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专家解析油罐的发生火灾特性原因

  随着国民经济的飞速发展,石油及石油产品在生产、生活中的应用越来越广泛,各类油库、加油站日益增多,而油罐是储存散装油料最为重要的设备,油罐储油是当前应用最普遍的一种储油方式。油罐内储存的各种油品一般都具有易挥发、易流失、易燃烧、易爆炸等性质,一旦发生火灾,必将造成重大经济损失,因此其防火安全特别重要。


 油罐的储存系数

  油罐的储存系数η是指油罐储存油品的容量和油罐理论计算容量之比。在《石油化工企业储运系统罐区设计规范》SH3007中对油罐储存系数规定是:固定顶罐,罐容<1000m3是,η=0.85;罐容>1000m3事,η=0.90。浮顶罐和内浮顶罐,η0.90。球罐和卧罐,η=0.90。


 1.储存天数法

  对某种油品的年周转量按该油品每年的操纵天数均分,作为该油品的一天储存量,再确定该油品需要多少天的储存量才能满足油库正常的业务要求,并由此计算出该种油品的设计容量。


 2.民航机场油库容量的确定

  民航机场油库建设容量应满足《民用机场供油工程建设技术规范》(MHU5008—2005)的规定:“应按近期目标年猜测的机场发展阶段规划、机型组合及所需用油量、油源、运输条件等因素综合确定。油库容量宜按近期目标年猜测30d供油量规划、设计?煞制诮ㄉ,但应满足运行期间不少于10d供油容量的要求。


 A、油罐的种类及特点

  按材质可分为非金属油罐和金属油罐;按埋置形式可分为地下油罐、半地下油罐与地上油罐;按安装形式可分为立式和卧式两种;按形状可分为圆柱形、方箱形和球形;从储油的品种来分,有轻油罐和粘油罐。


 B、油罐火灾概况

  对国内炼油厂进行调查的结果表明:在全部油罐火灾中,原油罐占40%。汽油罐占32%,柴油罐占8%,重质油品储罐占20%。由此可知,闪点低于28℃的油品储罐占全部油罐火灾的72%。立式钢质油罐顶盖全部掀开占40%,而大多数情况下是油罐的部分顶盖掀开,造成一定危险性。


 C、油罐火灾类型


 (一)稳定燃烧


   轻质油品油罐在气温较高时,挥发出大量油品蒸气,从呼吸阀、光孔、量油口等处冒出,遇到火源,会造成稳定燃烧,通常所说的火炬燃烧。


 (二)爆炸燃烧

  油罐内的油品蒸气与空气的混合物,在爆炸极限范围内,遇到火源,可能在罐内发生爆炸,造成罐体破坏,然后继续燃烧。在某种情况下可能出现油品流散,出现流散液体火焰。


 (三)爆燃

   重质油品油罐内所蒸发的油品蒸气浓度大于爆炸下限浓度,遇到火源,可能在罐内爆燃,由于油品蒸气的挥发速度跟不上燃烧需要的蒸气量,因而发生爆燃后油罐不再继续燃烧。油罐发生爆燃,会造成罐体的破坏,有时罐顶塌在油罐内。


 (四)沸腾突溢燃烧


   含水的原油及重油油罐,着火后因热辐射、热波,水蒸气的作用使水温升到100℃以上,使罐内油料沸腾喷溅燃烧。


 D、油罐火灾原因


  油罐容易着火部位是呼吸阀、采样口、进出口管线、阀门、脱水口等处。

   油罐失火的主观原因往往是有关人员的思想不重视,麻痹大意,制度不严,管理不善,责任心不强,违反操作规程等;客观原因方面通过对国内炼油厂油罐火灾统计的结果表明:明火引起占64%,静电引起占12%,油温达到自燃点引起占8%,雷击引起占12%,其它原因占4%。


 (一)明火

  大多数是由于检修动火不慎或措施不当所造成例如,检修管线不加盲板;罐内有油时,补焊保温钉不加措施;焊接管线时,事先没清扫管线,管线没加盲板隔断;油罐周围的杂草、可燃物未清除干净等。


 (二)静电

   油罐进油管线从罐体上部接入,油品由高处向低处喷洒进罐,致使形成大量静电积聚,偶然放电往往会引起火灾。检尺或取样时,因放电引燃油罐的事例也曾多次发生。


 (三)雷击


   因油罐无可靠避雷设施或静电接地不良,遭雷击引起火灾。


 (四)自燃

  重质油品粘度较大,为便于长距离输送,往往需给油品加温,改善其流动性。如果对油品加温控制不严,加热温度达到或超过自燃点,油品一旦遇到空气必自燃起火。另外,油罐中含硫油品沉积物在消除时也可能自燃。


 (五)电气火花

  在轻质油罐附近若安装不防爆的电气仪表,或电气设备短路,触头分离,外壳接地不良等原因引起弧光和火花,或电气设备发热部分超过最高允许温度也会引起油罐火灾。


 E、油罐火灾特性


 (一)热值及燃烧温度


  热值就是单位重量或单位体积的油品,在完全燃尽时所放出的热量。燃烧温度实质上就是火焰温度。


 (二)油品燃烧表面温度

   油品表面温度即油品的沸腾温度。油品燃烧放出大量辐射热,对油品液面不断加热,油品液面温度逐渐升高,使油品挥发剧增并吸收大量汽化热,最后在液面上保持基本的热平衡。对于轻质油品由于挥发强度大,吸收汽化热多,所以其液面温度较低;而重质油品挥发强度小,则其液面温度较高。


 (三)火焰高度

  油罐内燃烧油品的火焰高度取决于燃烧油罐直径(D)和罐内储存油品的种类,油罐内油品燃烧的火焰呈锥形,锥形底的直径等于油罐直径。易燃液体火焰高度约为1.43D,可燃液体的火焰高度约为0.93D。


 (四)油罐火灾的燃烧速度

   单位时间内燃烧掉油品的数量称为燃烧速度,燃烧速度的大小说明了火势的强弱,同时也反映了灭火的难易程度。油品燃烧速度主要取决于其蒸发性能,并与油罐顶盖被掀开的裂口面积成正比。


 (五)油品的热波及热传播速度

  石油及其产品是多组分碳氢化合物的混合物。在油品燃烧时,首先是处于表面的轻馏分被烧掉,而剩余的重馏分则逐渐下沉,并把热量带到下面,从而使油品逐层地往深部加热,这种现象称为热波。在热流面处油温可达149~316℃。


 (六)油品的沸溢燃烧

  当原油罐在表面上燃烧时建立了一个逐渐降下的热波或热层进至油的本体内,并且使原油继续燃烧直至热波与油层下的水起作用。根据原油的种类和燃烧的时间,热波中的温度在149~316℃之间,这就不可避免地把一些水转变为蒸气,膨胀到大约1700倍的体积,根据转变蒸气的水量和其上面的油厚度,使一定量燃烧着的油推出于罐外。


   沸溢必须具备三个条件:热波移至油下面的水,水转化为蒸气,蒸气不容易从下面过的粘性油层。


  沸溢性油罐火灾的特点是:火焰温度高,火焰高度高,热波传播速度快,燃烧面积大,连续发生喷溅,燃烧过程火焰起伏,火灾危险性大。


 (七)油罐火灾的热辐射

  油罐着火后,由于受辐射热的作用,其周围空气的辐射强度均由近及远而降低。其等温线或等辐射线强度均呈梨形,其尖端部分指向下风方向,即在等距离范围内下风方向温度最高,约为上风方向的2~3倍,上风方向温度最低,侧向居中,测定结果还表明油面高度越高,周围地面附近的温度越低。当地上油罐高液位燃烧时,消防水枪手可以安全靠近罐壁进行油罐冷却和连接泡沫管线,当燃烧液面很低或半地下油罐,地下油罐发生火灾时,消防人员很难接近油罐,只能在水雾水枪掩护下进行扑救工作。


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