儲(chǔ)油罐火災(zāi)的原因分析及控制技術(shù)

??? 儲(chǔ)油罐是油庫(kù)的重要設(shè)備，儲(chǔ)存著大量易燃燒、易爆炸、易揮發(fā)、易流失的油品，一旦發(fā)生爆炸所造成的損失難以估計(jì)。近20年來(lái)，油罐發(fā)展呈大型化的明顯趨勢(shì)。隨著油氣儲(chǔ)備量的增加，儲(chǔ)油罐的規(guī)模和數(shù)量也大幅度地增加。因此，如何安全有效地管理儲(chǔ)油罐、提高儲(chǔ)油罐的安全可靠性，已是當(dāng)前安全管理工作所面臨的一個(gè)重大課題。

????1? 爆炸原因分析

????1.1 明火

????由明火引起的油罐火災(zāi)居第1位，其主要原因是在使用電氣、焊修儲(chǔ)油設(shè)備時(shí)，動(dòng)火管理不善或措施不力而引起。例如，檢修管線(xiàn)不加盲板；罐內(nèi)有油時(shí)，補(bǔ)焊保溫釘不加措施；焊接管線(xiàn)時(shí)，事先沒(méi)清掃管線(xiàn)，管線(xiàn)沒(méi)加盲板隔斷；油罐周?chē)碾s草、可燃物未清除干凈等。另一個(gè)重要原因是在油庫(kù)禁區(qū)及油蒸氣易積聚的場(chǎng)所攜帶和使用火柴、打火機(jī)、燈火等違禁品或在上述場(chǎng)合吸煙等。

????1.2 靜電

????所謂靜電火災(zāi)是指靜電放電火花引燃可燃?xì)怏w、可燃液體、蒸汽等易燃易爆物而造成的火災(zāi)或爆炸事故。

????靜電的實(shí)質(zhì)是存在剩余電荷。當(dāng)兩種不同物體接觸或摩擦?xí)r，物體之間就發(fā)生電子得失，在一定條件下，物體所帶電荷不能流失而發(fā)生積聚，這就會(huì)產(chǎn)生很高的靜電壓，當(dāng)帶有不同電荷的兩個(gè)物體分離或接觸時(shí)，物體之間就會(huì)出現(xiàn)火花，產(chǎn)生靜電放電(ESD)。

????靜電放電的能量和帶電體的性質(zhì)及放電形式有關(guān)。靜電放電的形式有電暈放電、刷形放電、火花放電等。其中火花放電能量較大，危險(xiǎn)性最大。

????靜電引起火災(zāi)必須具備以下4個(gè)條件：

????(1)有產(chǎn)生靜電的條件。一般可燃液體都有較大的電阻，在灌裝、輸送、運(yùn)輸或生產(chǎn)過(guò)程中，由于相互碰撞、噴濺與管壁摩擦或受到?jīng)_擊時(shí)，都能產(chǎn)生靜電。特別是當(dāng)液體內(nèi)沒(méi)有導(dǎo)電顆粒、輸送管道內(nèi)表面粗糙、液體流速過(guò)快時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的摩擦，從而產(chǎn)生靜電。

????(2)靜電得以積聚，并達(dá)到足以引起火花放電的靜電電壓。油料的物理特性決定了其內(nèi)產(chǎn)生的靜電電荷難以流失而大量積聚，其電壓可達(dá)上萬(wàn)伏，遇到放電條件，極易產(chǎn)生放電引起火災(zāi)。

????(3)靜電火花周?chē)凶銐虻谋ㄐ曰旌衔铩Ｓ推氛舭l(fā)、噴濺時(shí)產(chǎn)生的油霧和儲(chǔ)油罐良好的蓄積條件致使油面上部空間形成油氣一空氣爆炸性混合物。

????(4)靜電放電的火花能量達(dá)到爆炸性混舍物的最小引燃能量。當(dāng)靜電放電所產(chǎn)生的電火花能量達(dá)到或大干油品蒸氣引燃的最小能量(0.2-0.25mJ)時(shí)，就會(huì)點(diǎn)燃可燃混合氣體，造成燃燒爆炸。

????因靜電放電(ESD)引起的火災(zāi)爆炸事故屢見(jiàn)不鮮，而且靜電火災(zāi)具有一定的突發(fā)性、易爆炸、撲救難度大、易造成人員傷亡等特點(diǎn)，故如何更好地做好防靜電危害工作一直是安全管理工作的重要組成部分。

????1.3 自燃

????自燃是物質(zhì)自發(fā)的著火燃燒過(guò)程，通常是由緩慢的氧化還原反應(yīng)而引起，即物質(zhì)在沒(méi)有火源的條件下，在常溫中發(fā)生氧化還原反應(yīng)而自行發(fā)熱，因散熱受到阻礙，熱量積蓄，逐漸達(dá)到自燃點(diǎn)而引起的燃燒。所以自燃的條件有3個(gè)，即發(fā)生氧化還原反應(yīng)、放熱、熱量積蓄，主要過(guò)程有氧化、聚熱、升溫、著火。

????一般來(lái)說(shuō)，引發(fā)儲(chǔ)油罐自燃主要原因有3種：靜電自燃、磷化氫自燃、硫自燃。

????靜電自燃如上面介紹的，油罐在頻繁裝卸過(guò)程中，油品或運(yùn)動(dòng)部件與內(nèi)壁相互摩擦，拍打油面，液位波動(dòng)，運(yùn)動(dòng)部件晃蕩，又由于油品含水和雜質(zhì)量大等多種原因，極易產(chǎn)生靜電，在運(yùn)動(dòng)部件和油罐形成巨大的飄浮帶電體，靜電通過(guò)接觸點(diǎn)及突出部位放電，產(chǎn)生靜電火花。

????磷化氫自燃源于油品中的磷化氫，據(jù)有關(guān)資料表明，油品中的磷化氫以PH₃或P₂H₄的形式存在。PH₃通常以氣態(tài)的形式存在于油罐的氣相空間，且含量極低，其自燃點(diǎn)100℃，一般無(wú)自燃可能；而P₂H₄通常以液態(tài)的形式存在于油罐的液相空間，其與空氣反應(yīng)的活化能很低，在常溫下就能發(fā)生自燃，但由于汽油的極性較強(qiáng)，少量P₂H₄溶解其中，且與空氣隔絕，也不會(huì)發(fā)生燃燒。

????硫自燃起因于硫化鐵自燃，硫化鐵是石油貯罐硫腐蝕的主要產(chǎn)物，硫化鐵在與空氣接觸時(shí)強(qiáng)烈反應(yīng)放熱，如出現(xiàn)熱積蓄，溫度提高，就發(fā)生自燃。

????原油中的硫分為活性硫和非括性硫，元素硫、硫化氫和低分子硫酵等統(tǒng)稱(chēng)為活性硫?；钚粤?qū)饘倬哂休^高的腐蝕性，硫?qū)υO(shè)備的腐蝕可以分為低溫濕H₂S腐蝕、高溫硫腐蝕等，其對(duì)儲(chǔ)油罐的腐蝕屬于低溫濕H₂S腐蝕。低溫濕H₂S腐蝕又有2種腐蝕方式：一種是硫化氫氣體溶解在罐壁上的水中生成氫硫酸，氫硫酸與罐壁金屬鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕：另一種是儲(chǔ)罐內(nèi)濕的硫化氫氣體，在沒(méi)有氧氣存在的條件下與儲(chǔ)罐內(nèi)壁鐵的腐蝕產(chǎn)物一鐵的氧化物及其水合物發(fā)生電化學(xué)腐蝕。兩類(lèi)腐蝕的主要產(chǎn)物均是硫化亞鐵。

????長(zhǎng)期處于氣相空間的儲(chǔ)罐內(nèi)壁腐蝕特別嚴(yán)重，其內(nèi)防腐涂層被硫化成一層膠質(zhì)膜，而處在液相部位的內(nèi)防腐層無(wú)明顯腐蝕痕跡，由于膠質(zhì)膜對(duì)FeS具有保護(hù)作用，因此在FeS氧化時(shí)，氧化熱量不容易及時(shí)釋放，加快了其自燃速度。

????在罐頂通風(fēng)口附近，F(xiàn)eS與空氣接觸，迅速氧化，熱量不易積聚，而在油罐下部，越靠近浮盤(pán)的氣相空間，氧含量越低，部分FeS被不完全氧化，生成單晶硫。該單晶硫呈黃色顆粒狀，燃點(diǎn)較低，摻雜在塊狀、松散結(jié)構(gòu)的焦硫化鐵中，為焦硫化鐵中的FeS的自燃提供了充足的燃燒條件。當(dāng)油罐處于付油狀態(tài)時(shí)，大量的空氣充滿(mǎn)油罐的氣相空間，原先浸沒(méi)在浮盤(pán)下和隱藏于防腐膜內(nèi)的FeS漸被暴露出來(lái)，并在膠質(zhì)膜薄弱部位首先發(fā)生氧化，迅速發(fā)熱自燃，引起單晶硫膠質(zhì)、橡膠密封圈燃燒，甚至導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故。

????1.4 雷電

????油罐區(qū)存在的油氣混合物遇到雷擊起火，即使油罐接地，亦會(huì)造成火災(zāi)。而浮頂罐雷擊起火往往是浮頂與罐壁的電器連接不良或罐體密封性差所致。