液化油氣田儲配站火災(zāi)爆炸事故分析

液化油氣田儲配站火災(zāi)爆炸事故分析

1液化油氣儲罐泄漏隨著我國石油工業(yè)的發(fā)展和國家原油戰(zhàn)略儲備庫項目的實施，石油和石油產(chǎn)品在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用越來越廣泛，各種加油站和加油站也在增加。儲罐是儲存散裝油或液化氣最重要的設(shè)備,液化石油氣儲罐一旦泄漏,遇點火源會發(fā)生火災(zāi)爆炸事故,引起爆炸沖擊波、容器碎片拋出及巨大的火球熱輻射,對周圍的人員、建筑和設(shè)備造成很大的破壞。因此,在液化石油氣儲存中,如何有效地采取措施降低事故發(fā)生的概率及損失是極為重要的。本文從防止爆炸性氣體環(huán)境的產(chǎn)生、消除點火源和抑制事故擴大三方面來提出有效的安全措施。2罐區(qū)和輔助區(qū)某鎮(zhèn)建有一座LPG儲配站,主要從事LPG的儲存、充裝業(yè)務(wù)。該LPG儲配站位于某鎮(zhèn)某村西南側(cè),東側(cè)為一條寬為15m的小公路,公路東側(cè)為空地;站南面、西面及北面50m范圍內(nèi)均為空地。該站占地面積5000m2,生產(chǎn)區(qū)(包括儲罐區(qū)、卸料罩棚和充裝間)與輔助區(qū)(包括消防水泵房、配電間和辦公用房)東西分開布置,兩區(qū)之間設(shè)置高度為2m的磚砌實體圍墻。儲罐區(qū)設(shè)置在生產(chǎn)區(qū)西南側(cè),距罐區(qū)北側(cè)15m處為卸料泵罩棚,距罩棚北側(cè)7m處為充裝間。罐區(qū)與充裝間的距離為25m。罐區(qū)及充裝間距圍墻均為20m。距離罐區(qū)東側(cè)35m處為消防水泵房和配電間。消防水泵房南側(cè)有一消防水池。站區(qū)東北角為辦公室,距離充裝間20m,距離罐區(qū)40m。儲罐區(qū)建筑面積320m2,由南至北依次設(shè)置1個20m3的殘液罐、1個20m3及2個50m3LPG儲罐,各儲罐之間的距離為相鄰較大儲罐的直徑。該罐區(qū)周圍設(shè)置1m高的磚混墻,占地面積約352m2,且裝設(shè)可燃氣體報警器。儲罐具參數(shù)見表1。3原油長距離儲存區(qū)火災(zāi)風險分析3.1氣體密度和氣化液化石油氣由丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等組分混合構(gòu)成,丙烷是液化石油氣的主要組分。丙烷的沸點-42.1℃;閃點-104℃;臨界溫度96.8℃;-55.6℃時的飽和蒸汽壓53.32kPa;臨界壓力4.25MPa;引燃溫度450℃。常壓下液化石油氣氣體密度約為空氣密度的1.5-2.0倍,點火能量約為0.2-0.3mJ。液化石油氣在常溫常壓下極易氣化,爆炸下限為2.25%,爆炸上限為9.65%。其爆炸下限低,泄漏在空氣中,能很快與空氣混合形成爆炸性混合物,遇熱源和明火會發(fā)生爆炸。3.2危險因素的路徑該儲罐區(qū)液化石油氣發(fā)生危險最為常見的途徑是泄漏,泄漏的主要原因有以下幾點。(1)系統(tǒng)設(shè)計存在缺陷或存在缺陷儲存液化石油氣的儲罐質(zhì)量不好,如設(shè)備選材不當、設(shè)計存在缺陷、防腐措施不到位等都可能會降低產(chǎn)品的質(zhì)量,或缺乏必要的安全裝置(液位計、安全閥、壓力表等),就會很容易造成液化氣泄漏。(2)lpg泄漏如果輸送氣相、液相的液化氣烴泵、管道等設(shè)備發(fā)生故障,有可能導(dǎo)致LPG的泄漏。引發(fā)LPG泄漏的主要因素為機泵、閥門和法蘭的密封不好,管線的腐蝕等。(3)安全附件失效LPG儲罐必須配備質(zhì)量合格的安全裝置,如果液化石油氣儲罐的安全附件(壓力表、液位計、溫度計、安全閥、排污管等)失效,很容易造成儲罐超裝或超壓,導(dǎo)致罐體開裂引起泄漏;可燃氣體報警裝置失效,不能及時發(fā)現(xiàn)泄漏情況,使泄漏更加嚴重。(4)物料執(zhí)行、保養(yǎng)不當儲存和充裝液化石油氣過程中,由于錯誤操作、違章操作、盲目指揮和設(shè)備檢修保養(yǎng)不善很容易出現(xiàn)物料的跑、冒、滴、漏事故,繼而導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的惡性事故。3.3液化石油氣儲液罐事故的結(jié)果(1)燃燒火焰的影響LPG儲罐的管道、閥門損壞造成LPG泄漏,遇明火點燃則形成火災(zāi)。罐區(qū)一旦發(fā)生火災(zāi),熱量向四周傳遞,引燃周圍的易燃物質(zhì),從而導(dǎo)致燃燒越來越猛烈,同時火焰本身及其產(chǎn)生的熱輻射,可使周圍的設(shè)備燃燒或變形,甚至造成人員傷亡等。并且若儲罐區(qū)沒有設(shè)置防止泄漏物流散的設(shè)施,當發(fā)生火災(zāi)事故時極有可能導(dǎo)致流淌火災(zāi)事故的發(fā)生。(2)儲罐云爆炸失效液化石油氣儲罐泄漏后,在常溫常壓下,LPG迅速蒸發(fā)至空氣中,擴散到廣闊的區(qū)域,經(jīng)過一段延滯時間后,在罐區(qū)范圍內(nèi)形成了可燃性蒸氣云之后才被點燃,則會發(fā)生蒸氣云爆炸。當儲罐受到外來強熱輻射作用,罐內(nèi)壓力超過對應(yīng)溫度下材料的承壓極限時,會使儲罐發(fā)生災(zāi)難性的失效,儲罐內(nèi)LPG急劇氣化,大量的氣化的LPG釋放出來,隨即被火焰點燃,從而導(dǎo)致沸騰液體擴展蒸氣爆炸。爆炸事故發(fā)生后,產(chǎn)生的沖擊波向周圍擴散,可引爆周圍的儲罐及其它設(shè)備,從而產(chǎn)生更大的沖擊波,并伴隨有沖擊碎片。此時,沖擊波和沖擊碎片由車間內(nèi)的泄爆玻璃窗釋放,造成附近的建筑物、設(shè)備破壞及人員傷亡。3.4面積內(nèi)人員/財產(chǎn)價值的影響假設(shè)該儲罐區(qū)一個50m3的LPG儲罐發(fā)生泄漏,采用蒸氣云爆炸模型和沸騰液體擴展蒸氣云爆炸模型對火災(zāi)爆炸事故后故進行預(yù)測。不同的傷害模型將有不同的傷害/破壞半徑,不同的傷害/破壞半徑所包圍的封閉面積內(nèi),人員多少,財產(chǎn)價值多少將影響事故嚴重度大小。傷害/破壞半徑劃分為:死亡半徑、重傷半徑、輕傷半徑及財產(chǎn)損失半徑。分別求得液化石油氣儲罐蒸汽云爆炸和沸騰液體擴展蒸氣云爆炸破壞情況如表2。由于以上的計算是在沒有任何防護措施的情況下進行的,故而蒸氣云爆炸和沸騰液體擴展蒸氣云爆炸所產(chǎn)生的沖擊波及輻射熱傷害范圍很廣,即火災(zāi)爆炸后的安全距離為大于211.0m。在實際建設(shè)時,由于受場地等各種因素限制,不能使其與相鄰建構(gòu)筑物的間距達到該計算所得的安全距離要求,因此,在使儲罐與周圍建構(gòu)筑物滿足一定的防火間距外,還需要采取一些有效的安全措施防止火災(zāi)爆炸事故發(fā)生,才能使企業(yè)達到安全生產(chǎn)。4液化氣儲備區(qū)的安全措施4.1防止爆炸環(huán)境中產(chǎn)生的安全措施4.1.1防止氣體環(huán)境產(chǎn)生的安全分析(1)站址的位置及場地液化石油氣儲配站的選址應(yīng)考慮所選區(qū)域位置、環(huán)境等條件。依據(jù)GB50028-2006第8.3.6條規(guī)定:“液化石油氣供應(yīng)基地的站址宜選擇在所在地區(qū)全年最小頻率風向的上風側(cè),且應(yīng)是地勢平坦、不易積存液化石油氣的地段。同時,應(yīng)避開地震帶、地基沉陷和廢棄礦井等地區(qū)?！钡囊?。站址位于該地區(qū)全年最小頻率風向的上風側(cè),且地勢平坦、空曠。因此,全年大部分時間處于城鎮(zhèn)的下風側(cè),一旦液化石油氣發(fā)生泄漏,不僅不會對上風向的居民區(qū)造成極大的威脅,也可以使液化石油氣迅速擴散,不易因積存造成事故隱患。(2)罐內(nèi)管道設(shè)計液化石油氣儲罐上的控制儀表包括液位計、壓力表和溫度計等,主要是為方便觀察罐內(nèi)儲存介質(zhì)的儲存狀況。依據(jù)“GB50028-2006第8.8.15條:儲罐必須設(shè)置就地指示的液位計、壓力表,宜設(shè)置溫度計。第8.8.18條:爆炸危險場所應(yīng)設(shè)置可燃氣體濃度檢測器,報警器應(yīng)設(shè)在值班室或儀表間等經(jīng)常有值班人員的場所。”的要求。儲罐上設(shè)置液位計,并設(shè)置液位上、下限報警裝置,將液位計與儲罐進液管線的電動控制閥進行聯(lián)動。在裝卸液化石油氣時,可以通過液位計隨時觀察罐內(nèi)介質(zhì)的儲存狀況。設(shè)置液位上、下限報警裝置,可以在介質(zhì)達到高液位或低液位時發(fā)出報警信號,提醒充裝人員注意,采取相應(yīng)措施。若充裝時,操作人員疏忽未在充裝達到高液位時停止充裝,還設(shè)置了自動切斷裝置,可以在達到高高液位時發(fā)出報警信號,同時切斷充裝控制閥門,停止充裝,避免造成超裝外溢。4.1.2解決警器正常運營的需求可燃氣體報警器是氣體泄漏檢測報警儀器。在生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境中若發(fā)生可燃氣體泄漏,當可燃氣體濃度達到爆炸報警器設(shè)置的臨界點時,可燃氣體報警器就會發(fā)出報警信號,提醒工作人員采取安全措施,如加強通風、切斷相關(guān)閥門、啟動噴淋系統(tǒng)等,防止發(fā)生爆炸、火災(zāi)事故,從而保障安全生產(chǎn)。在儲罐區(qū)設(shè)置可燃氣體報警器,使其在液化石油氣泄漏初期發(fā)出報警信號,便于值班人員及時采取補救措施,防止泄漏量增大,形成爆炸性氣體環(huán)境。4.2撲滅撲滅火焰的安全對策4.2.1消除點火源,確保罐區(qū)安全點火源是發(fā)生火災(zāi)、爆炸的一個重要因素。消除罐區(qū)內(nèi)的點火源相當于截斷了燃燒所需三要素構(gòu)成的三角形,消除了燃燒所需的能量來源,防止燃燒爆炸的發(fā)生。因此,消除點火源可以使罐區(qū)達到較高的安全水平。點火源主要來源于以下幾個方面:(1)明代起火罐區(qū)內(nèi)出現(xiàn)明火焰的原因主要是違章動火和攜帶火柴、打火機等火種以及吸煙。(2)覆蓋件加工時實際易出現(xiàn)的電火花、電焊時焊接接頭開常見的電火花有:電氣開關(guān)開啟或關(guān)閉時發(fā)出的火花、短路火花、漏電火花、接觸不良火花、繼電器接點開閉時發(fā)出的火花、電動機整流子或滑環(huán)等器件上接點開閉時發(fā)出的火花、過負荷或短路時保險絲熔斷產(chǎn)生的火花、電焊時的電弧、靜電放電火花等。通常的電火花,因其放電能量均大于可燃氣體與空氣混合物的最小點火能量,因此,有可能點燃這些爆炸性混合物。(3)該儲罐區(qū)未做靜電措施或有靜電措施罐體靜電主要是液化石油氣在裝卸儲運過程中,由于流動和受攪動、沖擊,易產(chǎn)生和積聚靜電荷。如果該儲罐區(qū)未做防靜電措施或者有防靜電措施但是效果較差,導(dǎo)致靜電荷不能及時消除從而逐漸累積起來,當靜電電位上升到一定程度時,就會發(fā)生靜電放電現(xiàn)象,并發(fā)生火花。人體靜電主要是因為作業(yè)人員身著化纖服裝,同時又穿絕緣鞋時,由于行走、運動等的摩擦,導(dǎo)致帶上靜電。4.2.2撲滅撲滅火焰的安全對策(1)入站前加強火炬、火點檢查在儲配站入口及罐區(qū)附近設(shè)置“禁止煙火”等入站須知。在入站前進行檢查,禁止攜帶任何火種、火源等點火設(shè)施進入站內(nèi),是消除點火源最直接、有效地防范措施。進入場區(qū)、裝置區(qū)、罐區(qū)的機動車輛要求裝設(shè)排氣管火星熄滅裝置。(2)安裝防爆電器站內(nèi)使用的電器均采用防爆型電器,按規(guī)范要求設(shè)置電氣設(shè)施,嚴禁電器設(shè)備超負荷運行,防止電氣運行時,產(chǎn)生火花,引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。(3)儲罐區(qū)、充裝間設(shè)置在儲罐上設(shè)置靜電接地,罐區(qū)管道的法蘭處采用銅線跨接,在儲罐區(qū)、充裝間出入口處設(shè)置了靜電接地球。在LPG儲罐、管道上設(shè)靜電導(dǎo)出,有利于消除靜電火花。而管道的法蘭處易產(chǎn)生靜電積聚,采用銅線跨接可使靜電荷迅速釋放,消除危險。4.3限制事故擴大的安全措施(1)不燃燒實體墻體的設(shè)置GB50028-2006第8.3.12條規(guī)定:液化石油氣供應(yīng)基地的生產(chǎn)區(qū)和生產(chǎn)區(qū)與輔助區(qū)之間應(yīng)設(shè)置高度不低于2m的不燃燒實體圍墻。該儲配站在生產(chǎn)區(qū)和輔助區(qū)之間已設(shè)置不燃燒實體墻。生產(chǎn)區(qū)與輔助區(qū)分開并設(shè)置隔離措施不僅可以對火災(zāi)爆炸事故所產(chǎn)生的輻射熱、爆炸沖擊波和拋射物進行隔離,防止其對輔助區(qū)內(nèi)的設(shè)施、人員造成影響,還可以有效地防止LPG儲罐以外的熱源會對LNG儲罐產(chǎn)生熱作用。(2)罐區(qū)周圍圍堤GB50028-2006第8.3.18條規(guī)定:全壓力式地上液化石油氣罐之間的凈距不應(yīng)小于相鄰較大罐的直徑,儲罐組四周應(yīng)設(shè)置高度為1m的不燃燒體實體防護墻。該儲配站儲罐間間距為相鄰較大罐的直徑,罐區(qū)周圍設(shè)置1m的磚混圍堤。液化石油氣儲罐之間設(shè)置適當?shù)拈g距,可以減少某一儲罐發(fā)生火災(zāi)時對相鄰儲罐造成的威脅,同時留有適當?shù)拈g距也便于日常檢修和運行管理。儲罐區(qū)周圍設(shè)置圍堰的作用是用來容納儲罐發(fā)生泄漏而流出的液體,阻止泄漏范圍的擴大,并且也可以防止流淌火災(zāi)事故的發(fā)生。選用磚混圍堰還有如下作用:①圍堰材料能承受溫度驟冷所產(chǎn)生的影響。②圍堰能承受預(yù)計到的火災(zāi)和自然力的影響。③圍堰采用鋼筋混凝土材料建造,可以減少發(fā)生火災(zāi)時造成的熱傳導(dǎo)。(3)儲罐的安全閥GB50028-2006第8.8.12條規(guī)定:液化石油氣儲罐必須設(shè)置彈簧封閉全啟式安全閥,其開啟壓力不應(yīng)大于儲罐設(shè)計壓力。該儲配站儲罐上已設(shè)置安全閥。安全閥主要用于防止物理爆炸,當設(shè)備內(nèi)壓力超過一定值時,安全閥自動打開,泄出一部分氣體,使設(shè)備內(nèi)的壓力降低,當壓力低至安全范圍以內(nèi)時,安全閥自動關(guān)閉,從而保護設(shè)備不被破壞。但當安全閥的排放面積不夠,儲罐