液化油气田储配站火灾爆炸事故分析

液化油气田储配站火灾爆炸事故分析

1液化油气储罐泄漏随着我国石油工业的发展和国家原油战略储备库项目的实施，石油和石油产品在生产和生活中的应用越来越广泛，各种加油站和加油站也在增加。储罐是储存散装油或液化气最重要的设备,液化石油气储罐一旦泄漏,遇点火源会发生火灾爆炸事故,引起爆炸冲击波、容器碎片抛出及巨大的火球热辐射,对周围的人员、建筑和设备造成很大的破坏。因此,在液化石油气储存中,如何有效地采取措施降低事故发生的概率及损失是极为重要的。本文从防止爆炸性气体环境的产生、消除点火源和抑制事故扩大三方面来提出有效的安全措施。2罐区和辅助区某镇建有一座LPG储配站,主要从事LPG的储存、充装业务。该LPG储配站位于某镇某村西南侧,东侧为一条宽为15m的小公路,公路东侧为空地;站南面、西面及北面50m范围内均为空地。该站占地面积5000m2,生产区(包括储罐区、卸料罩棚和充装间)与辅助区(包括消防水泵房、配电间和办公用房)东西分开布置,两区之间设置高度为2m的砖砌实体围墙。储罐区设置在生产区西南侧,距罐区北侧15m处为卸料泵罩棚,距罩棚北侧7m处为充装间。罐区与充装间的距离为25m。罐区及充装间距围墙均为20m。距离罐区东侧35m处为消防水泵房和配电间。消防水泵房南侧有一消防水池。站区东北角为办公室,距离充装间20m,距离罐区40m。储罐区建筑面积320m2,由南至北依次设置1个20m3的残液罐、1个20m3及2个50m3LPG储罐,各储罐之间的距离为相邻较大储罐的直径。该罐区周围设置1m高的砖混墙,占地面积约352m2,且装设可燃气体报警器。储罐具参数见表1。3原油长距离储存区火灾风险分析3.1气体密度和气化液化石油气由丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等组分混合构成,丙烷是液化石油气的主要组分。丙烷的沸点-42.1℃;闪点-104℃;临界温度96.8℃;-55.6℃时的饱和蒸汽压53.32kPa;临界压力4.25MPa;引燃温度450℃。常压下液化石油气气体密度约为空气密度的1.5-2.0倍,点火能量约为0.2-0.3mJ。液化石油气在常温常压下极易气化,爆炸下限为2.25%,爆炸上限为9.65%。其爆炸下限低,泄漏在空气中,能很快与空气混合形成爆炸性混合物,遇热源和明火会发生爆炸。3.2危险因素的路径该储罐区液化石油气发生危险最为常见的途径是泄漏,泄漏的主要原因有以下几点。(1)系统设计存在缺陷或存在缺陷储存液化石油气的储罐质量不好,如设备选材不当、设计存在缺陷、防腐措施不到位等都可能会降低产品的质量,或缺乏必要的安全装置(液位计、安全阀、压力表等),就会很容易造成液化气泄漏。(2)lpg泄漏如果输送气相、液相的液化气烃泵、管道等设备发生故障,有可能导致LPG的泄漏。引发LPG泄漏的主要因素为机泵、阀门和法兰的密封不好,管线的腐蚀等。(3)安全附件失效LPG储罐必须配备质量合格的安全装置,如果液化石油气储罐的安全附件(压力表、液位计、温度计、安全阀、排污管等)失效,很容易造成储罐超装或超压,导致罐体开裂引起泄漏;可燃气体报警装置失效,不能及时发现泄漏情况,使泄漏更加严重。(4)物料执行、保养不当储存和充装液化石油气过程中,由于错误操作、违章操作、盲目指挥和设备检修保养不善很容易出现物料的跑、冒、滴、漏事故,继而导致火灾爆炸的恶性事故。3.3液化石油气储液罐事故的结果(1)燃烧火焰的影响LPG储罐的管道、阀门损坏造成LPG泄漏,遇明火点燃则形成火灾。罐区一旦发生火灾,热量向四周传递,引燃周围的易燃物质,从而导致燃烧越来越猛烈,同时火焰本身及其产生的热辐射,可使周围的设备燃烧或变形,甚至造成人员伤亡等。并且若储罐区没有设置防止泄漏物流散的设施,当发生火灾事故时极有可能导致流淌火灾事故的发生。(2)储罐云爆炸失效液化石油气储罐泄漏后,在常温常压下,LPG迅速蒸发至空气中,扩散到广阔的区域,经过一段延滞时间后,在罐区范围内形成了可燃性蒸气云之后才被点燃,则会发生蒸气云爆炸。当储罐受到外来强热辐射作用,罐内压力超过对应温度下材料的承压极限时,会使储罐发生灾难性的失效,储罐内LPG急剧气化,大量的气化的LPG释放出来,随即被火焰点燃,从而导致沸腾液体扩展蒸气爆炸。爆炸事故发生后,产生的冲击波向周围扩散,可引爆周围的储罐及其它设备,从而产生更大的冲击波,并伴随有冲击碎片。此时,冲击波和冲击碎片由车间内的泄爆玻璃窗释放,造成附近的建筑物、设备破坏及人员伤亡。3.4面积内人员/财产价值的影响假设该储罐区一个50m3的LPG储罐发生泄漏,采用蒸气云爆炸模型和沸腾液体扩展蒸气云爆炸模型对火灾爆炸事故后故进行预测。不同的伤害模型将有不同的伤害/破坏半径,不同的伤害/破坏半径所包围的封闭面积内,人员多少,财产价值多少将影响事故严重度大小。伤害/破坏半径划分为:死亡半径、重伤半径、轻伤半径及财产损失半径。分别求得液化石油气储罐蒸汽云爆炸和沸腾液体扩展蒸气云爆炸破坏情况如表2。由于以上的计算是在没有任何防护措施的情况下进行的,故而蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气云爆炸所产生的冲击波及辐射热伤害范围很广,即火灾爆炸后的安全距离为大于211.0m。在实际建设时,由于受场地等各种因素限制,不能使其与相邻建构筑物的间距达到该计算所得的安全距离要求,因此,在使储罐与周围建构筑物满足一定的防火间距外,还需要采取一些有效的安全措施防止火灾爆炸事故发生,才能使企业达到安全生产。4液化气储备区的安全措施4.1防止爆炸环境中产生的安全措施4.1.1防止气体环境产生的安全分析(1)站址的位置及场地液化石油气储配站的选址应考虑所选区域位置、环境等条件。依据GB50028-2006第8.3.6条规定:“液化石油气供应基地的站址宜选择在所在地区全年最小频率风向的上风侧,且应是地势平坦、不易积存液化石油气的地段。同时,应避开地震带、地基沉陷和废弃矿井等地区。”的要求。站址位于该地区全年最小频率风向的上风侧,且地势平坦、空旷。因此,全年大部分时间处于城镇的下风侧,一旦液化石油气发生泄漏,不仅不会对上风向的居民区造成极大的威胁,也可以使液化石油气迅速扩散,不易因积存造成事故隐患。(2)罐内管道设计液化石油气储罐上的控制仪表包括液位计、压力表和温度计等,主要是为方便观察罐内储存介质的储存状况。依据“GB50028-2006第8.8.15条:储罐必须设置就地指示的液位计、压力表,宜设置温度计。第8.8.18条:爆炸危险场所应设置可燃气体浓度检测器,报警器应设在值班室或仪表间等经常有值班人员的场所。”的要求。储罐上设置液位计,并设置液位上、下限报警装置,将液位计与储罐进液管线的电动控制阀进行联动。在装卸液化石油气时,可以通过液位计随时观察罐内介质的储存状况。设置液位上、下限报警装置,可以在介质达到高液位或低液位时发出报警信号,提醒充装人员注意,采取相应措施。若充装时,操作人员疏忽未在充装达到高液位时停止充装,还设置了自动切断装置,可以在达到高高液位时发出报警信号,同时切断充装控制阀门,停止充装,避免造成超装外溢。4.1.2解决警器正常运营的需求可燃气体报警器是气体泄漏检测报警仪器。在生产作业环境中若发生可燃气体泄漏,当可燃气体浓度达到爆炸报警器设置的临界点时,可燃气体报警器就会发出报警信号,提醒工作人员采取安全措施,如加强通风、切断相关阀门、启动喷淋系统等,防止发生爆炸、火灾事故,从而保障安全生产。在储罐区设置可燃气体报警器,使其在液化石油气泄漏初期发出报警信号,便于值班人员及时采取补救措施,防止泄漏量增大,形成爆炸性气体环境。4.2扑灭扑灭火焰的安全对策4.2.1消除点火源,确保罐区安全点火源是发生火灾、爆炸的一个重要因素。消除罐区内的点火源相当于截断了燃烧所需三要素构成的三角形,消除了燃烧所需的能量来源,防止燃烧爆炸的发生。因此,消除点火源可以使罐区达到较高的安全水平。点火源主要来源于以下几个方面:(1)明代起火罐区内出现明火焰的原因主要是违章动火和携带火柴、打火机等火种以及吸烟。(2)覆盖件加工时实际易出现的电火花、电焊时焊接接头开常见的电火花有:电气开关开启或关闭时发出的火花、短路火花、漏电火花、接触不良火花、继电器接点开闭时发出的火花、电动机整流子或滑环等器件上接点开闭时发出的火花、过负荷或短路时保险丝熔断产生的火花、电焊时的电弧、静电放电火花等。通常的电火花,因其放电能量均大于可燃气体与空气混合物的最小点火能量,因此,有可能点燃这些爆炸性混合物。(3)该储罐区未做静电措施或有静电措施罐体静电主要是液化石油气在装卸储运过程中,由于流动和受搅动、冲击,易产生和积聚静电荷。如果该储罐区未做防静电措施或者有防静电措施但是效果较差,导致静电荷不能及时消除从而逐渐累积起来,当静电电位上升到一定程度时,就会发生静电放电现象,并发生火花。人体静电主要是因为作业人员身着化纤服装,同时又穿绝缘鞋时,由于行走、运动等的摩擦,导致带上静电。4.2.2扑灭扑灭火焰的安全对策(1)入站前加强火炬、火点检查在储配站入口及罐区附近设置“禁止烟火”等入站须知。在入站前进行检查,禁止携带任何火种、火源等点火设施进入站内,是消除点火源最直接、有效地防范措施。进入场区、装置区、罐区的机动车辆要求装设排气管火星熄灭装置。(2)安装防爆电器站内使用的电器均采用防爆型电器,按规范要求设置电气设施,严禁电器设备超负荷运行,防止电气运行时,产生火花,引发火灾爆炸事故。(3)储罐区、充装间设置在储罐上设置静电接地,罐区管道的法兰处采用铜线跨接,在储罐区、充装间出入口处设置了静电接地球。在LPG储罐、管道上设静电导出,有利于消除静电火花。而管道的法兰处易产生静电积聚,采用铜线跨接可使静电荷迅速释放,消除危险。4.3限制事故扩大的安全措施(1)不燃烧实体墙体的设置GB50028-2006第8.3.12条规定:液化石油气供应基地的生产区和生产区与辅助区之间应设置高度不低于2m的不燃烧实体围墙。该储配站在生产区和辅助区之间已设置不燃烧实体墙。生产区与辅助区分开并设置隔离措施不仅可以对火灾爆炸事故所产生的辐射热、爆炸冲击波和抛射物进行隔离,防止其对辅助区内的设施、人员造成影响,还可以有效地防止LPG储罐以外的热源会对LNG储罐产生热作用。(2)罐区周围围堤GB50028-2006第8.3.18条规定:全压力式地上液化石油气罐之间的净距不应小于相邻较大罐的直径,储罐组四周应设置高度为1m的不燃烧体实体防护墙。该储配站储罐间间距为相邻较大罐的直径,罐区周围设置1m的砖混围堤。液化石油气储罐之间设置适当的间距,可以减少某一储罐发生火灾时对相邻储罐造成的威胁,同时留有适当的间距也便于日常检修和运行管理。储罐区周围设置围堰的作用是用来容纳储罐发生泄漏而流出的液体,阻止泄漏范围的扩大,并且也可以防止流淌火灾事故的发生。选用砖混围堰还有如下作用:①围堰材料能承受温度骤冷所产生的影响。②围堰能承受预计到的火灾和自然力的影响。③围堰采用钢筋混凝土材料建造,可以减少发生火灾时造成的热传导。(3)储罐的安全阀GB50028-2006第8.8.12条规定:液化石油气储罐必须设置弹簧封闭全启式安全阀,其开启压力不应大于储罐设计压力。该储配站储罐上已设置安全阀。安全阀主要用于防止物理爆炸,当设备内压力超过一定值时,安全阀自动打开,泄出一部分气体,使设备内的压力降低,当压力低至安全范围以内时,安全阀自动关闭,从而保护设备不被破坏。但当安全阀的排放面积不够,储罐