液化石油氣罐區(qū)消防安全問題

1、液化石油氣罐區(qū)消防安全問題 液化石油氣罐區(qū)，因存儲有大量易燃、易爆物料，對企業(yè)安全生產(chǎn)、人員的生命安全及生態(tài)環(huán)境都構(gòu)成了極大威脅。特別是現(xiàn)代石化企業(yè)正向大型化、特大型化發(fā)展。使得石化產(chǎn)品儲罐、儲罐群越做越大。使得這種威脅時(shí)刻都有可能演變成為災(zāi)難（歐共體規(guī)定：易燃?xì)怏w在儲存量大于200噸時(shí)為重大危險(xiǎn)源）。 液化石油氣的組成主要是：丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等碳三、碳四及少量的碳二、碳五物質(zhì)。這些物質(zhì)飽和蒸氣壓較高、爆炸極限范圍寬、閃點(diǎn)低、點(diǎn)火能極低、燃燒熱值高、易聚集靜電，而且有相當(dāng)一部分產(chǎn)品具有腐蝕性。液化石油氣的這些特點(diǎn)給液化石油氣的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、存儲帶來了極大困難。本文根據(jù)液化石油氣的特點(diǎn)

2、結(jié)合工作實(shí)踐就液化石油氣罐區(qū)的消防安全問題進(jìn)行討論。 一、液化石油氣的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性 液化石油氣的最大危險(xiǎn)是易燃、易爆。 當(dāng)罐區(qū)發(fā)生物料泄漏時(shí)，液化石油氣與空氣混合。當(dāng)這種混合氣體中物料的濃度達(dá)到爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，一但給以大于該物料的最小點(diǎn)火能的能量時(shí)，就會引起爆炸；而當(dāng)混合氣體中物料的濃度大于爆炸極限時(shí)，如給與點(diǎn)火能量，就會引發(fā)火災(zāi)，液化石油氣的點(diǎn)火能量是如此的小，以至于一根鐵釘從一米高的位置自由落下，碰在水泥地面上，就足以引爆。 液化石油氣火災(zāi)爆炸傷害模型有二種： 1.蒸氣云爆炸 泄漏到空氣中的液化石油氣與空氣的云狀混合物,當(dāng)油氣濃度處在爆炸范圍時(shí),遇到火源發(fā)生爆炸的現(xiàn)象,稱為蒸氣云爆炸

3、,其主要的破壞作用是沖擊波引起的超壓、沖擊破壞. 其爆炸當(dāng)量為 wtnt =1.8 a wfqf/qtnt式中:1.8為地面爆炸系數(shù) a=0.04為蒸氣云當(dāng)量系數(shù) wf 為可燃物的質(zhì)量 qf =41868kj/kg為可燃物爆熱 qtnt =4180kj/kg為tnt 爆熱 當(dāng)100m3的丁烷或丙烷全部氣化并在爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，其爆炸相當(dāng)于36噸tnt當(dāng)量，爆炸火球溫度2100。 其傷害范圍: 死亡半徑 51m 重傷半徑 99m 輕傷半徑 145m 財(cái)產(chǎn)損失半徑 63m 2.沸騰液體擴(kuò)展為蒸氣云爆炸（bleve）： 過熱液態(tài)壓縮氣體瞬間氣化而發(fā)生的爆炸現(xiàn)象,稱之為沸騰液體擴(kuò)展為蒸氣云爆炸,它能產(chǎn)

4、生巨大的火球,其主要危害是熱輻射. 當(dāng)100m3的丁烷或丙烷液體擴(kuò)展為蒸汽云爆炸時(shí) 火球半徑為92m 火球持續(xù)時(shí)間為17s 從以上傷害模型計(jì)算出的結(jié)論來看，液化石油氣一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故其破壞力極大，有時(shí)甚至是災(zāi)難性的。從實(shí)際發(fā)生的石油液化氣火災(zāi)爆炸事故案例來看更是如此。例如：1998年西安煤氣公司400立方米液化氣儲罐火災(zāi)爆炸事故造成死亡11人、受傷30人、直接經(jīng)濟(jì)損失477萬元。2000年9月錦州石化公司400立方米丁二烯球罐空間爆炸事故造成死亡3人、重傷1人。 二、誘發(fā)火災(zāi)、爆炸事故的原因 （一）可燃物泄漏 發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故最基本的條件是可燃物的泄漏。正常情況下，可燃物都存在于容器內(nèi)，

5、不與氧接觸，又無點(diǎn)火源，所以不會發(fā)生事故。 物料泄漏 的原因： 1、管線腐蝕穿孔 管線腐蝕穿孔是石油液化氣罐區(qū)發(fā)生泄漏最常見、最危險(xiǎn)的情況之一，最常見是因?yàn)殇撝乒芫€外表都有保溫層，這些保溫材料通常是多孔易吸水的，保溫層中的水份與鋼管的長期電化學(xué)作用，出現(xiàn)銹蝕。另外液化石油氣通常含有少量的硫和水，鋼管內(nèi)部也易腐蝕，常期的腐蝕使管壁減薄最終不能承受壓力而出現(xiàn)穿孔。管線穿孔因其時(shí)間和空間上的不確定性，給罐區(qū)的安全生產(chǎn)帶來危險(xiǎn)。 2、法蘭、墊片 液化石油氣生產(chǎn)裝置工藝連接，有許多是采用法蘭連接。由于施工的不規(guī)范在一些液化石油氣生產(chǎn)裝置上使用了平面法蘭，平面法蘭由于其結(jié)構(gòu)上的缺陷容易產(chǎn)生泄漏。需要特別指

6、出的是，石油液化氣儲罐的第一道進(jìn)出口法蘭應(yīng)使用凹凸面法蘭。連接法蘭的螺栓應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓。 法蘭連接所采用的墊片通常是石棉橡膠板墊片或金屬纏繞墊片。石棉橡膠板墊片回彈力較差，在高溫、低溫、高壓等惡劣工況下容易老化，導(dǎo)致物料泄漏。 金屬纏繞墊有較好的回彈性和耐熱性，強(qiáng)度高。是液化石油氣工藝裝置法蘭連接較為理想的墊片。使用時(shí)要特別注意尺寸、選型和安裝質(zhì)量，否則將金屬纏繞絲壓斷就容易產(chǎn)生泄漏。 3、閥門 閥門是液化石油氣工藝裝置中最重要的控制部件。由于閥門頻繁的開啟、關(guān)閉使閥門的密封填料磨損、老化，產(chǎn)生泄漏。液化石油氣中帶有的雜質(zhì)會卡在閥門的密封面上，造成閥門損壞。液化石油氣中的游離水會沉降在儲罐的

7、底部，在冬季，如未及時(shí)脫水，就會凍壞閥門。 4、容器 液化石油氣通常儲存在球形壓力容器（俗稱球罐）中。球罐長期工作在高壓、溫差變化、和帶有腐蝕性的工作介質(zhì)中。工作環(huán)境十分惡劣。 液化石油氣中含有硫、氧會對球皮產(chǎn)生腐蝕；焊接材料、焊接質(zhì)量不好、施工安裝、熱處理不到位會使焊縫在應(yīng)力的作用下開裂；球罐超裝、超壓會使金屬疲勞，強(qiáng)度下降。（需要特別指出的是在20世紀(jì)7080年代投入使用的一部分球罐其球皮的對接口是“十字”型接口，已不符合現(xiàn)代規(guī)范的要求，應(yīng)盡早退出運(yùn)行。）正是由于這些隱患的存在，使球罐在各種不利條件的共同作用下發(fā)生破裂，當(dāng)球罐破裂時(shí)罐內(nèi)的液化氣體大量蒸發(fā)，與周圍空氣混合，遇到適當(dāng)條件通常會

8、發(fā)生沸騰液體擴(kuò)展為蒸汽云爆炸。釀成災(zāi)難性后果。1944年10月，美國東俄亥俄州發(fā)生的液化天然氣儲罐破裂爆炸事故，死亡128人，直接經(jīng)濟(jì)損失680萬美元。 (二)點(diǎn)火能源 液化石油氣罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，有可燃物存在并達(dá)到爆炸極限是爆炸的物質(zhì)基礎(chǔ)，而點(diǎn)火能源的存在則是爆炸發(fā)生的必要條件。 在罐區(qū)做為點(diǎn)火能源主要有以下幾種： 1.人為用火 人為火種是指因人的行為而發(fā)生的點(diǎn)火源， 使用噴燈、電焊、氣焊、氣割、烤爐、電加熱爐、明火取暖、雷管、炸藥；使用香煙、火柴、打火機(jī)、黑色金屬碰擊、打磨；穿帶有鐵掌的鞋,穿帶靜電的衣服；使用未帶阻火器的汽車、非防爆電器等。 2. 雷電 由于雷電發(fā)生在罐區(qū)的放電現(xiàn)象。

9、 3. 靜電 液化石油氣是電的不良導(dǎo)體，在輸送時(shí)極易產(chǎn)生靜電積累，使系統(tǒng)帶有靜電。在一定條件下發(fā)生放電產(chǎn)生火花。 4.化學(xué)能 某些液化石油氣產(chǎn)品如高純度的丁二烯在一定條件下會產(chǎn)生 過氧化物和自聚物，過氧化物和自聚物是不穩(wěn)定的化合物，在受到光、熱、摩擦、撞擊及接觸氧時(shí)會自己分解引起燃燒爆炸。 （三）助燃劑 罐區(qū)火災(zāi)爆炸時(shí)的助燃劑氧，廣泛存在于是空氣中。三、液化石油氣火災(zāi)爆炸事故的預(yù)防 1、球罐在設(shè)計(jì)時(shí)對選材應(yīng)有明確的技術(shù)要求，其質(zhì)量及規(guī)格應(yīng)符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。要說明盛裝介質(zhì)的腐蝕性適用濃度范圍，設(shè)計(jì)時(shí)要留有腐蝕裕度。運(yùn)行時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行工藝指標(biāo)不得超濃度運(yùn)行。 2、球罐基礎(chǔ)施工時(shí)，其基礎(chǔ)承

10、臺地下隱蔽工程必須經(jīng)監(jiān)理部門驗(yàn)收，以防止球罐基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，使罐體在不良應(yīng)力下運(yùn)行。 3、球罐組裝施工單位應(yīng)具備相應(yīng)的施工資質(zhì)，施工時(shí)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范組織施工，嚴(yán)格按技術(shù)要求正確選用焊接材料、使用正確的焊接方法施工。 4、球罐在投入使用前必須辦理壓力容器使用許可證，并建立設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)檔案。球罐應(yīng)按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定，定期進(jìn)行檢驗(yàn)。 5、球罐的安全附件（液面計(jì)、壓力表、安全閥、緊急切斷裝質(zhì)、溫度表）必須齊全好用。 6、建立、建全并嚴(yán)格落實(shí)安全、消防管理規(guī)定，特別是嚴(yán)格落實(shí)用火管理規(guī)定、規(guī)范用火作業(yè)。罐區(qū)工作人員必須 經(jīng)過安全教育和技術(shù)培訓(xùn)，經(jīng)考核取得上崗許可證后方可

11、上崗。 7、罐區(qū)必須配有完善的消防設(shè)施，罐體應(yīng)配有噴淋冷卻水和消防水幕。按規(guī)定液態(tài)烴罐區(qū)應(yīng)配有高壓消防水（0.8mpa-1.2mpa)系統(tǒng)，并配有蓄水池。建議最好在罐區(qū)配自動或手動的高壓消防炮。 8、球罐底部接管的第一道法蘭、閥、墊片的壓力等級應(yīng)比球罐本體提高一個(gè)壓力等級，墊片應(yīng)選用帶有金屬保護(hù)圈的纏繞墊片，法蘭應(yīng)選用對焊法蘭，螺栓應(yīng)使用高強(qiáng)度螺栓，球罐第一道法蘭、閥門、墊片、螺栓的安裝、使用、更換應(yīng)有詳細(xì)的記錄。 9 、為應(yīng)急處理事故，宜在球罐底部的管線上增加注水管線，該管線在正常情況下應(yīng)用盲板與物料系統(tǒng)隔開。冬季，要及時(shí)脫除罐內(nèi)游離水，防止底部閥門凍裂。 10、 配電設(shè)備應(yīng)與罐距離大于80

12、m，電纜溝內(nèi)應(yīng)充砂。 11、罐區(qū)球罐必須設(shè)有防雷、防靜電接地。 12、球罐運(yùn)行必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝技術(shù)規(guī)程，不得超溫、超壓、超負(fù)荷運(yùn)行。 四、液化石油氣罐區(qū)消防作戰(zhàn)應(yīng)注意的問題 1、消防作戰(zhàn)指導(dǎo)思想 鑒于液化石油氣易燃易爆的特點(diǎn)和一旦發(fā)生事故帶來的巨大破壞以及一旦形成火災(zāi)，其災(zāi)難性的后果和撲救的困難。罐區(qū)消防的重點(diǎn)是“預(yù)防”。以“防”為主，以“防”為重，首先“預(yù)防”在不同的時(shí)期有著不同含義，在正常情況下“防”是指以防火為中心的“防”，防物料泄漏、防火源、防靜電、防化學(xué)爆炸。而火災(zāi)一旦發(fā)生“預(yù)防”重點(diǎn)的則是防止二次爆炸，防止二次爆炸可以說是罐區(qū)消防滅火作戰(zhàn)的核心任務(wù)。當(dāng)液化石油氣罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故發(fā)生

13、時(shí)，消防人員的首要任務(wù)在火起之初要全力以赴在最短的時(shí)間內(nèi)將火撲滅。如發(fā)生罐體破裂、發(fā)生大量物料泄漏，則不能簡單地將火撲滅。一般來說，碳鋼球罐最高使用溫度為400-500攝氏度。高于500攝氏度，鋼材的強(qiáng)度將大幅度下降。火災(zāi)發(fā)生時(shí)起火球罐 在5-8分鐘內(nèi)溫度可達(dá)到500攝氏度以上必須搶在罐體溫度上升之前控制火情，否則容易引發(fā)二次爆炸。從近年來發(fā)生的罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故案例來看罐體破裂型的火災(zāi)一般都以物料燃燒盡而結(jié)束。如何保證相鄰罐體不發(fā)生新的爆炸（殉爆），關(guān)鍵就是降溫 ，控制火情和控制物料、儲罐體溫度，是防止事故擴(kuò)大、最終徹底撲滅火災(zāi)最重要任務(wù)。前文已說過液化氣的點(diǎn)火能極低（0.2-0.3mj），且

14、爆炸極限很寬(2%-10%)，液化石油氣燃燒五分鐘后的鋼鐵溫度已達(dá)500以上，高于液化氣燃點(diǎn),此時(shí)如將大火撲滅,殘存的液化氣一但濃度達(dá)到爆炸極限就會發(fā)生二次爆炸。所以液化石油氣火災(zāi)在未切斷物料來源、未使可燃物環(huán)境溫度降致燃點(diǎn)之下時(shí),切不可將明火撲滅. 2、要防止容器本體發(fā)生爆炸 當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)盛裝液化石油氣的容器發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)性極大。在火場，球罐暴露在強(qiáng)大的輻射熱中，如不及時(shí)采取措施球罐的溫度壓力會迅速上升。最終球罐因超壓而發(fā)生爆炸，在罐體上加裝噴淋水和消防水幕是防止罐體爆炸較為有效的手段。 3、滅火要“軍民結(jié)合” 罐區(qū)火災(zāi)一般由專業(yè)消防隊(duì)施救，但是，罐區(qū)人員如能在事故發(fā)生初期就及時(shí)的采取有效措

15、施展開前期撲救工作（如快速地打開噴淋水和消防水幕，使用消防炮進(jìn)行降溫或使用滅火機(jī)撲救早期小火災(zāi)），就會給整個(gè)滅火工作贏得寶貴的時(shí)間，防止罐體溫度上升。 4、作戰(zhàn)人員、設(shè)備要注意輻射熱傷害 當(dāng)石油液化氣發(fā)生爆炸燃燒時(shí)，火焰表面發(fā)出強(qiáng)烈的輻射熱，(當(dāng)正丁烷燃燒時(shí)其輻射熱為307648kj/m2h，比氣油的輻射熱209000 kj/m2 h大得多。) 當(dāng)受到強(qiáng)烈的熱輻射時(shí)，人就會被燒傷或引起死亡，有機(jī)物會燃燒。人裸體時(shí)能忍受的輻射熱是4514kj/m2 h（盛夏時(shí)太陽的輻射熱），人穿衣服在 受到 1672 kj/m2 h輻射熱時(shí)，15s就感到痛苦，30s就會起泡，若以此作為臨界值，人應(yīng)當(dāng)距離火球中心500-1000m。 罐區(qū)火災(zāi)消防作戰(zhàn)有作戰(zhàn)時(shí)間長(5小時(shí)-72小時(shí))，作業(yè)強(qiáng)度大，現(xiàn)場熱輻射強(qiáng)度高的特點(diǎn)，特別是輻射熱，使起火點(diǎn)5