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淺析原油儲運工業(yè)用火的安全控制要素

文檔作者：周海梅張虹文檔來源：中國石油化工集團(tuán)管道儲運公司南京輸油處		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月06日
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★石油化工安全環(huán)保技術(shù)女
2010年第26卷第6期 PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
43
防火防爆
淺析原油儲運工業(yè)用火的安全控制要素
周海梅,張虹
(中國石油化工集團(tuán)管道儲運公司南京輸油處,江蘇南京210046)
摘要:隨著原油管道儲運事業(yè)的快速發(fā)展,原油管道儲運過程中的工業(yè)用火越來越頻
繁,用火現(xiàn)場情況復(fù)雜、多變,為切實做好原油管道工業(yè)用火安全監(jiān)護(hù),從管道儲運設(shè)施現(xiàn)
場用火過程中的可燃?xì)怏w濃度、著火源、危險物等關(guān)鍵要素的分析入手,從防火、防爆、防
靜電、防蒸汽及泄漏、防中毒五個方面闡述采取有針對性的用火安全措施,從而有效提高原
油管道儲運設(shè)施現(xiàn)場工業(yè)用火的安全性。
關(guān)鍵詞:用火;可燃?xì)怏w;著火源;危險物;安全措施
隨著管道事業(yè)的快速發(fā)展,輸油管道在不斷用火安全范圍,很難用一個準(zhǔn)確數(shù)字來表達(dá),因
的延伸、管線增多,油罐的單體罐容越來越大,為其中涉及因素很多。如:可燃物質(zhì)的泄出量、
大型油庫也逐年增多。與此相關(guān)的投產(chǎn)運行、維環(huán)境溫度、釋放的爆炸性氣體混合物的濃度、液
修檢修、施工改造等,使用火作業(yè)越來越頻繁,體混合物初沸點、爆炸下限、閃點、通風(fēng)量
用火現(xiàn)場情況復(fù)雜多變,用火風(fēng)險也因此加大。等等。
盡管國家的法律、行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)的規(guī)程都對
這些因素的現(xiàn)場確認(rèn),應(yīng)由懂得易燃性物質(zhì)
工業(yè)用火有明確的規(guī)定,但在實際用火過程中還性能、設(shè)備工藝性能的技術(shù)人員綜合分析;由懂
要具體問題具體分析,把握關(guān)鍵要素,合理劃分得有關(guān)規(guī)范的專業(yè)技術(shù)人員,來劃分爆炸危險區(qū)
用火范圍,正確進(jìn)行可燃物濃度的檢測,熟知可域及用火等級。在既保證現(xiàn)場用火作業(yè)安全可
燃物特性,有效的采取動火安全管理措施,提高靠,又避免人為提高爆炸危險區(qū)域及用火等級的
工業(yè)用火的安全性。
前提下,合理劃分用火范圍。
1合理劃分用火范圍
2可燃?xì)怏w濃度及影響因素
工業(yè)用火,與爆炸危險場所是難以分開的。
可燃?xì)怏w濃度在工業(yè)用火過程中是一個關(guān)鍵
對于一個油庫、輸油站或其中的一個裝置,由于的控制點。因此必須熟知可燃?xì)怏w濃度、濃度極
運輸和儲存的原油是易燃性物質(zhì),就可以把整個限等概念及相關(guān)因素,才能對其實施有效檢測和
廠區(qū)或裝置都認(rèn)定為爆炸危險場所,因此無限制控制。
地擴(kuò)大危險用火范圍,顯然是不合理的。
可燃?xì)怏w、可燃蒸汽或可燃粉塵與空氣構(gòu)成
依據(jù)《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)的混合物并不是在任何混合比例下都有著火和
范》(GB50058-92)將燃燒、爆炸場所劃分0區(qū)、爆炸的危險,而是必須達(dá)到一定的濃度才能發(fā)生
1區(qū)、2區(qū),各區(qū)有一定的范圍、距離。這一規(guī)燃爆混合的比例不同,其爆炸的危險亦不同
范主要是防爆電器選型的依據(jù),對合理劃分用火
范圍只能作參考。
《工業(yè)用火安全規(guī)程》(Q/HGD0030
收稿日期:2010-02-21
作者簡介:周海梅,1991年畢業(yè)于河北廊坊管道職
2007)劃分出大致的用火范圍和等級,如果不加
工學(xué)院油氣儲運專業(yè),現(xiàn)在中石化管道儲運公司南
分析生搬硬套,實際用火作業(yè)現(xiàn)場存在著一些難
京輸油處安全科從事輸油生產(chǎn)安全管理工作,注冊
以明確界定用火等級的問題。事實上作業(yè)現(xiàn)場的
安全工程師
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★石油化工安全環(huán)保技術(shù)
2010年第26卷第6期
混合物中可燃?xì)怏w濃度減少到最小(或增加限范圍越小,發(fā)生爆炸的危險性降低。
到最大),恰好不能發(fā)生爆炸時的可燃?xì)怏w體積
因此隨時監(jiān)測工藝生產(chǎn)裝置內(nèi)及用火部位周邊
濃度分別叫爆炸下限(簡稱%LEL)和爆炸上限環(huán)境可燃物質(zhì)在空氣中的濃度,使其達(dá)不到爆炸極
(簡稱%eL)。爆炸上限和爆炸下限統(tǒng)稱為爆限的下限,是保證安全用火的一項重要措施。
炸極限。
可燃?xì)怏w濃度=爆炸極限的下限(體積)×測3著火源與危險物
量數(shù)值
影響工業(yè)用火安全性的主要因素有著火源和
 A%%
危險物。
當(dāng)爆炸極限的下限>4%可燃?xì)怏w或蒸汽3.1著火源
允許濃度<0.5%
在石油工業(yè)用火中,著火源主要有明火、沖
A%B%<0.5%
擊摩擦、絕熱壓縮、高溫加熱表面、電火花及電
當(dāng)爆炸極限的下限<4%可燃?xì)怏w或蒸汽弧、靜電、自然發(fā)熱、熱射線。
允許濃度<0.2%
A%B%<0.2%
(1)明火:加熱用火、維修焊接用火、機(jī)動
簡單舉例,甲烷的爆炸下限為5%體積,是車輛排氣噴火、其它如點燃煙頭,吸煙時溫度為
把這5%體積比一百等分,讓5%體積比對應(yīng)600~800℃,自燃時溫度也可達(dá)450~500℃。
100%el,也就是說,當(dāng)檢測儀數(shù)值達(dá)到10%
(2)沖擊摩擦,在用火過程中金屬之間摩擦
LEL報警點時,甲烷的含量相當(dāng)于0.5%體積比。
和撞擊容易發(fā)熱和產(chǎn)生火花,
當(dāng)檢測儀數(shù)值到達(dá)25%LEL報警點時,甲烷的含
在用火過程中所使用的設(shè)備器具如電動機(jī)、電
量相當(dāng)于1.25%體積比。此時提示要馬上采取相器和燈具等運行或啟閉時,產(chǎn)生電火花或電弧
應(yīng)措施,比如開啟排氣扇或是切斷一些閥門等,
(3)絕熱壓縮過程中,系統(tǒng)介質(zhì)溫度迅速上
但離真正有可能出現(xiàn)危險的爆炸下限還有一段距升,有時成為點火能源。高壓氣體噴射很容易產(chǎn)
離,不必過于恐慌。
生絕熱壓縮現(xiàn)象。例如高壓氫氣瓶在打開出氣閥
在通常的動火作業(yè)中,由于石油的化學(xué)成分時,由壓差作用形成氣體高速流動,當(dāng)氣團(tuán)猛
較復(fù)雜,不同產(chǎn)地甚至同一產(chǎn)地的不同原油的組烈碰撞空氣,氣體狀態(tài)發(fā)生明顯變化,受到絕熱
分也存在一定的差異,無法確定可燃?xì)怏w的可靠壓縮,空氣與噴出氣團(tuán)接觸面溫度上升,產(chǎn)生自
爆炸上、下限,原則上是測不出可燃?xì)怏w濃度燃著火。高壓氧氣容器的閥口嚴(yán)禁沾油,因為在
時,方才動火。有時在可燃?xì)怏w有一定的濃度又開閥一瞬間絕熱壓縮的氧氣溫度上升,使油料在
無法徹底消除時用火,需要注意以下因素對爆炸氧劇烈燃燒
極限的影響。
(4)靜電,油品在集輸管道內(nèi)流動時,摩擦
(1)溫度?；旌衔锏脑紲囟仍礁?則爆炸帶靜電;當(dāng)油品從噴嘴或管口噴出產(chǎn)生靜電,油
下限降低,上限增高,爆炸極限范圍擴(kuò)大。
品在輸送過程中遇到阻力形成沖擊波時會帶電,
(2)氧含量?；旌衔镏泻趿吭黾?爆炸極油品沉降時因含雜質(zhì)或水份也會發(fā)生靜電帶電現(xiàn)
限范圍擴(kuò)大,尤其爆炸上限提高得更多。
象。靜電荷主要來源于管線的輸送系統(tǒng),而靜電
(3)惰性介質(zhì)。在爆炸混合物中摻入不燃燒荷積聚和引起火災(zāi)的危險則主要發(fā)生在可形成爆
的惰性氣體,隨著比例增大,爆炸極限范圍縮炸性混合氣體的儲罐或容器空間中;人體在許多
小,惰性氣體的濃度提高到某一數(shù)值,可使混合情況下如行走、穿脫衣服等也能帶電,人體放電
物變成不能爆炸。
能量可達(dá)0.2mJ。
(4)壓力。原始壓力增大,爆炸極限范圍擴(kuò)(5)自然發(fā)熱,可燃物本身內(nèi)部產(chǎn)生能量積
大,尤其是上限顯著提高。原始壓力減小,爆炸蓄使可燃物溫度上升;超過自燃溫度會自行燃燒
極限范圍縮小。在密閉的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行減壓操作如原油中含硫化物高時,達(dá)到一定溫度時自燃。
可以免除爆炸的危險。
(6)高溫表面,易燃物料與高溫的設(shè)備、管
(5)容器。容器直徑越小,混合物的爆炸極道、機(jī)泵外表面接觸;可燃物的排放口遠(yuǎn)離高溫
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2010年第26卷第6期
周海梅等,淺析原油儲運工業(yè)用火的安全控制要素★
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表面;高溫表面的隔熱保溫設(shè)施。
聚,從而增加燃燒爆炸的危險因素。原油蒸氣與
(7)熱射線、紅外線眼睛雖看不到,但有很空氣混合到1.1%~6.4%,遇較小的點火能就
大的溫室效應(yīng),長時間局部加熱也會使可燃物起能引起爆炸。
火;直射陽光通過凸透鏡會發(fā)生聚焦作用,其焦(4)原油靜電易積聚性。原油的電阻率一般
點成為點火源。
在10·cm~102·cm左右。原油與管道磨
3.2危險物的特點
擦、進(jìn)入容器時會產(chǎn)生靜電,有產(chǎn)生靜電的特
對原油管道儲運設(shè)施現(xiàn)場的用火而言,危險性。這種特性是由于油與管壁磨擦、沖擊以及
物就是原油。了解原油的特性,可以有效的規(guī)避油流噴射產(chǎn)生的靜電,積聚到一定電位就會發(fā)生
用火風(fēng)險。
放電,產(chǎn)生火花,遇油氣引起火災(zāi)爆炸事故。
從外觀上看,原油一般都是流體或半流體狀
(5)原油的毒性。原油本身無明顯毒性,但
態(tài),顏色多為黑色或深棕色,少數(shù)為暗綠、赤褐在高溫下原油可分解出帶有毒性的油蒸氣,人們
或黃色,并伴有特殊氣味。含膠質(zhì)和瀝青質(zhì)越在清洗和檢修原油管道及設(shè)施的作業(yè)過程中,在
多,顏色越深,氣味也越濃。不同產(chǎn)地的原油,通風(fēng)不的環(huán)境內(nèi),由于吸人過量的原油蒸氣,
其物理性質(zhì)差異很大,比重一般在0.8~0.98g
有可能引起神經(jīng)麻痹。原油中還含有一定量的硫
cm3之間,凝固點的差異也很大。如勝利原油的化氫。期內(nèi)吸人高濃度硫化氫后出現(xiàn)流淚、眼
凝固點大于24℃,而阿曼原油的凝固點-26℃,痛、眼內(nèi)異物感、畏光、視物模糊、流涕、咽喉
其主要原因是組成原油的各種成份所含的比例不部灼熱感、胸悶、乏力、意識模糊等重者可出
同。盡管各地原油的物理特性差異很大,但由于現(xiàn)腦水和肺水腫。極高濃度(1000mg/m以
其主要組成成份是烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴,這些上)時可在數(shù)秒鐘內(nèi)突然昏迷,呼吸和心跳驟停,
物質(zhì)大都具有易揮發(fā)、易燃燒的特性,決定了原發(fā)生閃電型死亡。
油也具有易揮發(fā)、易燃燒、易爆炸的危險特性。(6)易發(fā)生沸溢、爆噴。當(dāng)燃燒產(chǎn)生的熱波
其蒸氣與空氣形成爆炸性混合物,遇明火、高熱面接原油和重質(zhì)油中的水分時便使之氣化,使
能引起火災(zāi)、爆炸,與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng),原油體積增大(水汽化后體積增大1700倍,油品
遇高熱分解出有毒的煙霧。
本身體積也在膨脹),加之水蒸氣不斷地向油面
(1)原油易燃性。原油是一種易揮發(fā)的物質(zhì),上涌,即會呈現(xiàn)出沸溢現(xiàn)象,使原油不斷溢出
揮發(fā)出的氣體又具有可燃性,當(dāng)環(huán)境中遇有空氣當(dāng)熱波面抵達(dá)水墊層時,大量水分急劇汽化或造
或氧氣時,若有火源存在(如明火、撞擊火花、成很大的水蒸氣壓力急劇沖擊油面并將油拋向
靜電火花、電火花、雷擊等)就可能引起燃燒。高空,形成火雨”現(xiàn)象(爆噴),進(jìn)而造成大面
這種燃燒主要是蒸汽燃燒,即同原油蒸發(fā)出的氣積或火場型火災(zāi)。
體燃燒,而燃燒所產(chǎn)生的熱量,又進(jìn)一步加熱原4安全防范措施
油,從而加速原油的進(jìn)一步揮發(fā),使燃燒繼續(xù)蔓
延和擴(kuò)散。石油及其產(chǎn)品燃燒所產(chǎn)生的溫度和放
由于原油特性決定了原油管道儲運工業(yè)用火
出的熱量非常高。
具有爆炸、著火、復(fù)燃、復(fù)爆等危險,必須采取
(2)原油易爆性。原油是易燃易爆物品,其有針對性的全措施,即防火、防爆、防靜電、
閃點為-6.67~32.2,自燃溫度為350℃,爆炸防蒸發(fā)及泄漏、防中毒“五防”措施,才能確保
下限(V%)為1.1,爆炸上限(V%)為8.7。原油原油管道工業(yè)用火的安全
屬甲類危險品,原油中的低分子烴類容易蒸發(fā),4.1防火
其蒸發(fā)出來的油蒸氣與空氣混合形成爆炸性氣
消除和控制上述的各類著火源,在用火的危
體,遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。
險場所設(shè)置能夠防止火焰蔓延的構(gòu)筑物,配備好
(3)原油易蒸發(fā)。原油容器內(nèi)壓力每降低0.1相應(yīng)的消防器材,應(yīng)根據(jù)需要,在現(xiàn)場準(zhǔn)備好消
MPa,一般有0.8~1.0m3油蒸氣析出。蒸發(fā)出防水、滅火器,必要時配備消防車。
的油蒸氣極易在儲存處所或作業(yè)場地的低洼處積
(下轉(zhuǎn)第48頁)
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☆石油化工安全環(huán)保技術(shù)
2010年第26卷第6期
行,必要時應(yīng)有運行人員配合工作,嚴(yán)防誤操作。票上注明工作結(jié)束時間,并雙方簽名。
(4)做開關(guān)遠(yuǎn)方傳動試驗時,開關(guān)處應(yīng)設(shè)專(3)對試驗中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備問題及處理情況,
人監(jiān)視,并應(yīng)有通信聯(lián)絡(luò)和就地可停的措施。
向設(shè)備管理單位做詳細(xì)交代。
(5)轉(zhuǎn)動著的電動機(jī),即使未加勵磁也應(yīng)視
為有電壓,如在其主回路(一次回路)上進(jìn)行測
6結(jié)語
試工作,應(yīng)有可靠的絕緣防護(hù)措施。
鑒于電氣試驗工作的高度人身危險性,對變
(6)使用鉗形電流表時,其電壓等級應(yīng)與被配電設(shè)備正常運行的極端重要性,安全管理工作
測電壓相符,測量時應(yīng)戴絕緣手套。
在電氣試驗中應(yīng)得到充分的重視,并貫穿到試驗
管理工作和試驗作業(yè)的全過程。如何有效地把各
5試驗工作終結(jié)時的安全措施
項安全措施落到實處,最大限度地糾正電氣試驗
(1)試驗全部結(jié)束后,工作負(fù)責(zé)人必須認(rèn)真中人的不安全行為,改變現(xiàn)場的不安全狀態(tài),避
檢查現(xiàn)場,確認(rèn):a)無遺留物品、工具、接地線免各種可能造成人身傷害、設(shè)備停運、設(shè)備損毀
等;b)已拆的所有引線連接完好牢固;c)柜、的安全隱患,還需要做深入地研究和切實的努
門、盒等處恢復(fù)完好;d)為了調(diào)試需要而臨時退力。做好現(xiàn)場的安全管理和監(jiān)督工作,也需要時
出或改動的保護(hù)已正確恢復(fù);e調(diào)試拆除或短接間、精力和財力的投入。在保證試驗質(zhì)量,及時
的線頭已恢復(fù);工作班全體人員撤離試驗現(xiàn)場。發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備電氣缺陷的同時,確保試驗全過程
(2)工作負(fù)責(zé)人辦理工作終結(jié)手續(xù),在工作的安全,避免人身傷害和設(shè)備損壞。
(上接第45頁)
嚴(yán)格用火前檢查,消防器材是否可用、適氣與油品相混。
用?數(shù)量是否充足?操作工具是否齊全?消防器4.4防蒸發(fā)及泄漏
材及其操作工具放置的位置是否便于順利取用?
在用火過程中,需經(jīng)常抽出管線內(nèi)的油品,
消防車應(yīng)停在上風(fēng)口適當(dāng)?shù)奈恢?在緊急火災(zāi)情容易產(chǎn)生可燃?xì)怏w的場所比較多,一是嚴(yán)格控制
況下,能順利啟動。消防栓要先經(jīng)檢查試驗,確其泄漏程度和范圍;二是及時排除聚集于用火場
保壓力正常。
所的油氣;三是經(jīng)常對所在場所的可燃?xì)怏w或蒸
4.2防爆
發(fā)氣的濃度進(jìn)行檢測,保證其濃度不超過爆炸極
避免造成燃燒或爆炸環(huán)境;采用如惰性氣體限下限。
保護(hù)等保護(hù)性措施。在爆炸危險場所嚴(yán)格控制火4.5防中毒
源,使用防爆電氣,防止爆炸性混合性氣體的形
準(zhǔn)備好個人防護(hù)用器材。特別危險作業(yè),應(yīng)
成,按規(guī)定用便攜式可燃?xì)怏w檢測儀檢查。一旦根據(jù)需要在現(xiàn)場準(zhǔn)備空氣呼吸器、防護(hù)服、防
毒面具等,并檢查其適用性、可用性。
可能的消除;一旦燃爆及時泄壓,切斷爆炸傳播
途徑,將其轉(zhuǎn)化成單純的燃燒以減輕危害,減弱5結(jié)語
爆炸威力及沖擊波對現(xiàn)場作業(yè)人員、設(shè)備及建筑
在做好動火作業(yè)本身存在危險的風(fēng)險分析的
物的損傷。
同時,強(qiáng)化作業(yè)方案的審批,強(qiáng)化作業(yè)票證的管
4.3防靜電
理,進(jìn)行必要的安全技術(shù)交底,只有經(jīng)過允許才
控制原油在管道內(nèi)的流速,防止或減少靜電能進(jìn)行動火作業(yè),只有經(jīng)過一定程序,才能保證
的產(chǎn)生與積聚,采取正壓通風(fēng)或充惰性氣體等有用火作業(yè)的安全性。
效措施,導(dǎo)走或消散聚積靜電,防止爆炸性混合
氣體的形成。防止由高電場產(chǎn)生的有足夠能量的參考文獻(xiàn):
靜電放電;當(dāng)油中含水或不同油品相混并通入壓1石油安全工程(中級本)[M]北京:石
縮空氣時靜電的發(fā)生量將增大,因此避免水、空
油工業(yè)出版社,1991.
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