關(guān)于罐區(qū)儲罐本體防雷的意見

1、關(guān)于石油儲罐防雷標(biāo)準(zhǔn)的探討xx儀征化纖股份有限公司設(shè)備管理部江蘇省儀征市211900（發(fā)表于2008 年中國設(shè)備工程第三期）最近中國石化總公司通報了幾起雷擊油罐著火事故，從通報中看，這些油罐在防雷方面并沒有任何地方違反了現(xiàn)有設(shè)計規(guī)范，也不存在人為的防雷設(shè)施維護(hù)不到位的問題，但為什么還被雷擊起火呢？我認(rèn)為：新的石油庫設(shè)計規(guī)范GB50074-2002標(biāo)準(zhǔn)和老規(guī)范一樣，在防直接雷方面存在不足。先看看中石化通報的幾起事故：事故一、2007 年 5 月 24 日 15 時 16 分，鎮(zhèn)海國家儲備庫47 號罐頂部遭雷擊，雷擊引發(fā)油罐一次或二次密封上的金屬物與罐壁發(fā)生放電，電火花引爆了密封空間內(nèi)的油氣，高溫

2、和沖擊波破壞了一次密封油氣膈膜后引燃了原油，明火于 15 時25 分被撲滅； 6 月 24 日鎮(zhèn)海國家儲備庫47 號罐再遭雷擊起火。事故二、 6 月 29 日 15 時 55 分，鎮(zhèn)海煉化 1 臺容積為 5000 立方米的內(nèi)浮頂石腦油罐遭雷擊，雷擊引爆油罐呼吸口揮發(fā)油氣，并進(jìn)一步引爆儲罐內(nèi)浮盤上方輕質(zhì)油氣與空氣的混合物，爆炸瞬間炸開罐頂面積的，并導(dǎo)致內(nèi)浮頂失穩(wěn)，一側(cè)陷入石腦油中，引發(fā)的油罐內(nèi)部大火持續(xù)燃燒 20 分鐘后被撲滅。事故三、 7 月 7 日 15 時 20分，管道儲運公司南京輸油處白沙灣輸油站3號油罐受雷暴天氣影響，油罐產(chǎn)生感應(yīng)放電并引爆了積累在罐頂密封裝置間的可燃油氣與空氣的混合物

3、，爆炸導(dǎo)致二次密封損壞嚴(yán)重，部分呼吸閥斷裂，泡沫堰板 2 處變形，爆炸連鎖引燃了罐內(nèi)油品，明火在持續(xù)了大約 14 分鐘后，于15時 34 分撲滅。新設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對罐區(qū)防雷的要求如下：“儲存xx 油品的油罐防雷設(shè)計應(yīng)滿足：（a）裝有阻火器的地上臥式油罐的壁厚和地上固定頂鋼油罐的頂板厚度等于或大于 4mm 時，不應(yīng)裝設(shè)避雷針。鋁頂油罐和頂板厚度小于 4mm 的鋼油 罐，應(yīng)裝設(shè)避雷針（網(wǎng)），避雷針（網(wǎng)）應(yīng)保護(hù)整個油罐。（ b ）浮頂油罐或內(nèi)浮頂油罐不應(yīng)裝設(shè)避雷針但應(yīng)將浮頂與罐體用根導(dǎo)線做電氣連接浮頂油罐連接導(dǎo)線應(yīng)選用橫截面不小于 25mm 的軟銅復(fù)絞線。對于內(nèi)浮頂油罐，鋼質(zhì)浮盤油罐連接導(dǎo)線應(yīng)選用橫截面不

4、小于 16mm 的軟銅復(fù)絞線，鋁質(zhì)浮盤油罐連接導(dǎo)線應(yīng)選用直徑不小于1.8mm 的不銹鋼鋼絲繩。 22儲存可燃油品的鋼油罐不應(yīng)裝設(shè)避雷針（線），但必須做防雷接地。 ”新標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為儲存易燃油品的浮頂油罐不安裝避雷針的理由是：由于浮頂上的密封嚴(yán)密，浮頂上面的油氣較少，一般都達(dá)不到爆炸下限，即使雷擊著火，也只發(fā)生在密封圈不嚴(yán)處，容易撲滅，故不需裝設(shè)避雷針（網(wǎng)）（見新標(biāo)準(zhǔn)的條文說明）。儲存可燃油品的油罐的氣體空間，油氣濃度一般都達(dá)不到爆炸極限下限，又因油品閃點高，雷電作用的時間很短（一般在幾十以內(nèi)），雷電花不能點燃油品而造成火災(zāi)事故。故儲存可燃油品的金屬油罐不需裝設(shè)避雷針（網(wǎng)）。（見新標(biāo)準(zhǔn)的條文說明）。上

5、述設(shè)計規(guī)范有以下幾個方面值得探討：一、裝有阻火器的地上臥式油罐的壁厚和地上固定頂鋼油罐的頂板厚度大于等于 4mm 時和儲存可燃油品的鋼油罐應(yīng)不應(yīng)該裝設(shè)避雷針（線）。筆者認(rèn)為應(yīng)該裝，分析如下：1 、設(shè)計規(guī)范忽視了雷電在力效應(yīng)方面的破壞作用。雷電的破壞作用主要體現(xiàn)在三個方面：電效應(yīng)、熱效應(yīng)和力效應(yīng)。在新國家設(shè)計規(guī)范中，只考慮了前兩者對油罐的破壞作用，沒有考慮力效應(yīng)的破壞作用。設(shè)計規(guī)范中認(rèn)為大于 4mm 厚的儲罐不需要作專門的防雷裝置，依據(jù)的是中國科學(xué)院80 年-81 年所做的試驗：雷電流在146.6KA-220KA寸，鋼板的熔化深度為0.076-0.352mm之間，因此制訂標(biāo)準(zhǔn)時，保守一點取4mm

6、,認(rèn)為這樣做對防雷來講是足夠安全的，這是從雷電的熱效應(yīng)方面講的。雷電的另一個破壞作用是雷電的力效應(yīng)。雷電的力效應(yīng)對儲罐有破壞作用，造成儲罐局部變形，引起油氣泄漏，在雷電流的作用下進(jìn)一步引發(fā)火災(zāi)。分析如下：新的儲罐越做越大，這個大表現(xiàn)在兩個方面：一是單體儲罐的容積變大，過去5 萬方以上的儲罐才是一級儲罐，現(xiàn)在 10萬方以上的儲罐才是一級儲罐；二是整個罐區(qū)的占地面積變大。上述兩個方面的增大，對防雷造成如下影響：（ 1）單體儲罐的容積變大使得罐體頂部面積變大，同樣是4mm 厚的鋼板，受雷擊后的變形程度不一樣，局部變形引起油氣泄漏，引起火災(zāi)。罐頂平時不承受任何應(yīng)力，設(shè)計時如果不考慮雷電流的力效應(yīng)，仍按

7、雷電流的熱效應(yīng)即對鋼板的熔化深度考慮，選用 4mm 左右的鋼板，則在大的雷電流作用下，罐體頂部面積越大，變形越嚴(yán)重。（ 2）整個罐區(qū)的占地面積變大，說明儲罐數(shù)量變多，被雷擊的幾率增大。罐體都是鋼板焊接而成，許多儲罐放在一起，相當(dāng)于罐區(qū)的整個地面上被鋪設(shè)了一層鋼板，鋼板是導(dǎo)電的，根據(jù)雷擊理論，由于導(dǎo)電體對雷電有吸引作用，該地區(qū)被雷擊的可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般的草地。這一點從地下存在金屬礦藏的地方容易受雷擊可以得到佐證。2、設(shè)計規(guī)范中考慮雷電的熱效應(yīng)時，只注意到雷電對鋼板的熔化深度的影響，沒有考慮到雷電流的熱效應(yīng)會引起儲罐內(nèi)氣體的急劇膨脹，可能導(dǎo)致儲罐 局部薄弱環(huán)節(jié)如沒有焊透的地方熔化變形或從膨脹氣體通

8、過呼吸閥外排，泄漏可燃?xì)怏w在雷電流作用下可能會發(fā)生火災(zāi)。事故二、三就證明了這一點。3、沒有考慮大電流通過電阻變化處如焊縫或兩種材料的接合面可能會產(chǎn)生明火的危險。根據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)雷電流通過電阻發(fā)生處時，會引起電火花，如果遇到可燃物，比如呼吸閥處呼吸出的油氣或罐頂密封空間內(nèi)的油氣，引發(fā)火災(zāi)。事故一就證明了這一點。上述幾起雷擊起火事故說明，新標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為儲存易燃油品的浮頂油罐和儲存可燃油品的油罐不應(yīng)安裝避雷針是值得探討的。那種認(rèn)為火小容易撲滅就不裝避雷針的理由更是不足取的，這是一種賭博心態(tài)，不是科學(xué)、負(fù)責(zé)的態(tài)度，沒有人敢保證這種小火不能造成大災(zāi)難。通過上述分析，筆者認(rèn)為：石油儲罐罐區(qū)應(yīng)該安裝避雷針（

9、線）。既然需要安裝避雷針（線），則應(yīng)該如何安裝呢？新設(shè)計規(guī)范中規(guī)定 “鋁頂油罐和頂板厚度小于4mm 的鋼油罐，應(yīng)裝設(shè)避雷針（網(wǎng)），避雷針（網(wǎng)）應(yīng)保護(hù)整個油罐” 。這個規(guī)定是模糊的，是安裝在儲罐本體上，還是設(shè)置獨立避雷針。筆者認(rèn)為應(yīng)該安裝獨立避雷針。分析如下：要做好防雷工作，通常有兩道防線：第一道防線是減少被保護(hù)設(shè)備受雷擊的機(jī)會，甚至不受雷擊，第二道防線是如果萬一遭雷擊，采取補(bǔ)救措施，使雷擊后果在可控制范圍內(nèi)。因此，防雷的最好理念是使被保護(hù)設(shè)備不遭雷擊，而罐體上安裝避雷針與此理念正好相反。簡單的講，避雷針的工作原理是：犧牲自己，保護(hù)別人，即由于避雷針是尖狀物體，高度又高于被保護(hù)設(shè)備，因此，雷電被尖狀的避雷針吸引，雷電將直接打到避雷針上，保護(hù)了被保護(hù)物體。從這個角度講，避雷針直接安裝在被保護(hù)設(shè)備上只會增加被雷擊的危因此，正確的做法是：應(yīng)該在罐區(qū)安裝獨立的避雷針，而不應(yīng)安裝在罐體上，即在離開罐體3-5m處安裝獨立避雷針。離開3-5m 的目的：防止雷擊避雷針后，避雷針上的過電壓擊穿避雷針與罐體之間的空氣間隔，產(chǎn)生電火花。避雷針安裝在罐體可以減小雷電在力效應(yīng)方面的破壞作用。但是，罐體上安裝避雷針對防雷有以下幾點不利