储油罐的火灾原因

Answer 1

1 爆炸原因分析
1.1 明火
由明火引起的油罐火灾居第1位，其主要原因是在使用电气、焊修储油设备时，动火管理不善或措施不力而引起。例如，检修管线不加盲板；罐内有油时，补焊保温钉不加措施；焊接管线时，事先没清扫管线，管线没加盲板隔断；油罐周围的杂草、可燃物未清除干净等。另一个重要原因是在油库禁区及油蒸气易积聚的场所携带和使用火柴、打火机、灯火等违禁品或在上述场合吸烟等。
1.2 静电
所谓静电火灾是指静电放电火花引燃可燃气体、可燃液体、蒸汽等易燃易爆物而造成的火灾或爆炸事故。
静电的实质是存在剩余电荷。当两种不同物体接触或摩擦时，物体之间就发生电子得失，在一定条件下，物体所带电荷不能流失而发生积聚，这就会产生很高的静电压，当带有不同电荷的两个物体分离或接触时，物体之间就会出现火花，产生静电放电(ESD)。
静电放电的能量和带电体的性质及放电形式有关。静电放电的形式有电晕放电、刷形放电、火花放电等。其中火花放电能量较大，危险性最大。
静电引起火灾必须具备以下4个条件：
(1)有产生静电的条件。一般可燃液体都有较大的电阻，在灌装、输送、运输或生产过程中，由于相互碰撞、喷溅与管壁摩擦或受到冲击时，都能产生静电。特别是当液体内没有导电颗粒、输送管道内表面粗糙、液体流速过快时，都会产生很强的摩擦，从而产生静电。
(2)静电得以积聚，并达到足以引起火花放电的静电电压。油料的物理特性决定了其内产生的静电电荷难以流失而大量积聚，其电压可达上万伏，遇到放电条件，极易产生放电引起火灾。
(3)静电火花周围有足够的爆炸性混合物。油品蒸发、喷溅时产生的油雾和储油罐良好的蓄积条件致使油面上部空间形成油气一空气爆炸性混合物。
(4)静电放电的火花能量达到爆炸性混舍物的最小引燃能量。当静电放电所产生的电火花能量达到或大干油品蒸气引燃的最小能量(0.2-0.25mJ)时，就会点燃可燃混合气体，造成燃烧爆炸。
因静电放电(ESD)引起的火灾爆炸事故屡见不鲜，而且静电火灾具有一定的突发性、易爆炸、扑救难度大、易造成人员伤亡等特点，故如何更好地做好防静电危害工作一直是安全管理工作的重要组成部分。
1.3 自燃
自燃是物质自发的着火燃烧过程，通常是由缓慢的氧化还原反应而引起，即物质在没有火源的条件下，在常温中发生氧化还原反应而自行发热，因散热受到阻碍，热量积蓄，逐渐达到自燃点而引起的燃烧。所以自燃的条件有3个，即发生氧化还原反应、放热、热量积蓄，主要过程有氧化、聚热、升温、着火。
一般来说，引发储油罐自燃主要原因有3种：静电自燃、磷化氢自燃、硫自燃。
静电自燃如上面介绍的，油罐在频繁装卸过程中，油品或运动部件与内壁相互摩擦，拍打油面，液位波动，运动部件晃荡，又由于油品含水和杂质量大等多种原因，极易产生静电，在运动部件和油罐形成巨大的飘浮带电体，静电通过接触点及突出部位放电，产生静电火花。
磷化氢自燃源于油品中的磷化氢，据有关资料表明，油品中的磷化氢以PH3或P2H4的形式存在。PH3通常以气态的形式存在于油罐的气相空间，且含量极低，其自燃点100℃，一般无自燃可能；而P2H4通常以液态的形式存在于油罐的液相空间，其与空气反应的活化能很低，在常温下就能发生自燃，但由于汽油的极性较强，少量P2H4溶解其中，且与空气隔绝，也不会发生燃烧。
硫自燃起因于硫化铁自燃，硫化铁是石油贮罐硫腐蚀的主要产物，硫化铁在与空气接触时强烈反应放热，如出现热积蓄，温度提高，就发生自燃。
原油中的硫分为活性硫和非括性硫，元素硫、硫化氢和低分子硫酵等统称为活性硫。活性硫对金属具有较高的腐蚀性，硫对设备的腐蚀可以分为低温湿H2S腐蚀、高温硫腐蚀等，其对储油罐的腐蚀属于低温湿H2S腐蚀。低温湿H2S腐蚀又有2种腐蚀方式：一种是硫化氢气体溶解在罐壁上的水中生成氢硫酸，氢硫酸与罐壁金属铁发生电化学腐蚀：另一种是储罐内湿的硫化氢气体，在没有氧气存在的条件下与储罐内壁铁的腐蚀产物一铁的氧化物及其水合物发生电化学腐蚀。两类腐蚀的主要产物均是硫化亚铁。
长期处于气相空间的储罐内壁腐蚀特别严重，其内防腐涂层被硫化成一层胶质膜，而处在液相部位的内防腐层无明显腐蚀痕迹，由于胶质膜对FeS具有保护作用，因此在FeS氧化时，氧化热量不容易及时释放，加快了其自燃速度。
在罐顶通风口附近，FeS与空气接触，迅速氧化，热量不易积聚，而在油罐下部，越靠近浮盘的气相空间，氧含量越低，部分FeS被不完全氧化，生成单晶硫。该单晶硫呈黄色颗粒状，燃点较低，掺杂在块状、松散结构的焦硫化铁中，为焦硫化铁中的FeS的自燃提供了充足的燃烧条件。当油罐处于付油状态时，大量的空气充满油罐的气相空间，原先浸没在浮盘下和隐藏于防腐膜内的FeS渐被暴露出来，并在胶质膜薄弱部位首先发生氧化，迅速发热自燃，引起单晶硫胶质、橡胶密封圈燃烧，甚至导致火灾爆炸事故。
1.4 雷电
油罐区存在的油气混合物遇到雷击起火，即使油罐接地，亦会造成火灾。而浮顶罐雷击起火往往是浮顶与罐壁的电器连接不良或罐体密封性差所致。
2 控制措施
2.1 人的管理
所谓人的管理，就是要千方百计地防止因违章作业、违章操作、违章指挥而引起的爆炸事故。不仅要加强职工安全方面的培训、教育工作，让其认识到储油罐爆炸的危害性和严重性；还要进一步规范职工的行为，严格按照操作规程作业，尤其是操作细节，比如穿防静电工作服，不穿化纤类衣服和胶鞋上班作业等等。
2.2 技术控制
2.2.1 从控制氧气的进入来破坏爆炸条件的形成
根据可燃物发生燃烧和爆炸的条件可知，要想避免储油罐发生火灾和爆炸事故，就必须禁止氧气或空气进入储油罐内。对于容量大的内浮顶油罐，可以实行收付混合操作方式，使浮盘在较小的范围内浮动，减少浮盘以下空间的硫化亚铁外露与空气接触的机会；采取高液位操作，减少油罐气相空间，减少腐蚀范围；采取惰性气体置换(氮气保护)的方法，既可实现无氧操作又可防止爆炸性混合气体的形成；在油罐付油时，采取注入蒸气或氮气等保护措施，在停止注入蒸气后，应及时注入氮气，防止空气进入油罐。
2.2.2 从工艺方面入手来加强顶防和控制
改进常压装置“一脱四注”工艺来降低硫含量；采用油渣加氢转化工艺来降低常压渣油的硫含量；油品进罐前进行有效的脱水来降低含水量；在分馏塔顶添加缓腐蚀剂，使钢材表面形成保护膜来起阻蚀作用，在油品中添加抗静电剂提高油品的电导率。
2.2.3 从设备方面采取措施
在易被腐蚀的地方，使用耐腐蚀的钢材；在易腐蚀设备内表面采用喷涂耐腐蚀金属或涂镀耐腐蚀材料等技术；在储油罐内壁严格按标准使用防静电涂料以消除静电放电产生的危害或静电引力导致的各种生产障碍；采用罐顶喷淋技术来有效降低油罐温度，延缓硫腐蚀，同时及时消散硫化铁氧化放出的热量；通过静电接地、跨接、设置静电缓和器来加强静电泄漏，防止静电积聚；安装避雷针来有效避免雷电的危害；加强罐体密封性检查和维修；对大型油罐安装可燃气体报警装置、灭火和冷却设施。
2.2.4 从日常操作中进行控制
采取底部装油减少空气的进入、静电的产生和油雾的产生；加大注油管的管径以控制流速减少静电的产生；在检测井内进行检测和取样，并通过静置几分钟来避免静电的产生；定期采用酸洗、高pH值溶剂、多级氧化剂、钝化剂等方法来清除硫化亚铁沉积物；定期清罐尽可能地排除储罐中的积水；加强日常设备的检修、罐区的安全检查和巡检工作，将事故消灭在萌芽状态。
2.2.5 从在线监测技术上来控制
(1)建立适合的腐蚀监测网来控制与预防硫腐蚀失效。通过合理选点与布点做到在线监测和离线监测，长周期挂片与瞬时腐蚀速率测量相结合，可以全方位把握腐蚀状况，以便及时采取措施，防患于未然。
(2)用可燃性气体报警器检测环境，使可燃气体、可燃液体蒸气和粉尘的浓度控制在低于引起爆炸的极限范围。
(3)对易燃、易爆作业场所的防火设计采用自动报警和自动灭火系统。自动报警的探测器应采用防爆型,自动灭火的灭火剂应采用CO2气体灭火剂。