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谈谈加油站火灾危险性和新工艺防火设计
2011-10-12 17:28:21   点击:

  摘要:分析加油站的火灾危险因素,介绍油气回收、容器阻隔防爆技术在加油站工艺设施的应用对防火设计的影响。

  关键词:加油站;火灾危险性;油气回收;容器阻隔

  防爆技术汽车加油站是各类机动车加汽油、柴油的专门场所,由工艺设施和建、构筑物组成。主要工艺设施包括加油机、埋地油罐、油罐通气管、密闭卸油接头;主要建、构筑物包括站房、罩棚、变配电间、水封井、围墙。

  1 油品的火灾基本特性

  加油站所经营的汽油按辛烷值可分为90 号、93 号和97 号等牌号,柴油根据沸点范围的不同可以分为轻柴油和重柴油两种。

  1.1 油品

  火灾特征参数从上表可以看出,汽油各项火灾特征参数均高于柴油,只要能满足汽油工艺设施要求,就能满足柴油要求。在实际中,柴油发生火灾事故也相对较少,下面以汽油作为重点进行论述。

  1.2 易燃易爆性

  汽油一般为无色或淡黄色透明液体,闪点远远低于室温,汽油蒸汽的最小点火能量很小,仅为0.2mJ,因此即使遇到能量较小的火源也易引起燃烧,汽油燃烧热值高,燃烧温度达1200℃,对周围可燃物带来巨大的热辐射。汽油在室温下极易挥发,蒸汽比空气重,易于聚积在低洼处;汽油的爆炸浓度下限仅为37.2mg/L,与空气混合易形成爆炸性混合气体。

  1.3 易蔓延扩散

  汽油密度为730kg/m3,比水轻且不溶于水,属于低黏度的轻质油品,流动扩散性强,发生泄漏后易流淌扩散,加之汽油燃烧速度很快,加油站内一旦发生火灾,油品流淌蔓延开,火势将迅速扩展。

  1.4 易产生静电

  油品在输送过程中,由于与管道之间的摩擦,会产生大量的静电荷,若不导走,聚集到一定程度形成高电位就可能放电火花,引起爆炸着火事故。

  2 加油站火灾事故类型

  加油站经营的汽油在卸油和加油过程中挥发出易燃气体,另有操作不当造成泄漏的油品,一旦遇到明火、静电火花及雷击时,会引起火灾、爆炸事故。

  2.1 着火

  如采用敞开工艺卸油时,埋地油罐人孔处发生着火事故。

  原因是由于未采取密闭卸油,卸油管未插到罐底,引起油品喷溅到液面和罐壁上,搅动液面加速油气挥发,同时与罐壁和空气摩擦产生静电火花,引起人孔上的卸油口着火。

  2.2 爆炸

  如广州市泰沙路某加油站改造过程中爆炸。原因是旧储油罐设置在罐室内,挥发的油气由于通风不良积聚在室内,因风焊切割拆除油站罩棚产生火花跌入罐池上盖的缝隙,引起爆炸。

  2.3 泄漏

  引起次生灾害油品泄漏到城市公用下水管网,产生爆炸等次生灾害,如广州市登峰路某加油站漏油到城市公用下水道,在数公里外遇明火爆炸。原因是加油站没有采用密闭固定接头卸油,卸油作业时正逢大雨,无人看管,卸油胶管脱落,油品流入城市下水管网。

  3 加油站火灾危险因素分析

  对大量的汽车加油站火灾或者爆炸事故的分析表明,油品泄漏是加油站发生火灾或爆炸事故的直接原因,同时也和安全距离、工艺设备、各种点火源等方面有密切联系。

  3.1 安全距离加油站设置

  安全距离目的是防止相互干扰,引发火灾事故。取决于加油站周边建筑设施的性质、规模和站内各种设施的危险性等级。

  3.1.1 站外安全距离不足

  加油站与各种建筑、设施之间的安全距离,主要从油罐(外壁)、通气管管口(中心线)和加油机(中心线)三个部位起算。其中,油罐、通气管管口和加油机与重要公共建筑物之间的安全距离要求最严,无论加油站级别大小均为50m;而与一般公路的安全距离要求均低,仅有5~8m.加油站与民用建筑之间的安全距离要求,则依据建筑规模确定。一般为10~12m.有些加油站由于历史原因选址在老城区,随着城市快速发展,周边高层建筑和人员密集场所不断增多,有的加油站和周边建筑防火间距不能满足规范要求。

  3.1.2 站内安全距离不足

  对于一般加油站而言,内部安全距离要求主要有4 项:①埋地汽柴油罐之间安全距离为0.5m;②通气管管口与密闭卸油点之间的安全距离为3m;③油罐及通气口与人员出入的站房之间的安全距离为4m,与变配电室安全距离为5m;④加油机与站房、变配电室之间的距离分别为5m 和6m.有些汽车加油站中的站房、加油机、地下储油罐及附属建筑设施之间未能按照危险性等级划分相应的防火间距,站内道路狭窄,一旦发生事故,将会给灭火救援带来很大难度。

  3.2 存在的隐患

  3.2.1 油罐存在的隐患

  储罐埋地多年以后,由于腐蚀和局部应力发生变化,罐体出现破裂,导致油品泄漏;另外,在埋设油罐时,没有对地质进行认真考察,加上基础施工不符合规定,因地下水浮力作用造成空油罐上浮,导致油管扭转产生断裂,发生泄漏事故。

  3.2.2 管线敷设存在的隐患

  电气管线、油品管线埋设在同一个管沟中,管沟未用砂土填实,电气管线进入建筑物也没有进行有效隔断,一旦发生油品泄漏,蒸发的油气积聚在管沟中,遇明火即可发生爆炸。

  3.2.3 工艺落后和设备故障

  没有采用自封式加油枪和密闭卸油工艺;管线及阀门、法兰等管件使用维护不当,造成穿孔或连接处破损;油罐液位显示装置失灵造成油品漫溢。

  3.2.4 电气设备隐患

  在爆炸危险区域,未选用安装防爆型电气设备,或者防爆电气不能发挥正常功用,达不到防爆的要求。另外,电气设备的老化、绝缘破损、短路,也会成为潜在的火灾隐患。

  3.2.5 输送产生的静电危害

  采用敞开式卸油,油管没有深入到罐底,造成油品急速冲击油罐罐壁和液面,产生静电;油罐车行驶过程中摇晃颠簸,搅动油品,产生静电;输油管道内壁粗糙,转角多,油品输送过程中与管壁不断发生摩擦,产生静电;卸油后静置时间不够,积聚的静电荷得不到有效释放;大量的静电荷若不导走,聚集到一定程度形成高电位就可能放电火花,引起爆炸着火事故。

  3.3 点火源及环境气候因素

  3.3.1 存在的各类点火源

  汽车加油站多建在车辆来往频繁的道路边上,周围环境复杂,存在众多的各类点火源。频繁出入的加油车辆、人为带入的烟火、撞击火花、手机的电磁火花、动火作业时的火花等,一定条件下,都有可能成为引发火灾的点火源,造成事故。

  3.3.2 环境气候因素

  汽油蒸汽受温度影响大,易受热膨胀,平均温度每变化1℃,油气体积就变化0.12%.夏天温度较高时,卸油作业过程中,会加剧汽油蒸汽外泄,与空气形成的爆炸性混合气体更容易达到爆炸极限。

  在雷雨天气装卸油品,由于雷电放电时,其电压高达数十万伏,电流强度达数十万安培,挥发的油气如果在地表积聚没有散开,遇到雷击,即发生燃烧,另外,雷击还会使加油枪等金属设备产生感应电荷,并放出火花,导致加油过程中金属设备边缘的油气燃烧。

  4 新工艺防火设计的应用

  对于加油站工艺设备防火设计,原则上:①防止油气泄漏,减少油气挥发;②不产生油气集聚的条件,以防止火灾爆炸的条件生成。下列3 种新工艺围绕上述原则,从不同角度降低加油站的火灾危险性:

  4.1 油气回收技术油气回收技术

  在发达国家已经有30 多年应用历史,在我国也有十几年应用历史。应用油气回收技术有一次、二次、三次回收之分。一次回收指的是油罐车在向加油站油罐卸油时,同时回收从油罐排出来的油气。二次回收是指用加油枪给汽车油箱加油时,同时回收从油箱里排出的油气。三次回收一般是指在油库安装回收装置,将抽回的油气进行油气分离,空气排放,油品液化。

  当前加油站的油气回收包括油罐车卸油油气回收系统和汽车加油油气回收系统,实际上是一次、二次回收方式。具体采用的技术路线有真空辅助式、冷凝和吸附式、膜分离式等。以真空辅助式油气回收系统为例介绍工作机理:油罐车卸下一定数量的油品,就需吸入大致相等体积的气体补气,而加油站内的埋地油罐也因注入油品而向外排出相当数量的油气,此油气经过真空泵和导管重新输回油罐车内,完成油气循环的卸油过程。回收到油罐车内的油气,可由油罐车带回油库后,再经冷凝、吸附或燃烧等方式处理。应用油气回收技术后,汽油罐和通气管管口和站外建筑物的安全距离间距可降低20~30%.

  4.2 容器阻隔防爆技术

  容器阻隔防爆技术首先被用于1991 年的海湾战争中,之后从军事工业转向民用。在我国应用时间不到10 年,主要应用于埋地油罐、橇装加油装置的储油罐、车载油罐,特别是应用于采用油气回收技术仍不能满足周边安全距离要求的埋地油罐。

  其机理是:依据热传导理论及形成燃烧、爆炸的基本条件,在油罐内安装阻隔防爆材料,通过利用阻隔防爆材料多孔网状蜂窝结构材料良好的热传导和表面积大的特点,快速吸收并传递油气燃爆产生的能量,防止容器内油气瞬间吸收大量能量而产生急剧膨胀,阻止火焰的迅速传播,从而阻止剧烈燃烧和破坏性爆炸的发生。采用这种技术,提高了油罐的本质安全度,当油罐内的汽油挥发出来的气体与空气混合达到爆炸极限时,遇到明火、静电火花、撞击、雷击等意外情况时都不会发生爆炸。

  4.3 橇装加油装置

  橇装式加油装置是集地面防火防爆储油罐、加油机、自动灭火器于一体的可移动加油装置。“撬装”是指一组设备固定在一个角钢或工字钢制成的底盘上,通过起重设备进行移动、就位。由于储油罐设置在地上,可以避免埋地日久因腐蚀而泄漏的问题,考虑到地上油罐更容易受到温度等外在因素影响,采用比地下油罐更为严格的安全措施,如设置自动灭火装置、紧急泄压装置、防溢流装置、容器阻隔防爆装置,具有防火防爆,占地面积小,便于迁移等特点。

  5 结束语

  通过利用科技发展的最新成果,改进加油站在加油、卸油、储油过程的工艺设施,有效控制油气泄漏和油气聚集现象的发生,改善在安全距离、设备操作等方面的存在的诸多问题,达到防火、防爆、防雷、防静电、防泄漏的目的,把事故的发生率降到最低。

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