大型油罐大型化的發(fā)展歷程

大型油罐大型化的發(fā)展歷程

1.大型浮頂油罐的建設(shè)和運(yùn)行情況地球上的平均閃電時(shí)間為100次，每秒機(jī)的閃燃強(qiáng)度可達(dá)到10億伏。一個(gè)中等尺度的雷暴的功率有108W,相當(dāng)一個(gè)小型核電站的輸出功率。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全球平均每年因雷電災(zāi)害造成的直接損失就超過10億美元,死亡人數(shù)在3000以上。美國(guó)有精確統(tǒng)計(jì),平均每年有1000多人死于雷擊,250人受傷。近十幾年來,世界范圍內(nèi)重大雷擊火災(zāi)爆炸事故屢屢發(fā)生,而大型石油庫(kù)儲(chǔ)油罐發(fā)生雷擊火災(zāi)爆炸事故更是危害極大。油罐容量大型化是近20年來的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。一般立式圓筒形罐的容積大于10000m3,習(xí)慣稱為大型儲(chǔ)罐。近40年油罐大型化迅速發(fā)展,1962年美國(guó)建成了10萬(wàn)m3的浮頂油罐,直徑87米,罐高約21米;1967年委內(nèi)瑞拉建成15萬(wàn)立方米浮頂罐,直徑115m,罐高14.6m;1971年日本建成16萬(wàn)m3浮頂罐,直徑109m,罐高17.8m;接著沙特阿拉伯建成20萬(wàn)m3巨型浮頂罐,它直徑110米,高22.5米。隨著油罐結(jié)構(gòu)和材料的不斷改進(jìn),固定頂罐和內(nèi)浮頂罐的容量也趨于大型化。美國(guó)建有世界上最大的內(nèi)浮頂罐,直徑達(dá)61.6m。在日本建有50000m3的拱頂罐,直徑50.3m,罐高23.67m。國(guó)內(nèi)大型浮頂油罐的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段。第一階段為整套技術(shù)引進(jìn),包括設(shè)計(jì)、高強(qiáng)度鋼板、熱處理成品部件和施工技術(shù),如20世紀(jì)80年代中后期在秦皇島、大慶建造的10萬(wàn)m3大型浮頂油罐。第二階段為國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和施工,引進(jìn)高強(qiáng)度鋼板和熱處理成品部件,20世紀(jì)90年代在鎮(zhèn)海、舟山、上海、蘭州建造的10萬(wàn)m3大型浮頂油罐。第三階段為國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì),僅引進(jìn)高強(qiáng)度鋼板,焊后消除應(yīng)力熱處理在國(guó)內(nèi)完成,如20世紀(jì)末本世紀(jì)初在鎮(zhèn)海、寧波大榭、上海金山建造的10萬(wàn)m3大型浮頂油罐。第四個(gè)階段從設(shè)計(jì)、高強(qiáng)度鋼板和熱處理全部國(guó)產(chǎn)化,如北京燕山石化公司建造的4臺(tái)10萬(wàn)m3超大型浮頂油罐和目前正在建設(shè)的某大型儲(chǔ)備油庫(kù)。經(jīng)過上述四個(gè)階段,國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和施工水平有了大幅度的提高。2003年,茂名石化建造了兩臺(tái)12.5萬(wàn)m3超大型浮頂油罐,油罐內(nèi)徑90m,罐高21.8m;2004年,洛陽(yáng)石化設(shè)計(jì)了3臺(tái)12.5萬(wàn)m3超大型浮頂油罐,油罐內(nèi)徑84.5m,罐高24m,已投產(chǎn)運(yùn)行;2005年,由中石化設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)最大的原油罐——15萬(wàn)m3超大型浮頂油罐(內(nèi)徑100m,罐高21.8m)在江蘇儀征輸油站建成。我國(guó)超大型油罐的設(shè)計(jì)與施工已跨人世界先進(jìn)行列。2.大中、小型油田儲(chǔ)油罐防雷(1)目前我國(guó)油庫(kù)防雷基本上采用的是傳統(tǒng)的防雷模式和設(shè)備(如富蘭克林避雷針、消雷器等),存在直接接閃、雷電閃絡(luò)、電磁感應(yīng)等可能引燃、引爆油蒸氣的重大安全隱患。(2)雷電電磁脈沖(LEMP)經(jīng)常擊壞油庫(kù)電器儀表、自動(dòng)化裝置、通信線路等信息化設(shè)備。這是長(zhǎng)期困擾我國(guó)油庫(kù)防雷的重要問題。(3)大(中、小)型油庫(kù)儲(chǔ)油罐防雷設(shè)計(jì)按《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50074—2002規(guī)定,只要儲(chǔ)油罐頂板厚度大于或等于4mm,都不裝避雷針,直接以罐頂作為接閃器。在通常情況下,這樣做雖然絕大多數(shù)油罐也沒有因雷電而引發(fā)事故,但在雷電活動(dòng)特別強(qiáng)烈的地區(qū),若用罐頂作為接閃器則很難做到儲(chǔ)油罐的“本質(zhì)安全”,規(guī)范對(duì)防雷的要求與油庫(kù)實(shí)際安全需求之間存在差距。(4)缺少切實(shí)可行的大(中、小)型油庫(kù)儲(chǔ)油罐防雷評(píng)估的方法。(5)目前國(guó)內(nèi)還沒有從系統(tǒng)工程的角度進(jìn)行油庫(kù)的綜合防雷。3.黃島油田規(guī)劃事故的原因分析在黃島油庫(kù)的這場(chǎng)大火中,死傷人員之多和直接經(jīng)濟(jì)損失之大,可說是20世紀(jì)雷擊事故中極為罕見的。正是這一事故促使我國(guó)政府部門和全國(guó)人民察覺到雷災(zāi)危害的嚴(yán)重性,開始重視油庫(kù)防雷安全工作。(1)雷災(zāi)實(shí)況1989年8月12日l(shuí)9時(shí)55分,青島市海港旁黃島地區(qū)中國(guó)石油天然氣總公司管道局勝利輸油公司所屬東(營(yíng))黃(島)輸油管線末站,一座2.3萬(wàn)m3的半地下式非金屬油罐(5號(hào)罐)在雷雨中一聲雷響后起火,引爆了旁邊的4號(hào)非金屬油罐,接著1萬(wàn)立方米的金屬油罐(1號(hào))也爆炸著火,不久,2號(hào)、3號(hào)金屬油罐也爆裂起火,有600噸原油泄流入海港水面上。管道局和青島市的救火車無(wú)力應(yīng)付,山東省消防大軍遠(yuǎn)途趕來參加青島港的滅火大戰(zhàn)。13日上午10點(diǎn)鐘國(guó)務(wù)院總理乘軍用飛機(jī)親臨現(xiàn)場(chǎng)指揮滅火。大火足足燒了104小時(shí),仍難以濟(jì)事,因?yàn)轱L(fēng)向不利,從海岸方向吹向大陸,救火車無(wú)法接近,幸虧后來風(fēng)向轉(zhuǎn)變,滅火大軍得以接近火場(chǎng),奮力把大火撲滅,否則整個(gè)海港后果不堪設(shè)想,這時(shí)已是8月16日18點(diǎn)鐘了。14名消防官兵和5名油庫(kù)職工共19人獻(xiàn)出了生命,66名消防隊(duì)員和12名油庫(kù)職工共78人受傷,大火燒掉3.6萬(wàn)噸原油,油庫(kù)區(qū)淪為一片廢墟。直接和間接損失達(dá)2億元。1989年一年里我國(guó)共有三起儲(chǔ)油罐遭受雷擊,除黃島油庫(kù)雷擊事故外,錦西煉油廠10000m3地下平頂儲(chǔ)罐(雷擊前存油3230t油品)、秦皇島輸油站20000m3半地下磚壁平頂儲(chǔ)罐(雷擊前存油4411t油品),均在有獨(dú)立避雷針防護(hù)的情況下仍然發(fā)生了雷擊事故。(2)雷災(zāi)原因分析黃島油庫(kù)大火的原因是什么?為此必須仔細(xì)弄清形成火災(zāi)的實(shí)際情況,最有發(fā)言權(quán)的是長(zhǎng)期負(fù)責(zé)該地消防并參加滅火戰(zhàn)斗的人員。1990年第2期《中國(guó)消防》上發(fā)表了青島市消防支隊(duì)張秀卿的文章《黃島油庫(kù)大火中值得反思的幾個(gè)問題》,其中談到:“5號(hào)罐是1974年建的半地下式非金屬儲(chǔ)油罐,東西長(zhǎng)72m,南北寬48m(分四跨),高9m,石砌,預(yù)制鋼筋砼拱梁,鋪鋼筋砼拱板,上覆0.15m—1.6m的土,罐內(nèi)鋼筋和金屬構(gòu)件互不連接,日久鋼筋外露,故有容易因雷電感應(yīng)產(chǎn)生火花的先天性缺陷。4、5號(hào)罐原設(shè)計(jì)沒有避雷裝置,忽視了罐頂金屬件的良好接地可能。1985年7月15日因雷電感應(yīng),4號(hào)罐金屬呼吸彎管與泡沫管間產(chǎn)生火花而起火。雖然在兩罐四周加裝8支避雷針,罐頂鋪設(shè)防感應(yīng)雷的均壓屏蔽網(wǎng),但網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)與接地角鋼未焊,只用螺絲壓緊。經(jīng)測(cè)量,銹蝕的壓接屏蔽網(wǎng)結(jié)點(diǎn)的電阻為1.56Ω,網(wǎng)與接地角鋼的連接點(diǎn)的電阻為0.116Ω,大大超過0.03Ω。解放軍總后勤部1985年1月制定的《油庫(kù)管理規(guī)則》規(guī)定,雷雨時(shí),禁止進(jìn)行甲、乙類油品的裝罐、清洗、通風(fēng)作業(yè)。石油部1988年7月規(guī)定,為防止雷擊事故,雷雨天盡可能避免使用非金屬油罐。而當(dāng)時(shí)雷電當(dāng)空,卻仍一直給5號(hào)罐輸油,值班消防人員在打撲克、看電視?！睆倪@里已清楚看出:這場(chǎng)大火并不是不能避免的,在防雷技術(shù)措施上本已有了合理的布設(shè),也有合理的規(guī)定,可是管理人員、維護(hù)人員違反防雷規(guī)定的瀆職行為卻為大火創(chuàng)造了條件,這對(duì)于主管防雷行政工作和技術(shù)工作的人員是特別值得注意的。4.新型消磁消弧避雷針系統(tǒng)從本質(zhì)上講,防雷就是在防雷設(shè)備與大地之間建立暢通的雷電通道,疏導(dǎo)強(qiáng)大的雷擊電流,以保護(hù)建筑物的安全。傳統(tǒng)的避雷針只能起到被動(dòng)接閃、疏導(dǎo)電流的作用,而筆者提出的油庫(kù)綜合防雷理念,就是將油庫(kù)防雷視為一個(gè)系統(tǒng)工程,在油庫(kù)建立遠(yuǎn)引與近防、消磁與消弧、反射與吸收、疏導(dǎo)與屏蔽相結(jié)合的多層、多級(jí)、多措施的全方位的綜合防雷體系?！斑h(yuǎn)引”就是通過遠(yuǎn)引避雷針系統(tǒng),結(jié)合地形和環(huán)境在較遠(yuǎn)距離內(nèi)盡量吸引和攔截可能進(jìn)入保護(hù)區(qū)域的雷電;“近防”就是通過消磁與消弧避雷針形成近防系統(tǒng)。對(duì)進(jìn)入保護(hù)區(qū)域的雷電,利用新型消磁消弧避雷針的反射體有效地反射接閃器雷電火花的電磁感應(yīng);利用新型消磁消弧避雷針系統(tǒng)中的吸波裝置,即利用吸波裝置中的導(dǎo)磁體有效吸收過濾雷電流的高頻脈沖并將電磁感應(yīng)有效地轉(zhuǎn)換成渦流;利用新型消磁消弧避雷針系統(tǒng)中的無(wú)感抑浪裝置,減小雷電電磁感應(yīng)產(chǎn)生的峰值電流;通過防雷專用電纜疏導(dǎo)強(qiáng)大的雷電流,同時(shí)屏蔽雷擊電流所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)和閃絡(luò)。新型消磁與消弧避雷針與傳統(tǒng)避雷針相比,能夠減小雷擊電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁感應(yīng)和電弧火花,在防直擊雷的同時(shí)能夠有效地減小感應(yīng)雷的破壞,抑制了雷電的二次感應(yīng)