本文通過查閱文獻、問卷調查以及實地調研等不同形式,收集匯總了全國油罐火災案例139例[1-6]。結合每個案例的特點,利用統計分析的方法,總結出我國油罐火災發生的規律及特點,進一步明確了油罐火災發展過程的確定性。對消除火災隱患,制定切實可行的安全措施和管理制度,提高滅火人員的撲救技術具有重要意義。
1油罐的安全性分析
1.1油罐的分類
油罐有多種類型,按油罐的建筑材料,可分為金屬油罐和非金屬油罐;按油罐的安裝位置,可分為地面油罐、半地下油罐、地下油罐和洞庫油罐;按油罐的結構形狀,可分為立式油罐、臥式油罐和特殊形狀油罐(球形罐、扁球形罐、水滴形罐)。立式油罐較為常見,根據其結構不同,又可分為錐頂罐、無力矩頂罐、拱頂罐、套頂罐、浮頂罐等。
1.2各類油罐的火災危險性
根據我國油罐的常見類型,結合本課題的研究重點,對拱頂罐、浮頂罐、內浮頂罐、臥式罐和非金屬罐五種類型的罐進行統計。通過對55例有明顯罐型記載的火災進行統計,得到不同罐型的火災所占的比例,具體結果如表1所示。
由表1可以看到非金屬罐火災占全部油罐火災的14.5%,應當引起足夠的重視。非金屬油罐多建于地下或半地下,出于結構強度方面的考慮,罐身較淺而端面面積較大,油罐周圍一般不設防火堤,其容量由數百立方米到上萬立方米不等,多數儲存原油和重油。對于地下非金屬罐,如果再考慮其他如防雷保護不及金屬罐、油氣在貼近地面處擴散,起火危險性和撲救難度都較大等因素,危險性更高,是一種安全度較低的罐。
表1顯示出浮頂罐和內浮頂罐發生火災的相對比例較小,分別為9.1%和3.6%,這主要是由于其內部結構決定的。由于浮頂和液面之間不存在空間,罐內不易積聚油氣,且能緩解內壓的增加,因此這類罐不易爆炸起火,具有良好的防火性能。統計結果表明,浮頂罐的火災一般只發生在罐頂邊緣密封處,其燃燒面積小,火勢較弱,油罐被破壞情況很少。內浮頂罐在浮頂罐的基礎上有一固定頂,兼有浮頂罐和拱頂罐的優點。一方面可以減少大小呼吸損耗,另一方面著火爆炸的危險性大大降低。
臥式罐通常容積較小,主要是作為加油站儲油罐和槽車罐。從反饋回來的火災資料看,臥式罐火災約占全部火災的56.4%。而以往的文獻中往往忽略對臥式罐的統計,因此,消防部門應高度重視臥式罐火災。對臥式油罐根據所儲油品和起火原因進一步統計,其結果如表2和表3所示。從表中可以看到,臥式罐所儲油品主要是汽油和柴油,約占總數的80.6%。而在起火原因中,明火和靜電的比例約占總數的87.4%。發生的主要原因是由于人為操作失誤、交通事故、電器短路或收發油時沒有有效消除靜電等。
2油罐的火災模式
油罐火災因油罐類型、起火原因或油品種類的不同,其火災模式也各不相同。通過對油罐火災案例的調查,總結出油罐發生火災時,可能的火災模式主要有以下幾種。
2.1先爆炸,后燃燒
油罐發生火災后,大多數情況是先爆炸,后燃燒,這種情況一般是罐內油蒸氣濃度處在爆炸極限范圍內,遇到火源,罐內先爆炸,罐頂炸飛,或罐頂部分塌落罐內,隨后引起液面迅速穩定燃燒。
2.2先燃燒,后爆炸
油罐發生火災后,在燃燒過程中發生的爆炸一般有三種情況:
(1)油罐在火焰或高溫作用下,罐內的油蒸氣壓力急劇增加,當超過它所能承受的耐壓強度時,會發生物理性爆炸。
(2)燃燒罐的鄰近罐在受到熱輻射作用時,罐內的油蒸氣增加,并通過呼吸閥等部位向外擴散,與周圍空氣混合達到爆炸極限,遇燃燒罐的火焰,即發生爆炸。
(3)回火引起的爆炸。油罐發生火災,罐蓋未被破壞,當采取由罐底部倒流排油時,如排速過快,使罐內產生負壓,發生回火現象,將導致油罐爆炸。
2.3爆炸后不再燃燒
油罐內油品的溫度低于閃點,其蒸氣濃度又處于爆炸濃度極限范圍內;或油罐內雖無儲油,但存在油蒸氣和空氣的混合氣體,一旦遇到明火,就會發生爆炸,把罐頂或整個油罐破壞。但爆炸后不再繼續燃燒。在油罐清洗、通風和動火補焊時應注意這種情況的發生。
2.4穩定燃燒
當罐內液面以上的氣體空間油蒸氣與空氣混合濃度達不到爆炸極限時,遇明火或其他火源,燃燒僅在液面穩定進行。如果外界條件不能使罐內混合濃度達到爆炸極限范圍,將會使油料燒完為止。
在收集到的火災案例中,有62起案例可明顯地按照上面的四種類型劃分火災模式。另外,根據所含油品的類型和油面位置兩個因素,進一步分析了不同模式所占的比例,如表4所示。
由表4可以看到,62例火災中,有43例是先爆炸后燃燒,占火災總數的69%;先燃燒后爆炸6例,占火災總數的10%;爆炸后不燃燒有4例,占火災總數的6%;穩定燃燒9例,占火災總數的15%。因此,預防油罐火災的重點應放在抑制爆炸上。在先爆炸后燃燒火災模式中上,有明顯液位記載的案例有8例,其中低液位有6例,可見低液位油罐容易發生該火災模式,重要是由于存在油氣空間,油蒸氣濃度容易處在爆炸極限范圍內。而在爆炸后不再燃燒的火災模式中,有明顯記載的3個案例中的油罐全部是充滿油蒸氣的空罐。
3油罐火災的起火原因
在收集到的案例中,101例有起火原因記載。起火原因主要有明火、雷擊、自燃和靜電等,其分析結果如表5所示。
從表5可以看出,由明火引起的油罐火災居第一位,占53.5%。其主要原因是在使用電氣、焊修儲輸油設備時,其動火管理不善或措施不力而引起。另一個重要原因是在油庫禁區及油蒸氣易積聚的場所攜帶和使用了火柴、打火機、燈火等違禁品或在上述場合吸煙等。雷擊和靜電作為點火源的主要原因是由于未設置排靜電裝置及防雷裝置,或其安裝不合要求,致使靜電積聚放電或因雷擊儲油罐、透氣管等設備,引燃油氣混合物。這類點火源在油庫著火爆炸事故中占總數的28%。超溫自燃也是油罐著火的一個主要原因,約占火災總數10.9%。其他點火源,占總數的7.9%,主要包括沖擊摩擦產生火星和超壓以及未查清的點火源等。
