油田、矿山、电力设备管理与技术 Ｃｈｉｎａ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ 典型石油库危险有害因素分析 唐源宋刘贵杰毕少峰 （中国海洋大学工程学院，山东青岛２６６１Ｏ０） 【摘要ｌ目前，国内普遍采用的成品油储运方式，多采用海运、公路或者管道来油，石油库内浮顶罐储存、周转，并采用自动控制、定量计量等 工艺，使油库的储运过程具有方便操作管理、节省投资等优点。我国目前已建成数百座此类的成品油库。因此，该类成品油库从设计到施工运行及维 护等的经验都已非常成熟。工艺的经济性、安全性、可操作性都受到了广大的成品油储存企业的认可。但是由于成品油本身的易燃、易爆特点且 石油库储存量大，发生事故危害较大，因此石油库的安全生产不容忽视。下文就储存汽油、柴油等成品油的典型石油库的危险有害因素分析进行讨论。 【关键词】石油库安全火灾泄漏 ，，１石油库物料的火灾、爆炸危险性 石油库涉及的火灾、爆炸危险物料为库内储存的油品：汽油、柴 油。汽油列入 危险化学品名录》（２００２版）；危险物料的火灾、爆炸危 险特性与分类见表１。 １．１油品的易燃、易爆性 油品挥发出来的蒸气与空气混合，浓度达到爆炸极限时，遇点 火源，会发生爆炸。由于油品蒸气具有燃烧和爆炸性，因此在生产操 作过程中，应防止其可燃性蒸气的积聚，尽可能将其浓度控制在爆 炸极限外，预防火灾、爆炸事故。 １．２油品有较大的蒸气压 油品有较大的蒸气压也是引起火灾爆炸的重要因素。油库储存 油品都是蒸气压较大的液体，它们易产生能引起燃烧所需要的最低 限度的蒸气量，蒸气压越大，其危险ｌ生也越大。另外，温度对蒸气压 的大小影响很大，温度升高，其蒸气压将迅速增大。所以盛装易燃油 品的容器，如储罐、槽车等，应有足够的强度，以防止容器胀裂。 １．３油品易积聚静电 油库储存的油品都具有易积聚静电荷的特点，在油品储运和生 产过程中，其静电的产生和积聚危险性的大小与管道内壁粗糙度、 流速、运送距离以及储运设备的导电性能等诸多因素有关。静电放 电是导致火灾爆炸事故的一个重要原因。 １．４油品的易扩散、流淌性 油库储存的油品的粘度一般较小，容易流淌扩散。同时，由于其 渗透、浸润和毛细管引力等作用而扩大其表面积，使蒸发速度加快， 火索。（６）如果安全管理不严，机动车违章进入库区，尾气火花也可能 并向四周迅速扩散和挥发，与空气混合，遇火源会发生火灾爆炸事 引发事故。 故。 在油罐清洗、通风和动火补焊以及防腐过程。 （２）一个油罐着火后引起周围多个油罐的连锁爆炸、燃烧。由于 油品热值高，辐射热大，邻近油罐内的油品加速蒸发，油气挥发至着 火罐便被引燃或引爆。若着火罐严重变形或罐体开裂，油料四处漫 流燃烧，也可扩大火灾范围。 ２．１．２油罐火灾、爆炸的原因 引起油罐火灾、爆炸事故的点火源种类多，包括电气火花、雷 电、静电、其它高能产生的火花、机动车尾气火花等各类明火。 （１）在油品储运中发生泄漏的危险ｌ生较高，主要有冒罐跑油，脱 水跑油，设备、管线、阀件损坏跑油以及密封不良造成油气挥发等， 泄漏的油品遇明火会发生火灾、严重时会引发爆炸。 （２）雷击引发火灾、爆炸。若油罐或油库内的建筑物防雷设施有 缺陷或雷电来势过猛，则会引起油罐着火、爆炸。 （３）电气老化、绝缘破损、短路、超负荷用电、过载、接线不规范、 发热、电器使用管理不符合安全要求、使用不防爆的灯具或其他明 火照明等引起火灾。 （４）油品在储运过程中因流动、喷射、过滤会产生静电聚积。油罐 静电消除装置如果不能满足工艺要求或失灵，当静电聚积到一定程 度，就会产生放电火花，点燃燃烧性混合气体而发生火灾、爆炸。静 电危害虽然在瞬间完成，但往往使某一场所甚至整个油库的安全受 到威胁。 （５）储罐检修、改造时焊接火焰和火星是着火爆炸事故发生的导 ２．２泄漏跑油 １．５油品的受热易膨胀性 泄漏跑油也是火灾爆炸发生的一个极其重要的诱因和条件，泄 油品受热后，温度升高，体积膨胀，若容器灌装过满，管道输油 后不及时排空而又无｝世压装置，会导致容器和管道的损坏，可能引 漏跑油主要包括以下：（１）收油、倒罐作业。在收油、倒罐作业时，如果油罐液位控制仪 起油品渗漏和外溢。另一方面，由于温度降低，体积收缩，容器内有 表失灵导致误操作都可能发生冒顶跑油事故。 可能出现负压，使储罐受力变形。 （２）油罐脱水过程。油罐脱水操作失误或切水时脱离岗位都会发 ２工艺过程危险因素分析 生跑油事故。１９９０年９月１５日某公司炼油厂成品车间曾发生煤油罐 罐区作业过程包括油品储存、倒罐、脱水及转输等，根据对油库 切水跑损煤油１４．５ｔ的事故。 事故的调查和统计，火灾爆炸、泄漏跑油是油库的主要风险，其中泄 （３）管线、管件、阀门泄漏导致跑油。管线、阀门也是跑油事故的 漏跑油发生频次较高，而火灾、爆炸造成的事故损失较大。 高发区。在使用运行过程中，由于物料的作用，运行时的振动，运行 ２．１火灾爆炸 时压力等各方面的影响，会导致管道附属元件出现泄漏而发生跑油 项目的油品储罐储存大量易燃、可燃介质，因此油罐发生火灾 事故。 时一般火势猛烈，火焰温度高，辐射热强，燃烧和爆炸往往交替进 总之，油品的储存、倒罐、脱水的任何一个环节如果处理不当都 行，储罐遭到破坏，油品可能外溢漫流扩散燃烧。 存在泄漏、跑油的危险，从而引发火灾爆炸。 ２．１．１油罐火灾、爆炸的危险特点 ３储罐危险性分析 （１）未排净可燃气体的空罐在遇明火或高热时油罐内油气发生 爆炸，把罐顶或整个油罐破坏。这种情况一般只发生爆炸，通常发生 下转第１６２页 ……表１火灾、爆炸危险特性与分类表 物料名称 汽油 柴油 闪点（℃） ＜２８ ≥５５ 自燃点（℃） ４１５—５３０ ２２７——２５０ 爆炸极限（Ｖ％） １．４～７．６ １．５～４．５ 火灾危险类别 田 乙Ｂ 爆炸危险类别 类别 ＩＩＡ ⅡＡ ｌ组别 ｌ Ｔ３ Ｉ Ｔ３ 注：表中火灾、爆炸危险类别依据的规范：（（石油库设计规范））（ＧＢ５００７４—２０ｏ２）、 炸和火灾危险环境电力装置设计规范））（ＧＢ５００５８— ９２）；其它数据来自《危险化学品安全技术全书））等文献。 １６０ ２０１４￣１０ｋｌ上第１９期总第１９９期 ｌ 油田，矿山、电力设备管理与技术 ｃｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ０ｖｅ ｗ 按变电站的控制层次和对象设置全站控制级（站级）和就地单元 控制级（段级）的二层式分布控制系统结构。站级系统大致包括站控 系统（ｓｃｓ）、站监视系统（ＳＭＳ）、站工程师工作台（ＥＷＳ）及同调度中 心的通信系统（ＲＴＵ）。站控系统（ｓｃｓ）：应具有快速的信息响应能力 及相应的信息处理分析功能，完成站内的运行管理及控制（包括就地 及远方控制管理两种方式），例如，事件记录、开关控制及ＳＣＡＤＡ的 数据收集功能。 站监视系统（ＳＭＳ）：应对站内所有运行设备进行监测，为站控系 统提供运行状态及异常信息，即提供全面的运行信息功能，如扰动 记录、站内设备运行状态、二次设备投人／退出状态及设备的额定参 数等。 站工程师工作台（ＥＷＳ）：可对站内设备进行状态检查、参数整 定、调试检验等功能，也可以用便携机进行就地及远端的维护工作。 上面是按大致功能基本分块，硬件可根据功能及信息特征在一 台站控计算机中实现，也可以两台双备用，也可以按功能分别布置， 但应能够共享数据信息，具有多任务时实处理功能。 站级在横向按站内一次设备（变压器或线路等湎向对象的分布 式配置，在功能分配上，本着尽量下放的原则，即凡是可以在本间隔 就地完成的功能决不依赖通讯网，特殊功能例外，如分散式录波及 小电流接地选线等功能的实现，这种结构相比集中式变电系统而 言，具有以下明显优点。 ①可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将‘危险’分 散，当站级系统或网络故障，只影响到监控部分，而最重要的保护、 控制功能在段级仍可继续运行；段级的任一智能单元损坏不应导致 全站的通信中断。②可扩展性和开放性较高，有利于工程的设计及 应用。 提高。 智能化一次设备，被检测信号回路和被控制的操作驱动同路， 采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回 路的结构，数字程控器及数字公共信引网络取代传统的导线连接 变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑同路被可编程序代替，常 规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。 网络化的变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防俟闭 锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同 期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准 化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的 网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的Ｉ／０接口，通过网 络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻 辑的功能模块。 ５变电站自动化系统新发展 ｌ ｌ０ＫＶ陕焦变电站，是把一体化的ＧＩｓ设备和变电站计算机监 控系统综合在一起，采用新型的光电传感器取代传统的电流、电压 互感器和ＩＯＫＶ高压室，由光纤接口替代了微机测控保护装置的输 入输出回路，使变电站自动化系统向过程层延伸和发展。ｌＩＯＫＶ变 电站应用了计算机、现代通讯和光电技术，使变电站自动化进一步 １１０ＫＶ变电站运行管理自动化系统，包括电力生产运行数据、 状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行 发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处 理意见，系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设 备“定期检修”改变为“状态检修”。 在１１０ＫＶ变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智 能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现，变电站自动化技术 进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中，保护装置、测控 装置、故障录波及其他自动装置的Ｉ／Ｏ单元，如Ａ／Ｄ变换、光隔离器 件、控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反 言之，智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常 规继电保护装置、测控等装置的Ｉ／Ｏ部分；在中低压变电站则将保 护、监控装置小型化、紧凑化，完整地安装在开关柜上，实现了变电 站机电一体化设计。 ６结语 通过上述对陕焦１ １０ＫＶ变电站综合自动化分析探讨，可以看出 变电所综合自动化实现了电网自动化和现场运行管理现代化，将能 大大加强电网一次、二次系统的效能和可靠性，数字化变电站系统， 是煤化工企业变电站的发展方向。 ……上接第１６０页 沉船的原因有以下几个方面： 储罐是油库的核心设备，在储罐选材、焊接以及维护和管理过 （１）施工质量问题：浮盘在施工过程中如果焊接不良、金属出现 程中如果出现问题，会造成油罐的破坏。 裂纹和腐蚀导致浮顶破裂、渗漏、主柱歪斜等会造成浮盘沉没。 ３．１储罐吸瘪、翘底、胀裂 （２）操作问题：在操作时进油高度超高，浮盘超过高液位运行会 油罐的呼吸阀失灵或呼吸管路堵塞等造成罐内真空度过大会 顶住消防泡沫发生器、直梯等器件造成卡盘。继续进油，油品会从密 引起储罐吸瘪，吸瘪事故通常发生在储罐验收、发油、空罐闲置和气 封胶带与罐壁间隙以及浮盘上的自动呼吸阀溢流到浮盘上，使之下 温骤降等时候，吸瘪部位多发生在油罐的顶部，轻则引起储罐的变 沉，造成“沉船”。 浮盘位于低液位时自动呼吸阀打开，油气会溢到浮盘上部空 形，重则引起油罐严重凹瘪，不能继续使用，影响油库的正常生产， 间，油气聚积达到爆炸极限遇点火源可能引起火灾、爆炸。储罐重新 并造成巨大的财产损失。 储罐内正压超过储罐所能承受的压力会引起储罐翘底、胀裂。 进油时，由于油料进罐时形成涡流，会对浮盘产生强烈的冲击，使之 储罐超压通常发生在收油及试压过程中，另外在储存过程中油料的 扭转，严重的可使浮盘和导向管变形或损伤，长期下去可导致卡盘、 热膨胀以及油料的蒸发也会造成储罐超压。油罐胀裂事故发生虽然 “沉船”事故。 较少，但一旦胀裂会造成油品的大量泄漏，处理不当甚至会引起火 （３）浮盘的设计、结构不合理，浮舱密封性不良也可引起沉船事 灾、爆炸事故。 故。 ３．２油罐渗漏 油罐渗漏是储罐较为常见的破坏形式。储罐渗漏不但造成油品 参考文献： 损失，而且油品渗漏到油罐外壁防腐层和罐底沥青砂垫层后，对储 社。２００１． 罐防腐很不利，影响油罐的寿命。造成泄漏的原因主要有裂纹、砂眼 和腐蚀穿孔。 裂纹通常出现在罐体下圈板竖、平焊缝的焊接接头和罐底弓形 边缘板上。裂纹不仅破坏储罐的严密性，而且裂纹扩张会引起油罐 的破坏。产生裂纹的原因有焊接热应力、应力集中、焊接缺陷、储罐 基础不均匀沉降、收发油速度过快引起储罐超压或真空度过大等。 砂眼一般由于钢板质量不合格、焊接时用潮湿焊条或焊接技术 不高以致焊缝产生气泡而形成。 腐蚀穿孔通常发生在罐底和罐顶，其中以罐底出现的机会最 多。 ３．３浮预罐“沉船”事故 除上述破坏形式外，浮顶罐较严重的事故是“沉船”事故。造成 １６２ ２０１４＃－１０月上Ｓｔ９Ｚ总第ｌ９９期 ［１］顾祥柏．石油化工安全分析方法及应用［Ｍ］．北京：化学工业出版 ［２］谢进伸，于惠源．“改进的层次分析法”在事故分析中的应用［Ｊ］． 工业安全与防尘．１９９４。２：２４～２７：１４． ［３］于贤福。杨艺．模糊综合评价在油库安全中的应用［Ｊ］．工业安全与 防尘。２０００．２０（５）：３７～３９． ［４］刘普寅。吴孟达．模糊理论及其应用［Ｍ］．长沙：国防科技大学出版 杜．１９９８：１９４—２００． ［５］苏欣，黄坤，范小霞。等．改进层次分析法和综合评判在油库安全评 价中的应用．石油工程建设（待刊）． ［６］黄坤，宋欢欢。林辉．等．数字化油库建设探讨．天然气与石油．中国 石油集团工程设计有限责任公司西南分公司．
