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1、446 油库重大危险源油罐区危险性分析及控制 张璞 要栋梁 吴芳谷 唐仕川 北京市劳动保护科学研究所 北京 100054 摘 要 为有效地预防安全事故 保障人民群众的生命安全 本文根据国家标准 危险化学品 重大危险源辨识 规定 对油库重大危险源油罐区进行了危险性分析 重点对油库中易构成重大危 险源的汽 柴油罐区进行了危险因素分析 即火灾爆炸危险 触电危险 机械伤害 高处坠落和中 毒与窒息等 同时还采用挪威DNV公司的SAFETI软件 选取了TNT当量爆炸模型对万立方米以上 汽油储罐进行爆炸事故后果模拟 浅析了重大危险源油罐区可能发生的事故及危害程度 提出了事 故控制措施提出安全技术措施和安全管
2、理措施 关键词 重大危险源 油罐区 危险性分析及控制 1 引言 由于油库油罐区储存的油品及化工产品大部分是易燃易爆性危险化学品 部分还具有一定的毒 性 而且油库油罐区储存的油品数量往往都很大 远远超过GB18218 2009 危险化学品重大危险 源辨识 的临界量 因此 油库一般都属于重大危险源 事故发生的风险值高 且一旦发生事故 无论是对人员 财产安全 还是对周围环境都有较大的危害和影响 1 本文针对油库重大危险源油罐区进行危险性分析 提出安全技术措施 安全管理措施 有效地 预防安全事故 保障人民群众的生命安全 2 重大危险源辨识依据 油库油罐区储存的重大危险源物质通常为汽油 柴油 国家标准
3、危险化学品重大危险源辨 识 规定了汽油和柴油构成重大危险源的临界量 2 表1 危险化学品名称及其临界量 3 重大危险源油罐区危险性分析 3 1主要危险因素 参照GB6441 86 企业职工伤亡事故分类标准 油库重大危险源的主要危险有火灾爆炸 触 电 机械伤害 高处坠落 中毒与窒息 1 火灾爆炸危险 汽油 柴油均为火灾爆炸危险物质 通过对据统计发现 火灾爆炸事故占油库事故的42 4 COSHA 第二十届海峡两岸及香港 澳门地区职业安全健康学术研讨会论文集 447 是主要的事故类型 3 易燃性 汽油属于低闪点易燃液体 为甲类火灾危险性物质 其蒸气与空气可形成爆炸性混合物 遇明 火 高热极易燃烧爆炸
4、 与氧化剂能发生强烈反应 其蒸气比空气重 能在较低处扩散到相当远的 地方 遇明火会引起回燃 其主要成分为C4 C12脂肪烃和环烷烃 在气体状态 供氧充足的条件 下 只要有很小的点燃能量 便会闪火燃烧 在一定能量的作用下 上述物质会发生猛烈燃烧 一 旦燃烧 就呈现出燃烧温度高 辐射强度大的特点 轻柴油为原油经常压蒸馏在一定温度条件下形成的馏分 或与二次加工柴油组分按一定比例调 合而成 为淡黄色液体 闪点一般高于55 主要由C15 C24的烃类组成 燃烧性能较好 易爆性 汽油蒸气与空气可形成爆炸性混合物 遇明火 高热极易燃烧爆炸 汽油蒸气的点燃能量很 小 因此爆炸的危险性很大 点燃爆炸混合气体的能
5、源 除明火外 接触散热设备的表面 飘过的 炽热微粒 通过的高温气流 静电 放电 闪火等均能引起爆燃或爆炸 柴油若遇高热 容器内压 增大 均有开裂和爆炸的危险 易蒸发性 蒸发逸散的汽油蒸汽会向周围 特别是地表面扩散 也极易在储存处或作业场地的低洼处积 聚 从而增加了火灾 爆炸的危险因素 易泄漏 扩散危险性 该油库油料的装卸 储运作业都是在压力状态下进行的 加之汽油具有粘度小 易流淌的特 点 在生产的过程中 容易发生泄漏事故 油品一旦泄漏 在环境温度下将迅速由液相变为气相 体积急剧膨胀 并与空气混合 向周围扩散 汽油蒸气比空气重 能在较低处扩散到相当远的地 方 遇明火会引起回燃 易积聚性 在常温
6、常压条件下 泄漏油气的比重比空气重 因此一旦泄漏 油气容易滞留在地表 水 沟 下水道 电缆沟及凹坑低洼处 并贴着地面 沿下风向扩散到远处 遇火而引起大面积的火灾 爆炸事故 易产生静电的危险性 汽油的电导率一般都较低 即电阻率较大 大多数在101 1011 瞭m之间 为静电的非导 体 很容易产生和积聚电荷 而且消散较慢 静电危险性较大 汽油 柴油等在管道 泵 阀门等设备内流动时 易产生和积聚静电 汽油发生小孔径喷射 时 因流速极快 可以产生高电位静电 特别是当气体中含有其他微粒物质时 其静电危险性更 大 受热易膨胀性 汽油 柴油及其油气等受热后 温度升高 体积膨胀 若容器灌装过满 管道输油后不及
7、时排 COSHA 第二十届海峡两岸及香港 澳门地区职业安全健康学术研讨会论文集 448 空 又无泄压装置 便会导致容器和管件的损坏 另一方面 由于温度降低 体积收缩 容器内出 现负压 也会使容器变形损坏 如气温骤降 油罐呼吸阀的真空阀盘因某种原因来不及开启 或向 外发油真空阀来不及开启 而使油罐凹陷抽瘪的现象常有发生 因此 如果储罐内的汽油或柴油液 体盛装的过多 在温度升高到一定程度时 就有可能因液体膨胀 造成设备破裂和液体泄漏 进而 引发火灾 爆炸事故 沸腾突溢性 重质油品发生火灾后 容易产生沸腾突溢 因为重质油品中一般都含有1 以下的水分 这些 水分以游离状存在于油层中或沉积于罐底 由于受
8、燃烧热 辐射热和油的热波 作用 水被汽化 形 成气泡 体积扩大 或因油品被加热到沸点 使其以沸腾状或喷溅状溢出油罐体外 形成更大的火 灾场面 4 除因上述危险物质引发的火灾爆炸危险以外 由于电气火灾爆炸 雷电危害 静电危害 而造 成火灾爆炸危险也十分可能 2 触电危险 油库内的配电室 配电线路以及在生产过程中使用的各种电气拖动设备 电动机 照明线路 及照明器具等环节均存在直接接触电击及间接接触电击的可能 3 机械伤害 机械伤害危险源主要为电动机和泵 存在缠绕或卷入的伤害可能性 产生部位 倒罐泵 油气回收泵 产生原因 防护罩设计不合理 或由于各种原因被损坏 拆除 未及时修复或补全 使旋转 运动部
9、件全部或部分暴露 产生后果 人身伤亡 4 高处坠落 产生部位 汽油储罐 柴油储罐等高大设备的扶梯 护拦等工作点 产生原因 在恶劣天气 如大风 大雨天气 或夜间照明不好的情况下操作 护拦高度 强 度 尺寸不够 作业点地面有油 水 冰 平台 扶梯过窄等 产生后果 人身伤亡事故及财产直接损失 造成停产等间接损失 5 中毒与窒息 油罐区储存的汽油油气具有一定的毒性 其健康危害如下 急性中毒 对中枢神经系统有麻醉作用 轻微中毒症状有头晕 头痛 呕吐 步态不稳 共济 失调 高浓度吸入出现中毒性脑病 极高浓度吸入引起意识突然丧失 反射性呼吸停止 可伴有中 毒性周围神经病及化学性肺炎 部分患者出现中毒性神经病
10、 液体吸入呼吸道可引起吸入性肺炎 溅入眼内可致角膜溃疡 穿孔 甚至失明 皮肤接触致急性接触性皮炎 甚至灼伤 吞咽引起急性 胃肠炎 重者出现类似急性吸入中毒症状 并可引起肝 肾损害 慢性中毒 神经衰弱综合症 植物神经功能紊乱 周围神经病 严重中毒出现中毒性脑病 症 COSHA 第二十届海峡两岸及香港 澳门地区职业安全健康学术研讨会论文集 449 状类似神经分裂症 皮肤损害 皮肤接触柴油可引起接触性皮炎 油性痤疮 吸入可引起吸入性肺炎 能经胎盘进入胎儿血 中 柴油废气可引起眼 鼻刺激症状 头晕及头痛 在进行油罐清洗作业时 一般在打开罐顶或罐壁人孔盖清扫时 一些烃蒸气将从罐内释放出 来 人员吸人烃蒸
11、气而引起中毒 5 3 2可能发生事故及危害程度 1 可能发生的事故 重大危险源油罐区可能发生的事故包括 泄漏的汽油 柴油挥发后 遇着火点可能导致火灾或爆炸事故 油品燃烧产生的有害气体 可能对周边的人群造成健康危害 如果一定范围内有害气体浓度 过高 甚至会危及附近人员的生命安全 泄漏的油品蔓延或扩散的进程如果不能得到有效控制 会波及到相邻储罐和管线 引发更大 规模的泄漏及火灾 进而对库区内外的其他建 构筑物造成威胁 泄漏的汽油 柴油等物质的量 一旦超出了围堰或者防火堤所能承受的极限 会进一步蔓延 至库区周边区域 对土壤 植被等自然环境造成破坏 2 事故模拟结果 为了正确分析泄漏扩散过程 预测火灾
12、 爆炸危害区域 以减少人员伤亡及财产损失 采用挪 威DNV公司的SAFETI软件对重大事故进行仿真分析 选取某油库万米罐区中发生事故后危害最大的汽油罐进行事故模拟 介质为汽油 温度常温 压力常压 立式圆柱形油罐 直径40 5m 容积20000m3 围堰高度1 2m 面积15150 m2 选取TNT当量爆炸事故情景进行定量计算 计算结果如表2所示 表2 汽油储罐TNT当量爆炸计算结果 选用TNT当量爆炸模型对汽油储罐进行爆炸事故模拟 图1模拟了汽油储罐爆炸形成的冲击波 影响后果 COSHA 第二十届海峡两岸及香港 澳门地区职业安全健康学术研讨会论文集 450 按照TNT当量爆炸模型对汽油储罐进行
13、爆炸事故模拟 轻伤半径为8100m 重伤半径为 2100m 死亡半径为1600m 4事故控制措施 4 1技术措施 1 储罐设具有远传功能的自动液位计 一旦储罐内存油超过安全液位 报警仪自动报警 设有高液位报警 高高液位报警和低液位报警 2 罐区设可燃气体报警装置 并设有两级报警 第一级报警阈值为20 爆炸下限 LEL 第二级报警阈值为40 爆炸下限 LEL 3 大型 5000m3以上 可燃液体储罐应另设高高液位监测报警及联锁控制系统 4 油库应设风速报警装置 风速报警高限设置一级 报警阈值为风速13 8 m s 相当于6 级风 5 油库应设有视频监控系统 室外油罐区及其他辅助区域均应设有视频监
14、控探头 视频终 端安装在控制室内 并与消防部门联网 6 罐区应设温度报警装置 并将温度报警至少分为两级 第一级报警阈值为正常工作温度 的上限 第二级为第一级报警阈值的1 25倍 2倍 且应低于介质闪点或燃点等危险值 7 罐区 油气回收系统及发油系统的照明灯具 泵类等电气设备应为防爆型 8 汽 柴油管道少于四根螺栓的法兰连接处应设置防静电跨接线 9 储罐应设有防雷 防静电接地 输油管线 油泵以及装卸设施均应设置防雷防静电接 地 10 在作业区 工作人员必须穿戴防静电服或棉制工作服 防静电鞋等 在可能产生静电危 害的爆炸危险场所入口处 如泵房 油罐区 应设置导静电手握体 手握体应用导线与接地体相
15、连 COSHA 第二十届海峡两岸及香港 澳门地区职业安全健康学术研讨会论文集 451 11 根据 世界石油化工企业近30年100起特大型火灾爆炸事故汇编 1l版 的统计 引起油 罐区火灾爆炸事故的原因中 排名第一的是阀门管道泄漏 事故比例为35 1 6 因此要加强机泵 和管道的日常维护保养 减少设备的跑 冒 滴 漏现象 12 为了防止油品蒸气与空气混合形成爆炸性混合物 应采取正压操作 设备密闭 惰性介 质保护以及测爆仪等技术措施 防止空气进入容器设备和燃料管道系统 7 4 2管理措施 1 制定了较为健全的安全管理制度汇编 包括各个岗位的安全职责 各项安全管理规定和 安全管理制度 针对重大危险源
16、制定 重大危险源管理制度 油罐罐顶火灾应急预案 油 罐吸瘪应急预案 油罐罐根阀垫片破裂应急预案 油罐底板漏油应急预案 油罐区油 罐罐顶冒油事故应急预案 等 2 油库罐区内扶梯入口处设置当心滑跌 消防人体静电 当心坠落等安全警示标识 现场 人员均穿防静电工作服 工作鞋 配备防爆对讲机 3 针对于储油罐区可能存在的火灾爆炸事故危险 配备了消防设备设施 4 安全阀 压力表及可燃气体检测报警器应定期检定合格 5 对重大危险源进行登记 建立完善各种管理档案 并向当地安监部门做好申报登记工作 6 各类防护 抢险等装置 器材 用品平时要专人维护 保管 检验 确保始终处于完好 状态 7 加强对作业人员的技术培训和安全责任态度教育 使其掌握设备的结构 性能特点 重 大危险源管理制度和安全操作规程 掌握本岗位的主要危险类型及其原因 控制事故发生的方法 相应的应急救措施和各种具体管理要求等 8 建立健全信息反馈系统 各级领导和安全管理部门定期召开安全例会 定期检查岗位监 控防范和应急救援工作情况 分析可能出现的新情况 新问题 积极采取有效措施 加以改进 9 对周边单位及人员做好宣传教育和重大危险源告知工作
