采油厂集输站原油储罐火灾防控
摘要
原油储罐火灾具有瞬时性复杂性等特点，不易扑救，后果严重。集输站原油储罐区火灾危险性大，但又具有罐容相对较小、储罐形式单一的特点。文章在研究固定顶拱顶罐火灾事故的特点、类型的基础上，分析了集输站火灾防控的重点；并通过对储罐火灾成因的分析，提出了解决集输站原油储罐消防安全问题的对策和具体措施，为油田企业消防安全工作提供参考。 关键词：消防、储罐、火灾、对策
采油厂集输联合站是将油田中采油井所生产的原油汇集、存储、分离、加热、脱水、计量后进行外输的生产单位，是高风险存在和集中的场所。站内压力容器密布，油气管道纵横，而且处理的是易燃易爆物质，一旦发生火灾，火势容易迅速扩散，扑救困难；而集输站储油罐区是油品储运的枢纽、设备集中，若处置不当，涉及面广，将会造成巨大损失。
在研究原油储罐的火灾特点、形式及成因的基础上，针对集输站原油储罐的具体特点，制订切实可行的消防对策, 对提高油田企业消防安全管理水平和员工的突发火情应急处置水平有着重要意义。
1．原油储罐火灾的常见类型
原油具有比重轻、闪点低、易蒸发、易燃易爆、热值大、含水量大等理化性质，这些特性决定了原油储罐火灾具有火焰温度高、辐射热强、易形成大面积流淌火、易生产沸溢、喷溅、易形成火灾爆炸性环境等特点。这些特点也造成了原油储罐火灾的瞬时性和复杂性，给灭火救援工作带来很大困难。
原油储罐发生火灾时，由于油气浓度﹑环境温度﹑气候条件﹑罐体结构及罐组形式的不同，火灾的情况也是多种多样的。集输站原油储罐一般以常压固定顶钢制储罐居多，罐顶通常装有带阻火器的呼吸阀和液压安全阀；罐容相对较小，多为5000M3以下，以2000-3000M3为主；罐组总容量小，多为含水较小的好油罐，与大型油库储罐相比，集输站原油储罐火灾的复杂性也小的多，处置得当，安全可以控制。根据国内外储罐的火灾爆炸事故案例分析，固定顶拱顶罐火灾的常见形式的主要有以下几种：
1.1局部稳定燃烧
储罐挥发出的油蒸汽，从呼吸阀、采光孔、量油口等处冒出，遇到火源时，会形成稳定燃烧，即通常所说的火炬燃烧。油罐发生稳定燃烧时，不宜急剧用水冷却，以免油罐温度骤降，罐内敞口蒸汽凝结，造成负压回火引起爆炸。可用少量水对火焰周围进行冷却，迅速用覆盖物进行灭火，亦可用干粉等进行灭火[1]。
1.2爆炸后燃烧
油罐内的油品蒸汽与空气的混合物，在爆炸极限内，遇到火源，会在罐内爆炸，造成罐体损坏，然后继续燃烧。这种形式的储罐火灾，对罐体、罐项及固定在罐体上的灭火装置破坏性极大，会造成罐顶脱落，罐体变形，可燃液体流散，从而使燃烧范围扩大。
1.3先燃烧后爆炸
油罐在火焰和高温的作用下，油蒸气压力急剧增加，罐体由于压力过大而爆炸。油罐发生火灾后，罐顶未破坏，当采取罐底导流排油时，如排速过快，罐内产生负压，易发生“回火”现象，导致油罐爆炸[2]。
1.4爆炸后不再燃烧
油罐内油品温度低于闪点，其蒸汽浓度不在爆炸范围内或油罐内只有爆炸性油气混合物作者简介：徐建平，男，注册安全工程师，助理工程师，华北油田公司第四采油厂别古庄采油工区，安全监督；肖虎，男，安全工程专业工程硕士，工程师，华北油田公司第四采油厂输油联合站，安全监督；邹宝生，男，注册安全工程师，工程师，华北油田公司第四采油厂安全科。 而没有可燃性液体再供给燃烧，所以爆炸后不再继续燃烧。油罐发生爆燃，会造成罐体损坏，油品外溢。
1.5沸溢式、喷溅式燃烧
储存含水的原油、重油等油罐着火后，随着燃烧的进行，受热波的影响，乳化水汽化和水垫层汽化时，水将发生沸腾而油品溢出或喷出罐外，甚至带着火团冲向天空。沸溢性或喷溅式燃烧的火灾模式往往使火情更加复杂，给扑救带来极大的困难。
从以上的储罐火灾形式中不难看出，稳定燃烧易于控制，危害小。一般来说，只要发现及时，都可以得到有效控制。2011年某油田储罐的一次雷击引起的呼吸阀燃烧火灾的成功扑救就说明了这一点；而带有爆炸现象的火灾往往会加剧火情的复杂性，难于控制、危害大，因此，控制罐区可燃气体的浓度，可以说是罐区消防的一个重点，它可以有效的降低储罐火灾的风险和灾害后果。沸溢式的燃烧是火灾发展到中后期的一种形式，破坏程度、扑救难度都很大，但是如果能加强罐区火情的监控，做到出现火情及时发现、及时处置，基本上可以避免这种复杂情况的发生。
2．原油储罐火灾的致因
火灾事故的发生需要三个必不可少的条件即着火源、可燃物和空气，因此，油罐火火灾爆炸事故起因的关键在于弄清油、气泄漏和着火源产生的原因。
2.1油、气泄漏
原油泄漏是严重威胁罐区安全的首要因素。据统计，罐区火灾爆炸事故多是因泄漏所致。 2.1.1正常的油气挥发
原油属于甲B类易燃液体，液面有一定的蒸汽压，油气通过油罐的呼吸阀、测量孔或在检修时通过油罐人孔等处向外扩散。尤其是油罐进油时，排出的油气量更多，且以轻油和轻烃为主，在罐区一定的范围内形成爆炸性混合气体区域，容易引起火灾爆炸事故的发生。 2.1.2罐体腐蚀造成的泄漏
储罐原材料质量有缺陷或选材不符台要求、强度不够；焊接质量差，有气孔或未焊透；长时间运行后罐体、管壁因腐蚀、磨损而减薄穿孔，原有裂缝因疲劳而增长；密封部件、阀门、法兰老化等都可能导致油气泄漏，引发火灾。 2.1.3操作失误，发生跑油事故
操作失误，往往会造成罐内超装、超压或超温，导致跑油、冒项、混油等事故，这些事故将直接或间接引起油品泄漏，为火灾爆炸事故的发生埋下隐患。
2.2着火源
引发油罐着火爆炸事故的着火源可能来自多个方面，常见的有： 2.2.1明火引燃、引爆
油罐附近的烟道的火星、车辆喷出的火星、放鞭炮和烧纸的飞火、库区内违章吸烟、动明火、电气焊作业等极易引燃泄漏在地面的油品或引爆弥漫在空气中的油蒸汽。 2.2.2静电火花引起爆炸
原油的电阻率很大，很容易产生和聚集静电荷，而且消散慢。若储罐的防静电措施不落实或效果不佳，静电荷将不能顺利泄掉、消除。当积聚的静电荷放电能量大于可燃混合气体的最小点燃能量，并且在放电间隙中储罐内上部空间的油品蒸气和空气混合物的浓度正好处于爆炸极限范围时，将引起爆炸、火灾事故。此外，当油品从储罐或管道中高速喷出时，易 产生高电位的静电放电。 2.2.3雷击引起火灾或爆炸
储罐的防雷设施不齐备或防雷接地措施不力，有可能在雷雨天由于雷击发生火灾爆炸事故，而且往往是重大事故。 2.2.4碰撞和摩擦火花引起火灾。
油罐的量油孔口没用有色金属制作，钢尺放入或拉出时易与量油孔口边缘摩擦而发生火花，引燃油罐内油蒸气；用钢铁造的工具开启油罐孔口或搬运时相互撞击产生火花易引燃泄漏的油蒸汽。
2.2.5电气原因引起火灾
由于设计、选型火误，造成某些电气设备选用不当，不符台油气爆炸危险场所等级的要求，不满足防爆要求，造成电气设备在运行过程中出现过热或故障，产生不应有的电火花和电弧，进而引发储罐火灾爆炸事故。
3．原油储罐消防安全应注意的问题与对策
通过对原油储罐火灾致因的分析，在集输站原油储罐管理运行过程中应注意以下问题：
3.1 加强安全技术措施
3.1.1 引入大罐抽气技术
引入大罐抽气技术，取消固定顶油罐顶部的呼吸阀，消除油罐顶产生的油气积聚[3]。目前采油厂集输站原油储罐多为钢制固定拱顶罐，在罐顶呼吸阀处存在油气积聚点，与浮顶罐相比，这种类型的储罐更易受雷击而引发火灾。因此，将固定顶油罐内的气体空间用管线连通，采用大罐抽气技术，通过抽气与补气措施，进行罐压调节，防止储罐的超压和抽瘪，还消防了呼吸阀这个油气积聚点；另外，通过在储罐负压时补入天然气，可以有效地防止在储罐上部空间进入空气，避免形成爆炸性气体环境，杜绝储罐遭爆炸着火。 3.1.2 安装感温报警装置或工业电视监控系统
目前，大多数集输站的储油罐上未安装感温报警装置、工业电视监控系统。如果发生储油罐雷击着火，很难保证及时发现火情时，容易失去最佳灭火时机。从2006年某输油站1.5 万立储油罐雷击着火事故的成功补救经验来看，在储油罐上安装感温报警装置和工业电视监控系，在发生火情时能够及时报警，可为扑救初始火灾节省宝贵时间[4]。 3.1.3 严把设计关，从源头杜绝油罐设计上的先天隐患
储罐建设要严格按照相关规范进行设计，应主要从以下几点考虑：[5] 1）储罐工艺。包括储罐类型、选材、防腐处理和工艺流程等； 2）罐区设计。包括防火间距、防火堤、排水等；
3）消防安全设施。包括防雷、防静电、可燃气体检测和火灾监控等；
4）消防系统。包括消防水和泡沫灭火系统，以及其它固定和移动消防设施。 5）电气防爆。
大多数集输站都是建站较早的老站，由于历史原因导致罐区存在一些不符合现行规范、标准的消防安全隐患。对于这些问题，如消防通道、供水管网、灭火设施设计等等，不能因长期以来未发生事故而疏忽大意，应坚决加以整改，在整改到位之前采取有效的安全防范措施。
3.2 加强设备、设施的维护保养。
3.2.1 消防设施
一般来说，集输站原油储罐区都配备有泡沫灭火系统、消防栓和移动灭火设备。在实际工作中，这些消防设施均不同程度的存在一些安全隐患。如：泡沫灭火系统中，特别是罐顶的泡沫发生器，容易发生由于腐蚀造成的管线穿孔，影响灭火效果；消防栓在日常保养不到位，致使开关不灵活、密封不严，甚至冻裂；消防水龙带也容易因使用不当，造成破损、刺漏等等。因此，要加强储罐区的消防设施(如泡沫灭火系统、消火栓、消防炮、喷淋水、报警系统等)的日常维护保养，确保时刻处于完好状态。半固定及固定灭火系统、水喷淋系统也要定时检测，其中泡沫管线每半年进行一次水试，消防水泵要每日盘车，泡沫泵应每周启动一次。 3.2.2 安全附件
对可燃气体检测报警仪、高低液位报警、超压报警等要定时检测校正；对压力容器和管道、阀门要按有关设备管理规定定期检测，并有完整、详细的设备档案；对呼吸阀、液压安全阀等要进行年检，并注意日常检查维护，尤其是要做好冬季防冻堵工作，以免造成储罐超压，引发其它安全隐患；加强防雷防静电设施的检测，引下线和接地电阻应紧固连接，定期进行检查测试，严防腐蚀破坏。 3.2.3 储罐
腐蚀是油罐发生泄漏的重要原因。尽管油罐有防腐措施，但只是减缓，不可能杜绝。对石油储罐内腐蚀情况初步调查的结果表明，罐底腐蚀情况严重，大多为溃疡状的坑点腐蚀[6]，主要发生在焊接热影响区、凹陷及变形处。罐顶腐蚀次之，为伴有孔蚀的不均匀全面腐蚀。罐壁腐蚀较轻，为均匀点蚀，主要发生在油水界面，油与空气界面处。相对而言，储罐底部的外腐蚀更为严重[2]。因此要注意加强储罐和管线的检查工作，防止腐蚀穿孔。要定期进行壁厚检测，腐蚀余厚不得低于规定的允许值，超过时要修理和换新；局部腐蚀严重壁板超过最低允许值时，应更新板或采取补强措施。
3.3加强消防安全管理
3.3.1建立健全防火安全组织
根据队站的规模和消防设施的状况，建立义务消防队，同时应与毗邻单位结成联防；与公安消防队密切配合，共同制订出灭火作战计划，进行消防技术训练和灭火演习。 3.3.2严格落实各项安全管理制度
建立健全防火安全规章制度并严格执行，是站内落实各项防火安全措施的重要保证。要把每个员工在消防安全管理的职责、责任明确起来，引入激励机制，确保各项管理制度的贯彻落实。严格执行危险作业许可审批制度，尤其是动火许可，杜绝人为因素引起的火灾事故。
3.4加强消防培训与实战演练
3.4.1 加强消防培训，切实提高员工的消防意识和操作水平
由于大多数集输站建站时间较早，设备老化严重，易发生油气泄漏；而且在消防监控预警建设上较为落后，很难保证初始阶段发现火情，容易失去最佳灭火时机。因此，要求岗位员工具有较强的消防安全意识，加强巡查，尤其是特殊天气或季节，要加密巡检，确保无异常情况出现。
另外，初始火情的有效控制，要求员工具备良好的消防设施、器材的操作水平，以避免慌乱、失误造成的延误。尤其是在夜间，这时集输站内人员最少，而且以女工居多，这种情 况下，使用消防栓进行灭火、降温，人力要求较大。针对这种情况，要加强员工对轮式带架水枪等便于移动、易于操作的消防设备的使用培训，以便于协调灭火力量配备，更好的应对突发情况。
3.4.2 针对性的制定消防预案，加强实战演练，提高员工应急处置能力
原油储罐火灾爆炸事故的突发性较强、因素较多，除设备管理和人的因素之外，停水、停电、停气、雷击、地震、水灾、气温骤变等因素也会造成意想不到的灾难。因此，有针对性地制定反事故方案和灭火作战预案，并组织职工和专职消防队经常开展包括后勤、调度、维护、气体防护、保卫等部门在内的反事故演练和灭火作战演练，用以检验消防设施、器材装备的完好性，提高人员处理事故的快速反应能力是十分必要的[7]。
4小结
本文着重从原油储罐火灾的特点、固定顶储罐的火灾形式以及集输站火灾爆炸事故起因等方面入手，对储输站油罐火灾爆炸事故的预防作了较为详尽的分析。总体来说，采取一定的安全技术与管理措施，加强消防安全控制，立足于早发现、早处置，可以有效地降低集输站火灾事故风险，减轻灾害后果。
主要参考文献
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