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油库加油站爆炸性混合气体的形成及判断

2008-12-24   来源:安全文化网    热度:   收藏   发表评论 0

  在油库加油站爆炸危险区域,给一个精确范围不是容易的事。因为有许多可变因素影响着爆炸性混合气体形成和漂移。但是,已经取得的试验成果和经验,对油库加油站爆炸性混合气体出现的范围,或者可能变成危险区域的范围,做出合理评价是可能的。这种评价已由《爆炸和火灾危险环境电力设计规范》、《石油库设计规范》、《加油加气站设计与施工规范》,以及行业、部门的有关标准加以规定。在实际中如何理解和运用“规范”要求,并结合当时当地的具体实际,做出准确判断,是油库加油站作业活动中经常遇到的问题。

  一、油气释放源及爆炸性混合气体形成的途径

  在油库加油站中,凡是能向大气中排放或逸散油气的设备、设施、管网都应视为油气释放源。另外,在事故条件下失控的油品也应作为油气释放源看待。

  1.敞开状态下经常释放油气的设备和设施。如敞开的储油容器,或管理和技术缺陷致使储油容器的测量孔、人孔关闭不严、不关闭或未加口盖;呼吸阀故障,液压安全阀缺油等,使储油容器与大气直通,经常有油气向大气中排放。

  2.储输油设备和设施上设置的孔口。如储油罐呼吸系统排气口、真空系统排气口、消气器排气口、装卸油鹤管口,以及通风系统排气口等,在油库正常运行、作业活动中都有油气向大气释放。

  3.作业活动打开的孔口。因油库作业活动的需要,将储输油设备和设施孔口打开或拆卸检修。如测量孔、装卸油口(铁路油罐车、汽车油罐车、油船的人孔,以及油桶、油箱的加油口等)、储油罐的人孔和采光孔,以及检修设备、设施、管网等拆卸开的孔口,都会有油气向大气逸散。

  4.封闭状态的孔口或部位。正常情况下有可能渗漏少量油气。如油泵、阀门盘根,以及储输油设备和设施允许开关的孔口,即使处于封闭状态,也会有少量油气向大气泄漏。

  5.储输油设备设施、管网连接部位。储输油设备、设施、管网的附件及连接件的连接部位,仪器仪表的连接部位,通常也会有微量油气向大气中泄漏散发。

  6.事故条件下油品与油气失控。在事故或故障条件下(储输油设备设施的滴漏渗和油品失控,设备和设施损坏等),油品蒸发或油气失控,向大气排放逸散。

  上述列举的各种情况,在正常或不正常情况下,向大气释放油气,有可能与空气混合形成爆炸性混合气体。

  二、爆炸性混合气体形成的因素

  油气释放源的存在,并不意味着都能形成爆炸性混合气体,在具体判断时,应结合当时当地的具体实际,分析爆炸性混合气体形成的因素。

  1.油气释放量的影响。油库油气释放大都是以油气与空气的混合状态排出,其油气浓度只有60%—70%。释放的混合气体中油气浓度愈高,达到可燃浓度的混合气体扩散的距离也就愈远。如释放源散发的油气浓度为100%,用空气稀释到可燃浓度,要比油气浓度为50%的所需空气量大得多。一般来说,油品温度高于它的闪点温度时,危险区域半径大致与油气压力的平方根成正比。在其他条件相同的情况下,连续泄漏比间歇泄漏油气扩散的距离远。

  2.油气排出速度的影响。相同浓度的油气混合气体排出,排出速度快的比排出速度慢的油气含量多。但排出速度快,携带空气多、距离远,使高浓度油气混合气体很快稀释。反之,排出速度慢动能小,易于积聚,不易扩散。

  3.风向和风速的影响。空气绝对静止的条件是不存在的。在沿着风轴线运动方向,随着风速的增加,油气浓度要减少。只要有比微风稍大些的风,都将引起油气很快扩散。风不仅是带着油气沿一个方向运动,而且以涡流和旋涡的形式,席卷着油气向上和两边运动,从而使油气与空气进一步混合。在油气释放源的逆风方向,要测量到任何浓度的油气几乎是不可能的。但风向可能突然改变,故释放源周围都应视为爆炸性混合气体存在。另外,当风碰到障碍时,会产生低压区。在这个区域内,风会发生反向流动。在这种情况下,油气不会沿着风的主流方向运动,而是随风的反向流动。如果遇到建(构)筑物开着的门、窗、孔、洞等,则可侵入其内部,积聚而形成爆炸性混合气体。

  4.油气密度的影响。油气密度比空气大,在静止的空气中,排出的油气有向外和向下运动的趋势,这就为油气向低洼、坑槽处漂移积聚创造了条件,易于在这些地方形成爆炸性混合气体。

  5.建筑物、构筑物的影响。油气释放源如果在建筑物、构筑物的内部,在没有机械通风或自然通风不良时,排放的油气会在建筑物、构筑物开口处外部——定范围内也形成爆炸性混合气体。即使有机械通风或自然通风良好的条件下,建筑物、构筑物内部也应视为危险场所。

  6.周围环境的影响。在油气释放源排出油气流动的线路上,如果有凹地、坑槽时,因油气密度大于空气,会在凹地、坑槽内沿地面积聚,形成爆炸性混合气体。另外,还应重视碍障物(设备设施或建筑物、构筑物)背风区形成的气动力阴影区的油气积聚。

  7.在分析爆炸性混合气体形成的影响因素时,绝不能忽视少量或微量散发的油气。因为这种散发大多有油气积聚的条件,如阀井内闸阀盘根微渗,能在阀井内形成爆炸性混合气体。

  以上列举的爆炸性混合气体形成的因素,是油库作业活动中判断危险区域必须考虑的。

  三、判断爆炸性混合气体的程序和原则

  判断油库加油站爆炸性混合气体形成必须遵循Ⅱ类三级危险区域划分标准,依据作业场所是否存在油气释放源,释放油气有无积聚的可能,比照爆炸性混合和气体区域划分等级标准,确定危险区域范围的程序进行。   

  1.分析油气释放源的情况

  (1)根据储输油设备、设施、管网的结构形式及作业活动的具体实际,分析场所是否存在油气释放源。

  (2)如果存在油气释放源,进一步查清油品的爆炸极限范围、引燃温度、闪点、密度,结合环境温度及作业活动情况,分析能否形成爆炸性混合气体。

  (3)分析油气释放源的状态,如具体部位及释放数量、速度、方向、时间、频度,并研究分析其在空间的分布范围。

  2.分析影响油气扩散和积聚的因素

  (1)根据油气释放源所处场所,分析通风状况。如在露天或敞开建筑物、构筑物可视为通风良好;设置机械通风的场所可视为通风良好。否则,应视为通风不良。

  (2)根据油气释放源所处的场所,分析油气扩散方向有无影响油气扩散的障碍物及凹地、坑槽等形成局部积聚油气的可能。

  3.对照爆炸混合气体区域划分等级标准,确定危险区域范围

  (1)在油库加油站中,0级场所通常只存在于密闭容器和管网内部的气体空间。这种条件下很少使用电器设备及仪表,如果使用电器和仪表,应是本质安全型的。其点火源主要是静电放电。

  (2)在油库加油站中,1级场所通常是在油气释放源周围空间1.5-3m的范围内;油气释放源在建(构)筑物内部,一般应将其内部空间视为1级场所。

  (3)在油库加油站中,2级场所通常是在1级场所以外7.5m的空间范围内;建(构)筑物内部为1级场所时,其敞开部位(门、窗、孔、洞)外部3~7.5m空间范围内,以及储油罐防火堤内应视为2级场所。

  (4)在油库1级场所内的凹地、坑槽应视为0级场所;2级场所内的凹地、坑槽应视为1级场所。   

  (5)油罐清洗、涂装作业时,由于油气和涂料稀释剂挥发出的爆炸性气体的四处漫流,爆炸危险场所的范围和等级有所扩大。一是甲、乙类,丙A类油品罐清洗、通风前,罐内可燃气体浓度在爆炸下限的40%以上时,罐内为0级场所,其他为1级;二是储存丙B类油品的油罐涂装作业期间,罐内为1级场所,其他是火灾危险场所;三是储存甲、乙类,丙A类油品的地面、半地下罐,沿罐壁水平距离15m以内为1级场所,15m至30m范围内为2级场所,30m以外为安全场所;四是储存甲、乙类,丙A类油品罐的洞罐室、巷道和通风管口周围15m以内为1级场所,洞口15m和通风管周围15m至30m以内为2级场所,其他为安全场所。五是1级和2级场所中坑、沟应提高1个级别;六是作业现场低凹部位视实际情况加大爆炸危险场所范围。

  (6)在比照爆炸性混合气体区域划分等级标准,确定危险场所范围时,应注意分析危险场所附近的凹地、坑槽及障碍物处是否有油气积聚。

  (7)在事故(如跑油)条件下,确定危险场所范围时,凡是失控油品流淌、漂浮所及地方周围空间都应视为危险场所,且范围应扩大。通常将其50m空间范围内划为危险场所。

  (8)上述提供的情况是属概略判断确定的范围,仅适用于油库加油站作业活动中一般情况,如果有动火等作业活动时,应执行《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》、《石油库设计规范》的规定。必要时,还要测定空间范围内油气的浓度。

  四、油库气动力阴影区易于积聚油气

  油库加油站爆炸性混合气体形成、积聚的主要因素是:储存、收发油品的理化特性,储输油工艺与操作,油气释放数量、密度、速度,以及风向、风速与周围环境等。在其他条件相同的情况下,风向、风速起着较大的作用。驱散油气最有利的因素是风速,最不利因素是逆转现象。在油库储存、收发、检修等各项作业活动过程中,常常会遇到设备设施与建筑物、构筑物等障碍物的背风区油气浓度较大,甚至达到爆炸极限。如油罐在进油的条件下,上下油罐的旋梯位于背风区时,直觉感到油气浓度很大,进入油罐背风处油气味突然变大;还有在油品收发作业的条件下,作业区建筑物、构筑物等障碍物的背风区域油气味大于其他部位。这都说明在障碍物背风区有逆转现象存在。即在背风区形成了旋涡、涡流,也就是气动力阴影区。

  所谓气动力阴影区是指空气只进行闭路循环的区域。在油库有油气释放源的场所,气动力阴影区属于危险区域。在油罐进油且有风条件下,经用可燃气体测量仪检测,油罐背风位置气动力阴影区可延伸到油罐直径以远的地方,甚至达到防火堤以外。其范围超出了《石油库设计规范》、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》、《军队油库爆炸危险场所安全规程》等划定的爆炸危险场所范围,这是油库加油站分析判断可燃气体范围时必须予以重视的问题。   

  根据气动力阴影区形成原理,在油库中,凡是油气释放源处于有障碍物的场所,在障碍物背风区域都会形成气动力阴影区,都会成为油气积聚的有利场所。因此,在分析判断油库可燃气体形成时,除了按照相关规范、标准分析判断外,还应重视由于气动力阴影区的形成、存在而造成油气积聚区域的确认。

  五、判断爆炸性混合气体形成时应注意的问题

  1.尽管危险区域划分的分级标准是以允许或不允许使用某种类型的电器设备和仪表而划分“安全”界限的,但这种划分同样适用于非电气点火源。

  2.危险场所划分标准中的“正常情况”是指:按照工程标准设计、建设的油库加油站,遵守规定的作业程序、规程,以及有关标准、规则就能避免发生某些事故或灾害。

  3.危险场所划分标准中的“不正常情况”是指:油库加油站设备、设施运行和操作维修中出现的问题。如温度、压力、流量、液位的控制失灵;储输油设备、设施、管网连接件(法兰、流量表、阀门等)损坏;油泵、阀门压盖或密封件出现损伤等等。

  4.危险场所不是固定不变的,在某些条件下可以互相转化。如跑油的情况下,因油品失控流淌,会使原来的安全场所转化为不安全场所;因阀门渗漏会使经过严格清洗的储油罐转化为有爆炸性混合气体的危险场所。判断油库爆炸性?昆合气体形成应特别重视场所安全是否转化。

  5.对油库加油站危险场所固定的电气设备和仪表来说,主要是按照标准和规定进行操作管理的问题。但在油库加油站许多作业活动中,要求作业人员对场所的危险性做出正确判断,特别是有可能出现点火源时,更应做出准确的判断,以保证油库加油站人员身心健康和设备设施的安全运行。   

  六、防火防爆措施

  油库加油站着火爆炸事故统计分析结果说明,预防着火爆炸事故的对策,主要从着火爆炸的“三要素”人手,严格执行各项规章制度,归纳起来:一是提高人员安全素质,控制人的不安全意识和行为;二是改善工程技术措施,控制油品的不安全状态,即油品的失控与油气的逸散和积聚;三是抓好规章制度的落实,消除技术设备设施与管理方面存在的缺陷。同时还应重视环境的影响。

  (一)理顺安全管理渠道

  理顺油库安全管理渠道,明确各级职责和权利,使管事、管人、管物(含钱)结合起来。

  1.从上而下建立油库加油站安全管理体系(安全管理和技术管理相结合)。

  2.油库加油站消防经费和大修经费归口主管油库安全的职能部门经管。

  3.在油库现有编制内调整、建立安全技术组织。既是安全技术的职能部门,又是领导在安全技术方面的参谋。

  4.油库加油站实行党委领导下的党政、行政、技术安全三种职能的分工负责制。

  5.明确各级职责和权利,将安全管理落实到单位和人头。

  (二)必须贯彻“安全第一,预防为主”的方针

  油库安全管理,必须贯彻“安全第一,预防为主”的方针,在事故发生之前,找出防患于未然的方法,加以预防。

  1.积极广泛地组织好群众性的“三预”活动,以便及时发现问题,解决问题。

  2.将事故管理概念引入油库管理机制,通过事故的统计分析,找出油库事故发生的规律,为安全决策提供可靠的信息依据。

  (三)准确判断爆炸危险场所

  油库加油站装卸、储存、输送、灌装、加注等作业活动过程中不断产生油气,并向周围空间释放、扩散,形成爆炸性混合气体。在实际中判断场所有无油气产生,有无爆炸性混合气体形成,应根据场所空间区域范围内油品的种类与数量,设备与设施的配置,操作方法与运行情况,有无通风设备及其效果,容器与设备有无损坏或误操作的可能,以及同行业中曾发的事故案例等方面进行分析判断而确定。

  1.爆炸危险场所的判断过程

  (1)确定有无油气释放源。如无危险源则划为非危险区域,有危险源则应从有无持续形成爆炸性混合气体的可能性判断。调查爆炸性气体浓度有五连续或长时间地超过爆炸下限可能的场所,有连续或长时间超过爆炸下限,则划为0级区域。如储存易燃油品油罐内上部气体空间,储存易燃油品油罐孔口等部位。

  (2)判别在正常情况下形成爆炸性混合气体的可能性。在正常情况下有形成爆炸性混合气体可能的场所,则划为1级区域。如盛装易燃油品容器、储罐排气孔口附近,作业中打开的孔口附近;检修时拆开的储罐、管路开口附近;内浮顶油罐浮盘上部空间;室内或低洼、管沟等通风不良可能积聚爆炸性混合气体处等。

  (3)判别异常情况下形成爆炸性混合气体的可能性。在异常情况下有形成爆炸性混合气体可能的场所,则划为2级区域。如储罐、管路腐蚀穿孑L而渗漏和误操作造成的跑油;检修失误或失修的跑冒滴漏;通风系统故障等致使油气积聚,形成爆炸性混合气体的场所。

  2.油气释放源

  凡是能向气体空间排放或散发油气的孔、口等皆应视为油气释放源。而油气释放源的存在与否是判断爆炸危险场所的重要依据。在油库油气释放源主要有:

  (1)开敞状态下经常释放油气的孔口。如测量孔、人孔不加盖或不关闭;呼。吸阀故障、液压安全阀缺油等,使油罐与大气空间直通,经常有油蒸气释放。

  (2)设备、设施上设置的孔口。如呼吸系统排气口,真空罐排气口,真空泵排气口,消气器排气口,装卸油鹤管口,以及通风系统排气口等,在正常作业运行中都有油气排出。

  (3)作业活动(含设备、设施、工艺检修)中打开的孑L口。如测量孔、装卸油品口(铁路油罐及汽车油罐车人孔,油桶口等),因作业活动需要打开时释放蒸气。

  (4)封闭状态的孔口或部位,正常情况下有可能泄漏微量油气。如阀门和油泵盘根,密封体损坏的各种孔口等。

  (5)装有阀门、管接头及仪表等的管路,在正常情况下有微量油气泄漏。通风良好时,可不视为油气释放源,通风不良时应视为油气释放源。不装阀门、管接头及仪表等的管路,原则上不视为油气释放源。

  3.油气释放源所处环境条件

  (1)处于非开敞式建(构)筑物内部的油气释放源,一般情况下将内部空间全部划为爆炸性危险场所。其等级范围应根据不同情况分别确定。

  (2)处于开敞式建(构)筑物或露天油气释放源,由于油气扩散受环境和自然条件影响较大,应根据其发生危险的最大极限确定危险场所的等级范围。

  (3)处于较大空间的油气释放源或油气释放量较少的部位,正常情况下只能在局部范围内形成爆炸性混合气体时,局部范围应划为0级,其余区域应根据爆炸混合气体可能达到的范围,划分不同等级。

  4.通风对爆炸性混合气体积聚的影响

  油气释放源周围的通风状况是判断爆炸性危险场所的重要因素。主要分析自然通风,强制通风及通风阻碍情况。

  (1)自然通风区域。一般露天或敞开式建(构)筑物,局部敞开建(构)筑物的敞开部分,应视为自然通风区域,爆炸性混合气体不易积聚。

  (2)强制通风区域。建(构)筑物内装有机械通风设备,使整个室内空间能充分通风换气,爆炸性混合气体被吹散。

  (3)阻碍通风区域。室内通风受到阻碍,或室外存在阻碍通风的障碍物等情况,使通风不畅,形成小循环或产生气旋等,不易使爆炸性混合气体扩散,出现爆炸性混合气体积聚死角,形成阻碍通风区域。由于油气比空气重,流动于低层,易于在低洼、管沟等处积聚,也形成阻碍通风区域。

  (4)当爆炸性危险场所设有经常运转的通风机,能保证场所足够的换气次数和适当的均匀程度,且风机故障时有备用风机自动投入运转,该场所可降低一个防爆等级。

  (5)当爆炸危险场所内任意点的可燃气体浓度设有自动控制的检测仪器,在浓度接近爆炸下限的25%时,发出可靠报警的同时,或者联动风机自动有效通风,或者切断电源的条件下,该场所可降低一个防爆等级。

  (6)当爆炸危险场所采用抽气通风时,风机室与被通风场所的爆炸危险等级相同;采用送人通风,且有隔墙隔绝风机室,其风道有防爆炸性混合气体侵入装置时,风机室可划为无爆炸危险场所。

  5.同一场所具有不同危险的油气释放源

  当在同一场所内具有不同闪点的数种油品时,应按闪点最低油品确定爆炸危险场所的等级范围。

  6.无爆炸危险的场所

  不超过爆炸性油品自燃温度的炽热部件的设备附近;场所内爆炸危险油品数量不大,且在通风柜内、罩下操作;露天或开敞安装的输送爆炸性油品的管道(不含阀门、法兰等附近)地带,均可视为无爆炸危险场所。