油品的危險性

第頁油品的危險性油品的危險性是由其化學(xué)組成及理化特性所決定的。油品的化學(xué)組成及理化特性也決定著油品不同形式的燃燒特點。油晶的危險性和燃燒特點，給油庫加油站帶來了諸多的不安全因素，使其環(huán)境具有相當(dāng)?shù)奈ｋU性。

一、油品的危險特性

(一)蒸發(fā)性

液體表面氣化的現(xiàn)象叫蒸發(fā)。物質(zhì)要蒸發(fā)的這種固有趨勢稱為蒸發(fā)性，或揮發(fā)性。蒸發(fā)性是輕質(zhì)油晶在儲運中最重要的危險特性之一。它與油品的密度、飽和蒸氣壓密切相關(guān)。在環(huán)境溫度下，汽油蒸發(fā)最快，煤油和柴油次之，潤滑油最慢。油晶蒸發(fā)受氣溫、油晶溫度、油晶表面積、表面空氣流速、表面壓力和油品密度的制約。溫度高蒸發(fā)快，溫度低蒸發(fā)慢；油晶表面積大蒸發(fā)快，表面積小蒸發(fā)慢；油品表面空氣流速快蒸發(fā)快，流速慢蒸發(fā)慢；油晶表面壓力大蒸發(fā)慢，壓力小蒸發(fā)快；油晶密度大蒸發(fā)慢，密度小蒸發(fā)快。關(guān)于油庫加油站安全來說，在相同條件下，蒸發(fā)性大的油品蒸發(fā)損+失就大，火災(zāi)的危險性也就大，形成氣阻、氣蝕的可能性也大。據(jù)資料介紹，美國、日本石油蒸發(fā)損失占產(chǎn)量的3％～5％，原蘇聯(lián)由于油罐大小呼吸要損失近7％的輕質(zhì)成分。據(jù)測試，汽油每輸轉(zhuǎn)一次大呼吸損失1．2kg/t左右，從煉油廠到用戶僅大呼吸一項損失占0．8％—1％。一個汽油收發(fā)量萬噸的油庫，每年收發(fā)、輸送、儲存中有50—60t汽油變?yōu)橛蜌庖萆⒌剿闹芸臻g。而且油氣比空氣重，易于在作業(yè)場所及低洼、通風(fēng)不良的地方飄浮積聚，這種潛在的不安全因素，對油庫加油站的防火安全影響極大。

(二)燃燒性

物質(zhì)的燃燒性是由其閃點、燃點、自燃點來衡量的。常用油晶的閃點、燃點、自燃點見表1—1.低閃點是可燃物發(fā)生火災(zāi)的危險信號，是衡量火災(zāi)危險性的重要依據(jù)。閃點愈低，火災(zāi)危險性愈大。汽油、煤油、柴油的閃點都在120≥以下，潤滑油類的閃點一般在210℃以上，所以，油品都有著火的危險性。汽油的閃點在—58～10℃之間，在任何環(huán)境溫度下都能揮發(fā)出大量的油氣，且只必須0．2～0．25mj的點火能量就可以引燃。因此，汽油的火災(zāi)危險性最大。煤油的閃點通常在40～46℃，—35號輕柴油的閃點為50℃左右，正常狀況下環(huán)境溫度可能達到或接近此溫度。所以，煤油和—35號柴油火災(zāi)危險性也較大。輕柴油和重柴油閃點在60～120℃之間，環(huán)境溫度不可能達到，但如果油品被加熱或四周有足夠溫度的點火源，也有被點燃而發(fā)生火災(zāi)的危險。潤滑油類的閃點在120～210℃之間，通常不易著火，但其四周具有高熱輻射燃燒時，則可迅速傳播燃燒，也具有火災(zāi)危險性。

(三)爆炸性

所謂爆炸性是物質(zhì)發(fā)生非常迅速的物理或化學(xué)變化的一種形式。通常用爆炸極限表示油品爆炸的危險性。油氣與空氣混合，其濃度達到一定的混合比范圍時，碰到一定能量的點火源就爆炸。爆炸最低的混合比，稱為爆炸下限；爆炸最高的混合比，稱為爆炸上限。如汽油的爆炸下限油氣體積含量為1．4％，爆炸上限為7．6％。如果混合氣體濃度超出上述范圍時，遇點火源則不爆、不燃。但在通常的儲運條件下，油氣很難達到均勻與空氣混合，在爆炸極限外，可能存在可燃油氣混合物的“氣袋〞或“邊緣區(qū)〞，這種危險必須注意。另外，因為油氣濃度是在一定溫度下形成的，除了油氣濃度爆炸極限外，還有一個溫度爆炸極限。表1—2是幾種油品的爆炸極限。由于油品的組成和生產(chǎn)工藝不同，即使同牌號的油品爆炸極限也不是固定不變的。它受諸多因素的制約和影響。如初始溫度和壓力、惰性氣體和雜質(zhì)的含量、點火源的性質(zhì)、容器大小等因素都影響著油品的爆炸極限。表1—2列出幾種油品的爆炸極限。

汽油氣在不同濃度下發(fā)生爆炸時所產(chǎn)生的壓力也不同。表1—3是汽油在不同濃度下發(fā)生爆炸所產(chǎn)生的壓力。圖1—1是汽油氣濃度與爆炸壓力的關(guān)系曲線。

從表1—3和圖1—1可以看出，汽油氣在空氣中的濃度達到3％時，所產(chǎn)生的壓力最高。油品火災(zāi)不僅有燃燒與爆炸互相轉(zhuǎn)化的特點，而且突發(fā)性強，傳播速度快，熱輻射強。據(jù)測試，罐內(nèi)容積為394m3的柴油罐燃燒時，10s內(nèi)離開掖面5m高的火焰溫度高達11℃。這就是說，油品的這種特性對油庫加油站安全威脅極大。油品火災(zāi)控制、撲滅于初期極為重要，否則后果難以設(shè)想。油庫加油站應(yīng)千方百計地預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。

(四)帶電性

依據(jù)雙電層理論，油品在運輸、輸轉(zhuǎn)、灌裝、調(diào)和等作業(yè)過程中，不可避免地發(fā)生攪拌、沉降、過濾、搖動、沖擊、噴射、飛濺、發(fā)泡以及流動等接觸分開的相對運動而產(chǎn)生靜電。由于油品是電導(dǎo)率極低的碳?xì)浠衔锵捣菢O性液體，液體電導(dǎo)率在0．1～10pS／m時，易于帶電；電導(dǎo)率小于0．1pS／m時，所含離子少不易形成雙電層，很難帶電；電導(dǎo)率大于103pS／m時，起電性能好，產(chǎn)生靜電荷多，但因?qū)щ娐矢?，電荷極易泄漏，很難積聚帶電。我國生產(chǎn)的石油及石油產(chǎn)品的電導(dǎo)率多在易于產(chǎn)生、積聚靜電危險的1～10pS／m范圍之內(nèi)。所以，油品靜電的產(chǎn)生、積聚、帶電、放電是油庫加油站著火爆炸事故點火源之一。

油品靜電的積聚除受油品電導(dǎo)率的影響外，還受所處環(huán)境的空氣濕度、油品的流速、承受的壓力、輸油管材質(zhì)和管壁粗糙度以及油品中所含雜質(zhì)等的影響?？諝鉂穸却螅o電積聚少；空氣濕度小，靜電積聚多。當(dāng)灌裝油品時，空氣相對濕度47％—48％，接地設(shè)備電位達11V；濕度為56％時電位為3V；濕度接近72％時帶電現(xiàn)象實際終止。油品流速快，產(chǎn)生積聚靜電多，電位高；油品流速慢，產(chǎn)生積聚靜電少，電位低。通常油品流速限制在4．5m／s以下。當(dāng)油品承受壓力大時，加強摩擦沖擊，易于產(chǎn)生紊流和湍流，增大了油品本身的熱運動和碰撞，而產(chǎn)生新的電荷。同時，也使擴散層電荷趨向管道中心而增加油品的帶電性。輸油管材質(zhì)不同因?qū)o電的消散不同而影響油品帶電，消散快帶電少，消散慢則帶電多；管壁粗糙度大，摩阻系數(shù)大帶電多，粗糙度小，摩阻系數(shù)小則帶電少。油品中的雜質(zhì)有自然存在的及精煉加入的兩類。雜質(zhì)包括氧化物、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸和磺酸的金屬鹽類及水分等。這些活性化合物只要有百萬分之一至億萬分之一，就可使油品帶電。雜質(zhì)主要是通過影響油品電導(dǎo)率而影響油晶帶電性的。

(五)膨脹性

油品與其他物質(zhì)一樣，具有熱脹冷縮的特點。汽油的膨脹系數(shù)約為1.0%，煤油、柴油的膨脹系數(shù)約為0．8％o。當(dāng)油品受氣溫的影響而產(chǎn)生熱脹冷縮時，儲油罐、儲油桶、存油管線等都可能發(fā)生脹溢或吸癟，使管件脹裂或管內(nèi)出現(xiàn)空穴。這些都可能造成設(shè)備的損壞，油品的失控、流失及其產(chǎn)生的油氣又成為著火爆炸事故的燃燒物。因此，儲油罐規(guī)定了安全裝油高度，安裝了機械呼吸閥和液壓安全閥；對運油罐、油桶同意裝油量作了規(guī)定；輸油管線增設(shè)了泄壓裝置。這些安全技術(shù)措施的采納，目的在于預(yù)防設(shè)備、設(shè)施的損壞，防止跑、溢油事故及設(shè)備損壞事故的發(fā)生。

(六)流動性

油品是一種流動性很好的液體物質(zhì)。油品流動擴散的快慢由油品的黏度決定。這種特性要求油品由特定容器盛裝儲存，采納專用工藝設(shè)備賬輸、接卸、輸轉(zhuǎn)。這些儲運設(shè)備、設(shè)施的技術(shù)管理，安全措施稍有疏忽，就會發(fā)生跑溢漏滴。失控的油品四處流動擴散，隨之產(chǎn)生的油氣也會到處飄逸散發(fā)，甚至失控油品順著排水溝(渠)流至非禁火區(qū)和庫外，擴展了危險性范圍。在火災(zāi)狀況下會造成事故的蔓延擴展。在預(yù)防因油晶流動性而發(fā)生的跑油、混油等事故中，管好儲油容器、輸油管線、各種閥門、輸油泵極為重要。要求安全設(shè)備、設(shè)施配套，堅持罐、管、閥、泵及其安全裝置的技術(shù)狀況完好，在收儲發(fā)中嚴(yán)格執(zhí)行安全技術(shù)措施和各項規(guī)定，從而保證油品始終在有效控制下運輸、接卸、輸轉(zhuǎn)、儲存、灌裝。

(七)漂浮性

油品密度比水的密度小，且不與水相溶。因此失控油品可漂浮于江河湖海的水面，水流帶動著浮油流動，擴散速度快、范圍大。在這種狀況下如果發(fā)生火災(zāi)，則可能形成火燒“連營〞的局面。油品的漂浮性還使“水〞這種常用滅火劑無用武之地，給油庫加油站的防火和滅火造成極大的困難。油庫加油站不同區(qū)域的隔離、水封設(shè)施就是針對油品流動性和漂浮性而設(shè)置的；油水分開裝置則是利用油品的漂浮性這一基本特性而制定的。從油庫加油站安全角度熟悉油品漂浮的危險性，主要是建立隔離、水封設(shè)施，預(yù)防失控油品流人江河湖海等水域；在火災(zāi)條件下，預(yù)防失控油品被匯合的冷卻水帶走，避免事故的蔓延擴展。

(八)滲透性

油品是一種滲透性很強的液體物質(zhì)?？傮w來說，輕質(zhì)油品與重質(zhì)油品相比，滲透性強。如在油罐、輸油管道腐蝕穿孔，漏油如不能及時發(fā)現(xiàn)，滲入地下的油品成為不可忽視的危險因素。

(九)熱波性

罐儲重質(zhì)油品在火災(zāi)條件下，有時油品會沸騰突溢，燃燒油品大量外溢，甚至從罐中猛烈噴出，形成龐大火柱。通常把這種現(xiàn)象稱作“突沸〞、“突溢〞、“噴濺〞。這種狀況的出現(xiàn)不僅會造成撲救人員的傷亡，而且將使災(zāi)情擴展。其原因是由于重質(zhì)油品具有熱波的特性。所謂熱波，就是重質(zhì)油品燃燒時，處于燃燒面的輕餾分被燒掉，被燃燒熱和輻射熱加熱的重餾分逐步下沉，熱量向油品深層傳遞，從而形成一個向油品深層不斷發(fā)展的界面，這種現(xiàn)象通常稱為熱波。冷熱油界面稱為熱波面。熱波面的溫度可達149—316℃。油品在熱輻射和熱波的共同作用下，當(dāng)溫度達到油品沸點時，則發(fā)生沸騰和外溢。或者熱波將油晶中的懸浮水滴加熱氣化，被油膜包圍形成泡沫，當(dāng)油泡沫突破油層壓力上升至油面時出現(xiàn)突沸。更為嚴(yán)重的是熱波面?zhèn)鬟f到水墊層時，水被氣化，體積急劇膨脹增大(水變?yōu)檎羝篌w積可達其原體積的17倍)，壓力升高，將上部油品抬起，最后突破油層而發(fā)生噴濺。另外，熱波性只有在寬沸點范圍的油品存在，如原油、重油等。而汽油、煤油等，由于沸點范圍較窄，各組分密度差別不大，熱波面向油品深層推移速度與油品燃燒的直線速度基本相等，所以不會發(fā)生沸騰突溢或噴濺現(xiàn)象。

(十)毒害性

油品的毒害性，因其組成的烴類不同而不同。不飽和烴、芳香烴的毒害性比烷烴大；易蒸發(fā)的油品毒害性比不易蒸發(fā)的油品大；含4乙基鉛汽油的危害比不含4乙基鉛汽油大。油品對人的毒害性，一是烴類蒸汽，即油氣；二是汽油中加入的4乙基鉛。毒害性最大的是輕質(zhì)油品，特別是汽油。因汽油中含有不少芳香烴和不飽和烴，且蒸發(fā)性很強。

油品對人體的危害是通過人體呼吸道、消化道及皮膚三個途徑進入體內(nèi)，造成中毒現(xiàn)象或中毒事故的。危害程度則是由油氣濃度，作用時間的長短而決定的。

二、油品的燃燒特性

(一)突發(fā)性強

油品火災(zāi)具有激烈的突發(fā)性?；馂?zāi)的發(fā)生就在瞬間，由于油品熱值高，具有較低的閃點和點燃能量，特別是汽油閃點和點燃能量極低。因此，油晶著火后，傳播速度極快，火焰溫度可達到10℃以上。同時伴隨著產(chǎn)生極深的熱輻射。幾種油品的燃燒速度見表1—4；幾種油品燃燒時表面溫度見表1—5.

(二)先爆后燃

當(dāng)油罐內(nèi)存油較少，氣體空間較大，油氣混合氣體在爆炸極限范圍之內(nèi)，點火源引燃油氣混合氣體的條件下，爆炸后引燃油品。這種爆炸可能出現(xiàn)幾種狀況：油罐頂爆飛、掉入罐內(nèi)、局部開裂；油罐壁板開裂、塌陷；油罐底板與壁板連接的丁字焊縫開裂，甚至罐體移位等。油罐頂部損壞時，一般燃燒呈穩(wěn)定狀態(tài)。這時火勢大、火焰高。罐內(nèi)油位較高時，下風(fēng)方向的火舌可卷出數(shù)10m遠(yuǎn)。油罐壁板損壞部位在液位以上時，燃燒與罐頂損壞類似。損壞部位在液位以下，由于罐內(nèi)部分油品流出，將引起火災(zāi)的擴展。油罐底板與壁板連接的丁字焊縫開裂和油罐移位時，由于罐內(nèi)油品全部流出，將造成大面積的火災(zāi)。

(三)先燃后爆

一是油罐發(fā)生火災(zāi)時，罐內(nèi)氣體空間油氣濃度大于爆炸極限，燃燒中大量空氣進入罐內(nèi)稀釋，使油氣混合氣體達到爆炸極限，回火引起爆炸。二是油罐在火場高溫火焰作用下，罐內(nèi)油品蒸發(fā)加快，壓力急劇增加，當(dāng)壓力超過油罐所能承受的極限壓力時，發(fā)生物理性爆炸。三是火災(zāi)油罐的相鄰油罐，在火焰和熱輻射的作用下，罐內(nèi)油品不斷蒸發(fā)，通過油罐呼吸系統(tǒng)排向大氣，與四周空氣形成爆炸性混合氣體，燃燒油罐的火焰或高溫引燃爆炸。四是當(dāng)火災(zāi)油罐采用罐底導(dǎo)流排油時，如流速過快，罐內(nèi)形成負(fù)壓發(fā)生回火，引燃罐內(nèi)爆炸性混合氣體發(fā)生爆炸。上述四種狀況的先燃后爆，都會造成火災(zāi)的蔓延擴展。

(四)穩(wěn)定燃燒

當(dāng)油罐內(nèi)液位較高，氣體空間較小，油氣混合氣體過濃的條件下，以及油罐、鐵路油罐、汽車油罐的人孔、呼吸閥、測量孔等處有油氣混合氣體排出，遇點火源發(fā)生火災(zāi)時，則出現(xiàn)火炬形的穩(wěn)定燃燒。但如果條件發(fā)生變化，有新鮮空氣進入罐內(nèi)空間，稀釋油氣?昆合氣體，濃度達到爆炸極限，也可能引起爆炸。另外，失控流淌的油品、敞容器內(nèi)的油品發(fā)生火災(zāi)的時候，一般都是穩(wěn)定燃燒。

(五)爆后不燃

當(dāng)罐內(nèi)油品的溫度低于閃點，氣體空間油氣混合氣體又處于爆炸濃度范圍之內(nèi)；或者儲存過輕質(zhì)油品的空油罐、空油桶及其他容器；還有積聚爆炸性油氣混合氣體的油罐室、巷道、泵房、管溝、低洼處等，遇點火源爆炸時，爆炸后如無可燃物持續(xù)供給，或爆炸后的溫度不夠以點燃高閃點油品，則爆炸后不再持續(xù)燃燒。

(六)突沸噴濺

儲存重質(zhì)含水油品或有水墊層重質(zhì)油品罐發(fā)生火災(zāi)時，由于熱輻射和熱波的作用，可能發(fā)生突沸或噴濺。一般來說，起火后30—60min可能發(fā)生突沸(與油品含水量有關(guān))。發(fā)生噴濺的條件是油罐底要有水墊層或積水。發(fā)生噴濺的前兆是：