由黄岛油库火灾引起的石油库防火分析

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2016年10月08日

摘要:本文介绍了中国较早发生的一起较大的石油库火灾-黄岛油库火灾,以此来对石油库火灾的防火进行分析,文章分为石油及其制品储罐火灾特点;黄岛油库火灾的简介;黄岛油库火灾原因分析;由案例引申一般油库区防火措施;结语五部分组成。通过黄岛油库火灾对石油库火灾这一类型火灾的防火进行了总结。
        关键词:黄岛油库火灾、石油库防火
        随着我国经济的高速发展,石油及其制品的消耗量逐年增长,其运输日益频繁。为保证日常生产周转需要,石油罐区总储量及单罐容量也越来越大。但由于石油化工企业具有生产环境恶劣、工艺复杂、产品易燃易爆等特点,所以,多年来火灾和爆炸事故一直威胁着油气生产单位职工的生命财产安全。一旦发生火灾爆炸事故,后果不堪设想。
        一、石油及其制品储罐火灾特点
        首先,石油库油罐爆炸危险性大。石油及其制品在一定的温度下,能蒸发大量的蒸气,当这些油蒸气与空气混合达到一定比例时,遇到明火即发生爆炸。此外,储油容器在火焰或高温作用下,油蒸气压力急剧增加,当超过容器能承受的极限压力时,容器即发生爆炸。
        其次、石油库油罐火灾火焰温度高、辐射热强。一旦发生石油及其制品火灾,其周围环境温度较高,辐射热强烈。如油罐发生火灾,其火焰中心温度达1050℃~1400℃,罐壁温度达1000℃以上。油罐火灾的热辐射强度与发生火灾的时间成正比。燃烧时间越长,辐射热越强。并且,石油库油罐着火易形成大面积火灾。石油及其制品火灾发展蔓延速度快,极易造成大面积火灾。如石油及其制品储存容器发生火灾,伴随着容器的爆炸,油品的沸溢、喷溅、流散,便会在容器周围发生大面积火灾。如果火灾周围有其他油罐,那后果更加严重。
        最后,石油库油罐火灾具有复燃性、复爆性。扑灭石油及其制品火灾后,在没有切断可燃源的情况下,遇到火源或高温将产生复燃、复爆。对于灭火后的油罐、输油管道,由于其壁温过高,如不继续进行冷却处理,会重新引起油品的燃烧。故扑救石油及其制品火灾,常因指挥失误,灭火措施不当而造成复燃、复爆。
        二、黄岛油库火灾的简介
        黄岛油库区始建于1973年,胜利油田开采出的原油由东(营)黄(岛)输油线输送到黄岛油库,再由青岛港务局油码头装船运往各地。黄岛油库原油储存能力 760000立方米,成品油储存能力约60000立方米, 是我国三大海港输油专用码头之一。
        1989年8月12日9时55分,2.3万立方米原油储量的5号混凝土油罐突然爆炸起火。到下午2时35分,青岛地区西北风,风力增至4级以上,几百米高的火焰向东南方向倾斜。燃烧了4个多小时,5号罐里的原油随着轻油馏分的蒸发燃烧,形成速度大约每小时1.5米、温度为150-300℃的热波向油层下部传递。当热波传至油罐底部的水层时,罐底部的积水、原油中的乳化水以及灭火时泡沫中的水汽化, 使原油猛烈沸溢,喷向空中,撒落四周地面。下午3时左右,喷溅的油火点燃了位于东南方向相距5号油罐37米处的另一座相同结构的4号油罐顶部的泄漏油气层,引起爆炸。炸飞
        的4号罐顶混凝土碎块将相邻30米处的1号、2号和3号金属油罐顶部震裂,造成油气外漏。约1分钟后,5号罐喷溅的油火又先后点燃了3号、2号和1号油罐的外漏油气,引起爆燃,整个老罐区陷入一片火海。失控的外溢原油像火山喷发出的岩浆,在地面上四处流淌。大火分成三股,一部分油火翻过5号罐北侧1米高的矮墙,进入储油规模为300000立方米全套引进日本工艺装备的新罐区的1号、2号、6号浮顶式金属罐的四周,烈焰和浓烟烧黑3号罐壁,其中2号罐壁隔热钢板很快被烧红;另一部分油火沿着地下管沟流淌,汇同输油管网外溢原油形成地下火网;还有一部分油火向北,从生产区的消防泵房一直烧到车库、化验室和锅炉房,向东从变电站一直引烧到装船泵房、计量站、加热炉。火海席卷着整个生产区,东路、北路的两路油火汇合成一路,烧过油库1号大门,沿着新港公路向位于低处的黄岛油港烧去。大火殃及青岛化工进出口黄岛分公司、航务二公司四处、黄岛商检局、管道局仓库和建港指挥部仓库等单位。18时左右,部分外溢原油沿着地面管沟、低洼路面流入胶州湾。大约600吨油水在胶州湾海面形成几条十几海里长,几百米宽的污染带,造成胶州湾有史以来最严重的海洋污染。
        三、黄岛油库火灾原因分析
        直接原因
        黄岛油库特大火灾事故的直接原因:是由于非金属油罐本身存在的缺陷,遭受对地雷击,产生的感应火花引爆油气。
        事故发生后,4号、5号两座半地下混凝土石壁油罐烧塌,1号、2号、3号拱顶金属油罐烧塌,给现场勘查、分析事故原因带来很大困难。在排除人为破坏、明火作业、静电引爆等因素和实测避雷针接地良好的基础上,根据当时的气象情况和有关人员的证词(当时,青岛地区为雷雨天气),经过深入调查和科学论证,事故原因的焦点集中在雷击的形式上。混凝土油罐遭受雷击引爆的形式主要有6种: 一是球雷雷击;二是直击避雷针感应电压产生火花;三是雷击直接燃爆油气;四是空中雷放电引起感应电压产生火花;五是绕击雷直击;六是罐区周围对地雷击感应电压产生火花。
        经过对以上雷击形式的勘查取证、综合分析,5号油罐爆炸起火的原因,排除了前4种雷击形式,第5种雷击形成可能性极小。理由是:绕击雷绕击率在平地是0.4%,山地是1%,概率很小;绕击雷的特征是小雷绕击,避雷针越高绕击的可能性越大。当时青岛地区的雷电强度属中等强度,5号罐的避雷针高度为30米,属较低的,故绕击的可能性不大; 经现场发掘和清查,罐体上未找到雷击痕迹,因此绕击雷也可以排除。
        事故原因极大可能是由于该库区遭受对地雷击产生的感应火花引爆油气。根据是:
        1、8月12日9时55分左右,有6人从不同地点目击,5号油罐起火前,在该区域有对地雷击。
        2、中国科学院空间中心测得,当时该地区曾有过二、三次落地雷,最大一次电流104安。
        3、5号油罐的罐体结构及罐顶设施随着使用年限的延长,预制板裂缝和保护层脱落,使钢筋外露。罐顶部防感应雷屏蔽网连接处均用铁卡压固。油品取样孔采用9层铁丝网覆盖。5号罐体中钢筋及金属部件电气连接不可靠的地方颇多,均有因感应电压而产生火花放电的可能性。
        4、根据电气原理,50-60米以外的天空或地面雷感应,可使电气设施100~200毫米的间隙放电。从5号油罐的金属间隙看,在周围几百米内有对地的雷击时,只要有几百伏的感应电压就可以产生火花放电。
        5、5号油罐自8月12日凌晨2时起到9时55分起火时,一直在进油,共输入1.5万立方米原油。与此同时,必然向罐顶周围排人一定体积的油气,使罐外顶部形成一层达到爆炸极限范围的油气层。此外,根据油气分层原理,罐内大部分空间的油气虽处于爆炸上限,但由于油气分布不均匀,通气孔及罐体裂缝处的油气浓度较低,但仍处于爆炸极限范围。
        深层原因
        除上述直接原因之外,要从更深层次分析事故原因,吸取事故教训,防患于未然。
        1、黄岛油库区储油规模过大,生产布局不合理。黄岛面积仅5.33平方公里,却有黄岛油库和青岛港务局油港两家油库区分布在不到1.5平方公里的坡地上。早在1975年就形成34.1万立方米的储油规模。但1983年以来,国家有关部门先后下达指标和投资,使黄岛储油规模达到出事前的76万立方米,从而形成油库区相连、罐群密集的布局。黄岛油库老罐区5座油罐建在半山坡上,输油生产区建在近邻的山脚下。这种设计只考虑利用自然高度差输油 节省电力,而忽视了消防安全要求,影响对油罐的观察巡视。而且一旦发生爆炸火灾,首先殃及生产区,必遭灭顶之灾。这不仅给黄岛油库区的自身安全留下长期重大隐患,还对胶州湾的安全构成了永久性的威胁。
        2、混凝土油罐先天不足,固有缺陷不易整改。黄岛油库4号、5号混凝土油罐始建于1973年。当时我国缺乏钢材,是在战备思想指导下,边设计、边施工、边投产的产物。这种混凝土油罐内部钢筋错综复杂,透光孔、油气呼吸孔、消防管线等金属部件布满罐顶。在使用一定年限以后,混凝土保护层脱落,钢筋外露,在钢筋的捆绑处、间断处易受雷电感应,极易产生放电火花;如遇周围油气在爆炸极限内,则会引起爆炸。混凝土油罐体极不严密,随着使用年限的延长,罐顶预制拱板产生裂缝,形成纵横交错的油气外泄孔隙。混凝土油罐多为常压油罐,罐顶因受承压能力的限制,需设通气孔泄压,通气孔直通大气,在罐顶周围经常散发油气,形成油气层,是一种潜在的危险因素。
        3、混凝土油罐只重储油功能,大多数因陋就简,忽视消防安全和防雷避雷设计,安全系数低,极易遭雷击。1985年7月15日,黄岛油库4号混凝土油罐遭雷击起火后,为了吸取教训,分别在4号、5号混凝土油罐四周各架了4座30立方米高的避雷针,罐顶部装设了防感应雷屏蔽网,因油罐正处在使用状态,网格连接处无法进行焊接,均用铁卡压接。这次勘查发现,大多数压固点锈蚀严重。经测量一个大火烧过的压固点,电阻值高达1.56欧姆,远远大于0.03欧姆的规定值。

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