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[原创] 用领结图研究分析危害常压储罐原因及缓解措施

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本帖最后由 zhengxue 于 2022-8-31 00:50 编辑

在石油和石化行业中,火灾、爆炸、爆炸性化学噪声、电击等事故或现象会引发危险状况,并导致健康、环境和经济损失。化学清洁剂、有害气体、锁定挂牌不当或不充分、蒸汽、烟雾、灰尘,或者过热 /过冷均可能导致此类危险状 况的发生。在工业设施中,常压储罐火灾十分常见。
本文介绍了过去 40年里亚洲工业设施中发生的各类储罐事故。并使用领结图描述导致各类储罐火灾的原因和因素。同时还提出了相应的预防和缓解措施,以帮助运营工程师在将来处置类似情况。分析结果表明,按地点来看有 70%的事故发生在油品码头或者油库、炼油厂;按类型来看有 90%的事故属于火灾和爆炸事故。雷击和人为失误造成的事故也占据一定比例,包括操作和维护不当。其他原因包括设备故障、静电、蓄意破坏、裂缝和破裂、泄漏和管线破裂、明火等。大多数此类事故都可以通过实施适当的安全管理计划并采取良好的工程实践来避免。
A.事故原因
A.1.雷电
雷电是最常见的火源之一,可导致常压浮顶储罐发生火灾。一项调查结果显示,95%的火灾事件是由于雷电点燃罐体的边缘密封而引发 。有些情况下,雷电无需直接击中储罐就可以引起火灾,发生在罐体附近的雷电可在储罐壳体和浮顶储罐之间产生一定量的静电,而这也可能导致起火。 2017年 10月,由于遭受雷电袭击,孟买布彻岛的柴油储罐发生了火灾,所幸没有出现人员死亡,但其中的燃料燃烧了四个小时之久才自行熄灭。这起事故造成了约 6-7亿卢比的经济损失。
A.2.错误维护
焊接维护维修期间的不当研磨作业也是导致储罐蒸汽发生爆炸继而引发灾难性故障的原因。作业过程中产生的电火花和电击能够点燃易燃液体或其蒸汽,并导致火灾或爆炸。中国兰州炼油厂因电动机产生电击而引发的储罐事故和 1984年台湾高雄发生的储罐事故都是由于这种相同原因导致的。 Chaiyi的一家化工厂也同样因电焊火花引发了安全事故。为了将此类电气危害降至最低,在设计建造储罐区时每个组成部分、房间、区域的划分都必须按照《美国电气设备安全标准 NFPA70》、《国家电气规范 500条》,以及《危险(分类)位置》进行充分考量储罐发生危险的原因、后果,及其相关缓解措施。通过领结图识别并展示了与特定威胁因素相关的各种预防屏障措施,还对能够导致更危险情况的进一步诱导因素进行了识别并提出防范意见。在对所有类型威胁(如设备故障、雷电、运行因素等)完成识别后,文章描述了可能的后果及相应缓解措施,例如使用自动喷淋系统、便携式泡沫灭火器。另外,将内容物泵出也可以降低已发生不利后果的后续影响。
A.3.错误操作
储罐装填过满是此类问题的常见诱发因素。储罐中的石油产品排出时会向大气中释放大量蒸汽,如遇火源就会导致火灾或爆炸。如果储罐内的易燃液体储量过多,则几乎无法避免火灾或爆炸。 2001年,中国浙江省武义市由于储罐过量存储造成 50公斤苯泄漏,致使 46名儿童和 2名村民住院治疗 。大约有八成的泄露事故是由于操作失误导致的。2009年,印度石油公司斋浦尔油库发生火灾,原因是现场没有标准操作规程,且缺少远程遥控关闭泄漏点的设备。
对于主动/恢复性阻断或缓解措施,也应考虑可能会阻止或妨碍其扑灭火灾或缓解不良后果的一些恶化因素,例如泡沫供应量不足导致泡沫灭火器无法正常使用, 或自动喷淋系统喷嘴堵塞等。我们认为,如果进行适当维护保养并使用更好、更高效的设备,可以有效防止事故后果的进一步恶化。
A.4.设备故障
外部浮顶储罐设计有罐顶排水管、呼吸阀和紧急罐顶排水管。有一些情况下,罐顶排水管容易堵塞,导致顶部表面积水,并进一步造成罐顶下沉。这 会在罐体内部形成过大压力,并通过呼吸阀排出;调查结果发现,呼吸阀若出现故障则会导致储罐因压力而溃屈。另外储罐四周设置有密封件,可随储罐顶部上下滑动以防止蒸汽逸出。若密封失效或材料完整性受损,则会导致蒸汽逸出继而引发安全事故。
A.5.静电
在开放区域对装有易燃液体的储罐进行取样会产生静电。1992年,日本发生了一起储罐事故,原因就是使用金属装置或容器采样时与导电螺杆接触产生了静电。因此为将危险降至最低,应避免在开放区域中取样。如果开放式取样不可避免,则最好使用非导电材料作为取样工具。不得使用任何金属制 成的工具设备。物料转移过程产生的静电荷数量最多。应对罐体进行接地以确保其电位相等。
A.6.泄漏和管线破裂
此类事故典型案例是1977年的维萨卡帕特南泄漏事故,油轮靠岸泵送液化石油气时发生泄漏,且长达数小时之久无人发现,起火后导致的浓烟笼罩了整个港口城市,并造成 37人死亡、 100人受伤 。
A.7.明火
吸烟、地下火和热颗粒引起的明火也会点燃储罐周围的易燃蒸汽。
A.8.自然灾害
发生地震时的地震活动将对储罐结构产生巨大影响,可导致储罐结构开裂,继而使得罐内的易燃液体因平衡扰动而发生外泄。亚洲属于地震多发地区,储罐因地震而发 生灾难性事故的风险始终存在。但幸运的是,截止到现在只有少数事故案例是由地震引起的。 1964年,日本新泻炼油厂发生火灾,起因正是由于地震释放出的碳氢化合物蒸汽引发了燃烧。
A.9.失控反应
当杂质进入储罐与罐中的材料混合并发生放热反应时,就可能会导致失控反应。印度历史上最严重的安全灾难之一当属 1984年的博帕尔毒气泄漏惨案,水与储存在地下储罐中的异氰酸甲酯混合反应并释放出大量有毒气体,最终导致数百人死亡。
B.事故情景类型
B.1.沸溢
沸溢是指储存重烃或烃类液体混合物的储罐发生火灾时的一种现象,例如当燃烧的原油接触到沉积在储罐底部的水时,油就会以爆炸的形式喷溢出储罐。热量向下散失,将水转化为蒸汽,此时蒸汽体积膨胀 1500倍并夹杂带着燃烧的原油。从罐内沸溢而出的内容物在顺风方向上可以覆盖约 10倍储罐直径的范围,在侧风方向上则可以覆盖约5倍储罐直径的范围 。
B.2.溢流
溢流是指在向发生全表面起火的储罐喷水灭火时,水不断在罐体内向下积聚并导致储罐中的储存物溢出。
B.3.泄放口起火
当一个或多个泄放口因其向外释放的易燃蒸汽被点燃,导致固定顶盖储罐泄放口处发生火灾。由于储罐加注作业或储罐日常呼吸循环,罐体内始终存在易燃蒸汽。大部分排气口火灾是由于雷击或附近火源点燃易燃蒸汽所致。
B.4.全表面起火(固定顶盖储罐)
泄放口火灾若无法得到控制,就可能出现固定顶盖储罐的整个表面起火的现象。如果在火焰逆燃时易燃范围内存在易燃蒸汽,则可能会发生蒸汽云爆炸,多是由于阻火器 /PV未处于正常工作状态导致。如果储罐系按照 API 650标准建造,则应做好焊缝的区分。蒸汽空间的爆炸冲击力会使罐顶部分破损(“鱼嘴状 ”开口)或完全破损。
B.5.全表面起火(外浮顶储罐
全表面起火是指罐顶失去浮力,使部分或整个液体表面暴露于燃烧环境并起火的情况。边缘密封起火边缘密封火灾是指,储罐外壳和顶部之间的密封件失去完整性并释放出蒸汽,遇火源后燃烧形成火灾。
B.6.壆墙起火
壆墙起火是发生在安全控制区域以内、储罐壳体以外的火灾。此类火灾包括小规模溢出物填充到整个壆墙区域并燃烧起火。
C.方法
本文回顾了几十年来亚洲发生的重大储罐事故。所列数据系从各种公开报告中收集。通过分析比较可发现,与石化工厂、储存终端,以及天然气工厂、发电厂和化肥厂等其它设施相比,石油天然气行业的重大安全事故发生率更高。本研究通过领结图 (图 1 )解释了如何对导致不同火灾场景的各类事故原因进行分析;并指导如何采取适当缓解措施或者遵循适当的标准操作规程和标准管理规程以防止发生更糟 糕的情况;此外还按照进一步恶化的威胁状况和影响后果考虑了不同威胁因素和主动 /恢复性阻断或缓解措施,并依此制定各项防范屏障措施。
领结示意图.jpg
图1 FINEKAY 领结示意图
储罐发生危险的原因、后果,及其相关缓解措施。通过领结图识别并展示了与特定威胁因素相关的各种预防屏障措施,还对能够导致更危险情况的进一步诱导因素进行了识别并提出防范意见。在对所有类型威胁(如设备故障、雷电、运行因素等)完成识别后,文章描述了可能的后果及相应缓解措施,例如使用自动喷淋系统、便携式泡沫灭火器。另外,将内容物泵出也可以降低已发生不利后果的后续影响。

 

发表于 2022-8-31 00:48:51

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发表于 2022-8-31 07:01:45

 

 

 

Peterpaul彼得保罗
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发表于 2022-8-31 16:43:00

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学习了,谢谢分享

 

发表于 2022-9-18 15:44:56

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陆万卿VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP安徽省
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发表于 2022-11-8 19:44:14

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