、場(chǎng)，油管油桶種類、直徑及材料，造作過程。檢查 油罐內(nèi)有無(wú)孤立的導(dǎo)體，有無(wú)良好的接地裝置。是否容易產(chǎn)生靜電積聚，是油品具有一個(gè)較好的電位。檢 發(fā)油過程中，是否動(dòng)過絕緣管、塑料桶。若油罐雷擊起火，詳細(xì)檢查避雷針設(shè)施能否對(duì)整個(gè)油罐等起到保護(hù)作用，避雷針的接地線是否電阻過 大或斷裂，油罐是否有良好接地，罐內(nèi)是否有孤立的導(dǎo)體。測(cè)定雷擊區(qū)域和雷擊通道內(nèi)的鐵磁性物件的剩 磁，判斷那個(gè)部位最先遭到雷擊。如1989年8月12日黃島油庫(kù)火災(zāi)中最先爆炸起火的5號(hào)罐最大剩磁為 10.5毫特，70米外4號(hào)罐的剩磁不超過2毫特，這就證明雷電流主要經(jīng)路是5號(hào)罐，4號(hào)罐則是強(qiáng)大電流 感應(yīng)結(jié)果，進(jìn)一步確定了5號(hào)罐為起火點(diǎn)。對(duì)雷

13、擊點(diǎn)的金屬熔痕，可取樣做金相鑒定，水泥物體可以做中 性檢驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)訪問線索，若懷疑碰撞、摩擦火花引起火災(zāi)，就要詳細(xì)查看槽車、油桶、閥門、量油孔、油 泵、油罐等泄漏點(diǎn)及其附近有無(wú)摩擦和碰撞痕跡。若懷疑電氣原因火災(zāi)，檢查油罐區(qū)內(nèi)電源線路、變配電室、泵房、發(fā)油機(jī)、照明燈具及其他電氣設(shè)備， 是否發(fā)生過故障，并查明故障種類、打火痕跡、電氣設(shè)備的放爆等級(jí)。如若自燃火災(zāi)成因很大，檢查油罐中是否有含硫油品的沉積物，是否對(duì)潤(rùn)滑油及重油加溫時(shí)溫度過高， 是否氣溫過高及其機(jī)電設(shè)備溫度過高超過油品的閃點(diǎn)。若有放火引起火災(zāi)的嫌疑，勘查油罐區(qū)的墻和門有無(wú)翻越、破壞痕跡，附近區(qū)域有無(wú)殘留的放火用具 如火繩、導(dǎo)火索、打火機(jī)

14、等引燃物，以判斷有無(wú)放火的可能。（三）原因鑒定與認(rèn)定鑒定與認(rèn)定是調(diào)查工作的關(guān)鍵，也是調(diào)查工作的目的，以便從火災(zāi)中吸取教訓(xùn)和處理事故，尤其這種 破壞性很大的火災(zāi)，更應(yīng)該謹(jǐn)慎全面公正的對(duì)待。明火引起火災(zāi)原因的鑒定與認(rèn)定此類原因鑒定與認(rèn)定的重點(diǎn)是泄漏原因及火源處油蒸汽的濃度，因?yàn)槊骰饻囟纫话氵h(yuǎn)高于油品的自燃點(diǎn)，釋放能量遠(yuǎn)大于點(diǎn)火能量，所以只要有泄漏是可以引起火災(zāi)。那么我們要著重確 認(rèn)：（1）油罐、油管因某種原因泄漏出油品；（2）起火點(diǎn)在油品泄漏浸漬或者達(dá)到爆炸下限油蒸汽彌漫 范圍內(nèi)；火災(zāi)前起火點(diǎn)出有明火存在；（3）對(duì)于罐內(nèi)燃燒或爆炸，檢查阻火器、液壓安全閥或各孔口封閉 不嚴(yán)。1993年南京市金陵石化

15、公司煉油廠汽油罐10.21重大火災(zāi)，原因是：白班操做工本應(yīng)打開310號(hào)油 罐的副出線主控閥，卻錯(cuò)開了 311號(hào)油罐裝滿的汽油泵入310號(hào)油罐副出線主控閥，導(dǎo)致310號(hào)油罐汽油 外溢，在灌區(qū)內(nèi)大面積擴(kuò)散，形成爆炸性氣體；進(jìn)入爆炸區(qū)的拖拉機(jī)的火星是這次火災(zāi)事故的點(diǎn)火源（明 火）；因而發(fā)生爆炸，繼而引起油罐燃燒的重大火災(zāi)事故。靜電火花引起火災(zāi)原因的鑒定與認(rèn)定引起靜電火災(zāi)的原因大多數(shù)是由于物體積聚的靜電荷達(dá)到高電位時(shí)，對(duì)附近的某些接地或電位較低的 物體放電時(shí)，引燃了油蒸汽。靜電火災(zāi)的特點(diǎn)是發(fā)生火災(zāi)后，現(xiàn)場(chǎng)往往未留下任何痕跡。因此，只能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各種現(xiàn)象，在排除其 他火災(zāi)原因的條件下，通過調(diào)查、測(cè)試、模擬

16、實(shí)驗(yàn)方法，獲取靜電放電引起著火、爆炸的基本條件，再去 分析靜電引起火災(zāi)的可能性。（1）獲取產(chǎn)生靜電的根據(jù)。如油品輸送、倒換、過濾、攪拌、混入雜質(zhì)、噴出、檢尺、采樣等油品與 其他物質(zhì)之間接觸、分離而產(chǎn)生靜電。（2）有靜電積累的條件。調(diào)查起火部位前空氣相對(duì)濕度，濕度較低易產(chǎn)生靜電；油罐或?qū)w對(duì)地電阻 過大（大于100 Q）或輸油管、油桶為絕緣材料制作的易積累靜電荷。（3）靜電放電能量必須不小于油品的最小點(diǎn)火能。通常靜電放貨電引起火災(zāi)或爆炸的安全極限，可用 等于最小點(diǎn)火能量的帶電狀態(tài)（靜電電位和帶電量等）來(lái)表示。此安全界限僅是一個(gè)大致的標(biāo)準(zhǔn)，它受到 放電空間，接地體的狀況等因素影響。若帶電體是導(dǎo)體時(shí)

17、，如果發(fā)生放電，一般能將所儲(chǔ)存的靜電量全部釋放出來(lái)若現(xiàn)場(chǎng)允許，應(yīng)盡量對(duì)可能產(chǎn)生和積累靜電荷的操作現(xiàn)場(chǎng)測(cè)取靜電電位，靜電電量等數(shù)據(jù)以便測(cè)試有 否放電著火。若帶電體為絕緣體（表面電阻10 9Q表面以上），常采用試驗(yàn)試、經(jīng)驗(yàn)試或估算的方法。以下標(biāo)準(zhǔn)可 在分析時(shí)參考：靜電電位為1000V或帶電荷密度為1x10 -7C / m2以上時(shí)，對(duì)于最小點(diǎn)火能為數(shù)十微焦的油品；靜電電位為5000V或帶電荷密度為1x10 -7C / m2以上時(shí)，對(duì)于最小點(diǎn)火能為數(shù)百微焦的油品；帶電絕緣體使操作人員感到有電擊感時(shí)；用直徑為3mm以上接地的金屬球接近帶電的絕緣體，若發(fā)生聲光放電現(xiàn)象；絕緣體表面電荷密度超過1x10 -7

18、C / m2時(shí)；這些都有發(fā)生火災(zāi)的可能。起火點(diǎn)處，油蒸汽濃度達(dá)到爆炸上下限之間。對(duì)起火點(diǎn)及其附近尋找放電痕跡，并對(duì)遺留物殘骸分析。用眼睛或低倍放大鏡對(duì)殘骸件作表面形貌 特征去分析判斷火花放電的主要零部件和主要放電部位。借助電子顯微鏡對(duì)微觀形貌和微區(qū)成分分析，去 尋找是否存在火花放電的微觀形貌特“火花放電微坑。模擬實(shí)驗(yàn)或者故障再現(xiàn)。測(cè)定靜電壓，對(duì)地電阻參數(shù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)。或者通過同類設(shè)備，相同部位是存在類似故障現(xiàn)象， 用來(lái)間接地達(dá)到故障再現(xiàn)的目的。雷擊引起火災(zāi)原因的鑒定與認(rèn)定。雷擊引起火災(zāi)是因?yàn)槔讚舢a(chǎn)生的熱效應(yīng)、電效應(yīng)、靜電效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等導(dǎo)致油罐起火爆炸的。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)訪問的線索和氣象資料，確定起火或爆炸前油罐區(qū)發(fā)生過雷擊，起火點(diǎn)在雷擊范圍內(nèi)或雷 電通道，并確認(rèn)雷擊后起火或爆炸。避雷針設(shè)備不能有效地保護(hù)全部油罐或輸油設(shè)施，金屬罐接地過大（一般大于10Q），鋼筋混凝土 罐沒有全部做到電氣閉合。雷擊后形成的痕跡特征。雷擊發(fā)生過程中，在雷擊點(diǎn)、雷擊放電通道及雷擊效益作用的部位不同物 體上，形成不同特征的痕跡。如金屬帶熔痕、混凝土被擊穿及燒蝕變色痕。用磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)度儀測(cè)量油罐和金屬物件有剩余磁場(chǎng)。碰撞和摩擦引起火災(zāi)原因的鑒定與認(rèn)定現(xiàn)場(chǎng)勘查后，發(fā)現(xiàn)在泄漏點(diǎn)及附近有碰撞和摩擦痕跡，開啟罐蓋和孔口用易產(chǎn)生撞擊火花的金屬物件，量油孔和裝卸油鶴管頭部不是有色金屬制作，確認(rèn)在開啟