大型浮頂油罐事故案例分析

大型浮頂油罐事故案例分析

0建設(shè)200越界的原油罐區(qū)大型原油儲水池通常采用浮式儲水池。目前,儲存量在100萬立方米以上的原油罐區(qū)已經(jīng)不罕見,而且石油、石化兩大集團(tuán)都正在抓緊建設(shè)200萬立方米以上的原油罐區(qū);國內(nèi)最大的原油儲罐已經(jīng)達(dá)到20萬立方米。原油的閃點(diǎn)范圍比較寬,一般在20-100℃之間,凝固點(diǎn)較高,一般都需要加熱儲存。原油中一般都含有水分,加熱時極易產(chǎn)生突沸。巨大的儲量,易燃的物質(zhì),如果儲罐管理不善,一旦發(fā)生事故便是災(zāi)難性的。所以,加強(qiáng)原油罐的設(shè)計(jì)、施工和生產(chǎn)過程中安全監(jiān)督與管理,是減少油罐事故的關(guān)鍵措施之一。1浮頂式油罐可能會發(fā)生火災(zāi)事件從儲存和防火的安全角度出發(fā),可以認(rèn)為浮頂油罐是一種最理想的儲存容器。浮頂油罐的特點(diǎn)是有一個可以隨罐內(nèi)液位上下浮動的罐頂,不像拱頂油罐那樣在液面與罐頂之間存在著可燃性氣體混合空間,加之在罐頂與罐壁之間增加了密封設(shè)施,進(jìn)一步縮小了可燃液體的空間暴露量,增加了其安全性。但是,罐底乃至罐壁腐蝕穿孔或開裂、閥門損壞、管線斷裂等形成的跑油事故在油罐事故中是高頻率事故,處理不好或控制不及時,可能形成火災(zāi)爆炸事故。浮頂式油罐罐壁失圓或密封圈密封效果不好造成的泄漏都會使浮船上空形成爆炸性氣體云團(tuán),遇明火、雷擊、靜電火花等都可能引起火災(zāi)和爆炸。此外,罐內(nèi)液位控制不好,液位超高冒罐、切水跑油等誤操作造成油罐內(nèi)原油外溢。浮頂腐蝕穿孔、浮船失衡、中央排水管泄漏,罐底雨水腐蝕等也是釀成跑損事故的原因。因此,浮頂式油罐仍然存在火災(zāi)爆炸的危險性。針對浮頂油罐的危險性,下文通過事故案例進(jìn)行了詳細(xì)的分析并提出了相應(yīng)的安全對策措施,具體如圖1所示。2事故及風(fēng)險分析2.1罐底采后斷裂致災(zāi)油罐在設(shè)計(jì)、制造過程中選材不合理,施工中用錯材料,制造過程中的殘余應(yīng)力過大、焊接質(zhì)量不好,會造成罐底、罐壁穿孔、焊縫開裂,最終導(dǎo)致跑損事故的發(fā)生。1989年5月3日,某廠發(fā)現(xiàn)一原油罐底與基礎(chǔ)之間的縫隙處大量泄漏原油,雖然經(jīng)過緊急處理,仍然跑損原油近2000噸,所幸未發(fā)生火災(zāi),但是卻污染了大片土地。事后檢查發(fā)現(xiàn)罐底板中心有一條約4.3m的焊縫發(fā)生斷裂,并有橫向交叉裂紋。斷裂處幾乎看不到焊肉。地基嚴(yán)重不均勻下沉,使罐底板長期承受應(yīng)力負(fù)荷作用,最終從焊縫薄弱處斷裂,發(fā)生跑油事故。2.2浮頂油罐火災(zāi)的部位浮頂式油罐最明顯的弱點(diǎn)是在浮頂上方存在著巨大的可燃性氣體空間,而且會隨浮頂下降而增加,一座5萬立方米的浮頂油罐,浮頂每下降1m,上方就會增加多于2800m3的空間。如果儲罐的密封圈損壞、罐壁失圓、中央排水管泄漏、浮頂穿孔等,可燃液體會溢至浮船上方或者滴落在密封艙內(nèi),使浮頂上方的可燃性氣體濃度增加,以至超過爆炸下限成為爆炸性氣體混合物,遇明火、雷擊、靜電火花便會形成火災(zāi)。1983年8月30日,英國密爾福德港的一座10萬立方米的浮頂油罐發(fā)生火災(zāi),火源可能是離貯罐90m以外的火炬排出的炙熱的煙炱粒子。事故的直接原因是單板浮頂上有幾條延伸超過28cm的裂紋,并有一些油滲到浮頂上方,形成爆炸性氣體混合物。2.3風(fēng)力雨云荷直擊罐區(qū)1975年,荷蘭的一座5千立方米的輕質(zhì)油罐受到雷擊并爆炸。雷擊火災(zāi),多是雷雨天氣,一種雨云電荷移動到罐區(qū)與在罐區(qū)上方及周邊集聚的另一種電荷相碰,通過大罐金屬物體放電,產(chǎn)生閃電直擊罐區(qū)。雷電電流強(qiáng)度可以達(dá)到萬安以上,瞬間閃電及明火溫度高達(dá)千度以上,其過電壓所引起的強(qiáng)大電流將通過罐體入地,從而產(chǎn)生破壞性強(qiáng)大的熱效應(yīng)。2.4#油罐發(fā)生爆炸損失情況1981年9月10日14時55分左右,遼寧省某縣石油公司油庫1#油罐發(fā)生爆炸,原因是將汽油混入水中注入1#油罐發(fā)生爆炸,當(dāng)即造成6人死亡,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3萬余元。在原油儲存區(qū)域工作時,操作人員都必須認(rèn)真負(fù)責(zé),嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行,認(rèn)真檢查,正確操作,避免由于誤操作而發(fā)生跑油串油事故。另外,公司要對員工多進(jìn)行安全教育,增加其安全意識。還要加強(qiáng)巡檢,一旦發(fā)現(xiàn)異常,要及時處理,避免釀成事故。2.5降低油罐外溢,防止原油外溢由于排水系統(tǒng)位于油罐內(nèi)部,平時無法檢測,且在生產(chǎn)運(yùn)行過程中難以監(jiān)控,一旦出現(xiàn)原油滲漏的情況,不能及時維修。原油流入排雨(雪)水系統(tǒng),不但污染環(huán)境,而且產(chǎn)生安全隱患;如果關(guān)閉罐外排水閥門,下雨時就會威脅浮盤安全,并且滲入排水管的原油會隨積水飄到浮盤上,污染環(huán)境。如果排水系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的泄漏,清罐維修,不但浪費(fèi)了大量的資金,而且影響生產(chǎn)計(jì)劃,降低了原油儲存能力。1989年,某公司油庫2萬立方米浮頂油罐的中央排水疊管密封泄漏,但是因油罐周轉(zhuǎn)不開只好帶病運(yùn)行。為了防止原油外溢,關(guān)閉了罐下部的雨水排空閥,原油從中央排水疊管密封處溢至浮船上方,在浮船上形成約300mm厚的油層。帶病運(yùn)行約一個月時間,所幸未遇到大雨和雷暴,避免了火災(zāi)爆炸事故。2.6浮頂與罐壁之間的局部截面火災(zāi)生產(chǎn)過程中的浮頂油罐的火災(zāi)事故,多因雷擊、靜電、明火引起,初期火災(zāi)多發(fā)生在浮頂與罐壁之間的局部環(huán)形截面上。據(jù)經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)資料介紹,浮頂與罐壁之間的局部環(huán)形截面上的火災(zāi)撲救成功率很高,石化系統(tǒng)南方的各企業(yè)都有撲救環(huán)形截面火災(zāi)的成功經(jīng)驗(yàn),新加坡曾經(jīng)成功的撲救過發(fā)生在較大浮頂油罐(直徑90m)邊緣環(huán)形截面上的火災(zāi)。但是,當(dāng)早期火災(zāi)撲救不及時時,浮船傾斜、下沉后會導(dǎo)致大型油罐全截面火災(zāi),不僅撲救非常困難,而且可能殃及四鄰,影響惡劣。3安全對策和措施根據(jù)上述對浮頂油罐事故案例及危險性的分析,為了要確保大型浮頂油罐安全,減少或避免事故的發(fā)生,應(yīng)該采取以下安全對策措施。3.1浮頂油罐二次密封裝置油罐浮船與罐壁之間的密封效果不良,容易使浮船上方形成爆炸性氣體混合物,從而形成事故隱患。盡量減少浮船上方形成爆炸性氣體混合物的可能性,是確保儲罐長期安全穩(wěn)定儲存、運(yùn)輸?shù)淖铌P(guān)鍵的措施之一?，F(xiàn)行的石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范中明確規(guī)定:浮頂油罐應(yīng)采取二次密封裝置。根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn),二次密封可減少油氣損耗50%-98%。許多企業(yè)在進(jìn)行事故隱患整改時,也把浮頂油罐應(yīng)采取二次密封裝置列為重點(diǎn)進(jìn)行治理。雷雨時間較多的我國南方的煉油廠、石油化工廠、油庫更是把浮頂油罐增加二次密封裝置工作做為重中之重進(jìn)行治理,并且取得了明顯的效果。3.2浮船罐壁密封油罐施工質(zhì)量直接影響浮船與罐壁之間的密封效果。罐本體失圓、浮船偏斜、密封材料或密封方式不合理都會使原油殘留在罐壁或浮船上。此外,寒冷的冬季,殘存的原油掛在罐壁上,在天氣轉(zhuǎn)暖時融化流淌到浮船上,都會使浮船上方可燃?xì)怏w濃度增大,增加了火災(zāi)爆炸的危險。所以,在施工中一定要把浮船與罐壁間的密封效果放在質(zhì)量監(jiān)督的首位。其中包括:按圖施工確保量油柱垂直度、單盤破裂或相鄰浮艙進(jìn)水不沉沒、不卡住等。3.3火災(zāi)自動報警系統(tǒng)現(xiàn)行的《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160-2008)規(guī)定“單罐容積大于或等于30000m3的浮頂罐的密封圈處應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng);單罐容積大于或等于10000m3并小于30000m3的浮頂罐的密封圈處宜設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)?！边@是因?yàn)閮薷叽?遠(yuǎn)離操作間,很難及早發(fā)現(xiàn)初期火災(zāi),尤其是低液位時難以及時發(fā)現(xiàn)火險。因此,火災(zāi)自動報警系統(tǒng),能及早準(zhǔn)確地探知火情,便于及時撲救。目前在用的儲罐雖然也設(shè)計(jì)了火災(zāi)自動報警系統(tǒng),但火災(zāi)探測器多為建筑、廠房使用的感煙探測器、感溫電纜探測器、火焰探測器等,因其孤立、多點(diǎn)探測使系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、管理、校驗(yàn)都變得十分復(fù)雜,很難滿足露天的大型油罐對火災(zāi)探測的要求。光纖光柵感溫火災(zāi)探測報警系統(tǒng)具有測量精度高、安全防爆、抗強(qiáng)電磁干擾、防雷擊、可靠性好、靈敏度高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)罐區(qū)無電、實(shí)時在線監(jiān)測,是油罐火災(zāi)探測自動報警系統(tǒng)的發(fā)展方向。3.4浮頂油罐泡沫滅火儲罐泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一定要保證泡沫滅火設(shè)施充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。GB50160-2008第8.7.2條規(guī)定“單罐容積等于或大于50000m3的非水溶性可燃液體儲罐應(yīng)采用固定式泡沫滅火系統(tǒng)”;GB50074-2002第12.3.3條規(guī)定:“單罐容量等于或大于50000m3的浮頂油罐,泡沫滅火系統(tǒng)可采用手動操作或遙控方式;單罐容量等于或大于100000m3的浮頂油罐,泡沫滅火系統(tǒng)應(yīng)采用自動控制方式”。這就對大型儲罐的泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了明確的要求,為及早、有效撲救油罐的初期火災(zāi)提供了設(shè)施上的保證。但是,傳統(tǒng)的泡沫產(chǎn)生器一般是安裝在浮頂油罐的罐壁上部,受氣候和火災(zāi)時上升氣流的影響較大,常常不能準(zhǔn)確的將泡沫送到浮船的泡沫艙內(nèi),使泡沫的利用率和滅火效果大打折扣,油罐的液位越低,其影響就越顯著。為了解決這個問題,可以采取將泡沫產(chǎn)生器固定在浮船泡沫堰板上,或直接把泡沫供應(yīng)到泡沫艙內(nèi)的滅火方式。在罐壁頂部設(shè)置泡沫滅火器的優(yōu)點(diǎn)是一次性投資較低,便于施工安裝及日常維護(hù)管理,浮頂上方設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是泡沫產(chǎn)生器的混合液量分布均勻,高、低液位時不影響滅火。3.5預(yù)防疊管泄漏為了保證油罐的浮船在下雨時不因雨水在浮船上積存而使浮船下沉,浮頂油罐都安裝有中央排水管。罐內(nèi)的排水管最早使用的是帶活動接頭的排水疊管,但活動接頭的密封面很容易損壞,造成疊管泄漏,造成跑油事故。為了在疊管泄漏時不跑油,一般都將罐底部的雨水閥關(guān)閉,這種方法雖然可以避免油從下部跑損,但是,卻將油壓到了浮船的浮艙上方,并在浮船上方形成爆炸性氣體混合物,對油罐的安全構(gòu)成極大的威脅。近幾年,人們開始用可撓性鋼骨軟管做中央排水管,比較徹底的解決了泄漏問題。但是因?yàn)榭蓳闲凿摴擒浌艿膬r位較高,沒有得到廣泛的應(yīng)用。3.6保證儲罐基礎(chǔ)的可靠性油罐基礎(chǔ)嚴(yán)重下沉,特別是發(fā)生嚴(yán)重的不均勻下沉,直接危及罐體的穩(wěn)定性和可靠性,嚴(yán)重時撕裂底板及壁板。因此,除了設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)當(dāng)保證基礎(chǔ)的可靠性以外,每年都應(yīng)對儲罐基礎(chǔ)的均勻沉降、不均勻沉降、總沉降量、錐面坡度等做一次全面檢查,其檢測結(jié)果應(yīng)符合基礎(chǔ)穩(wěn)定后(一般為5年)均勻下沉量每年不超過10mm等相應(yīng)的要求。油罐基礎(chǔ)的護(hù)坡應(yīng)該完好,出現(xiàn)坡石松脫、出現(xiàn)裂縫時,應(yīng)及時固定灌漿。要經(jīng)常檢查砂墊層下的滲液管有無油品滲出,發(fā)現(xiàn)滲漏,應(yīng)立即采取措施處理。4儲罐的安