4油罐破壞情形的影響因素
油罐發(fā)生火災時,常伴有爆炸,火勢猛烈,使油罐遭到破壞或變形,可能導致油品外溢蔓流燃燒,據(jù)文獻[7]介紹,油罐發(fā)生火災后,罐頂破壞的約占著火油罐總數(shù)的75%,罐底破壞的約占4%,罐體無影響的約占21%。本文對90例罐底和罐頂破壞形式有準確記載的火災案例進行統(tǒng)計,結(jié)果如表6所示。
從表6的分析結(jié)果可以看出,油罐的破壞形式以罐頂破壞為主,約占破壞總數(shù)的72.2%,這與油罐的設(shè)計思想相符,按照規(guī)范要求,在施工過程中將罐頂與罐壁的連接做成弱焊接,這就避免了罐體炸裂,油品流散,將火限制在罐內(nèi)。而罐底破壞和罐壁破壞分別占總數(shù)的16.7%和11.1%,可見這兩種類型的破壞在油罐火災的破壞形式中所占比例不大。
4.1不同油罐材質(zhì)對油罐破壞的影響
(1)金屬罐。金屬油罐主要用鋼材制造。在儲罐爆炸的情況下,金屬罐蓋全部被掀開的實例約占40%,多數(shù)情況是罐蓋產(chǎn)生裂口。固定頂金屬罐著火爆炸后,一般頂蓋破壞占大多數(shù),這就避免了罐體炸裂,油品流散。但由于罐內(nèi)油氣濃度、液位高低及油罐結(jié)構(gòu)的強弱等各方面的差異,油罐的破壞不僅局限于罐頂破壞,有時在罐頂破壞的同時,還會有罐底或罐壁的破壞,油從罐內(nèi)外泄,形成非限制火災,給滅火帶來困難,但這種情況一般較少,統(tǒng)計資料表明[8],對于金屬罐,在罐頂破壞時,罐壁和罐底同時破壞的比例約占總數(shù)的15%左右。
(2)非金屬罐。早期建造的大型油罐多為非金屬油罐,有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚石和鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)。頂蓋一般為預制鋼筋混凝土板。這類油罐著火后,罐蓋幾乎100%受到破壞,罐頂爆裂后塌落罐內(nèi)。地下或半地下罐在沒有覆土的情況下,甚至罐壁也遭到破壞,造成油品流散的大面積燃燒。
非金屬的一個很重要的火災特點是相對燃燒面積大,即單位體積油品所擁有的燃燒面積大,約在(0.15~0.4)m2/m3之間,而標準金屬罐的相對燃燒面積平均值約0.1m2/m3。這是因為非金屬罐的建筑特點多采用地下式或半地下式,深度較小,一般在2m~6m之間,在增大容量的情況下,不得不增大儲罐直徑或邊長,以至造成儲罐液面大的不良條件。例如1989年黃島油庫大火中,首先發(fā)生爆炸的5號油罐,是半地下的非金屬罐,長72m,寬48m,容積為23000m3。爆炸時罐頂被掀掉,形成了約3500m2的火場。另外由于罐身淺,容易在短期內(nèi)發(fā)生沸溢噴濺,給撲救帶來很大的困難。
4.2液位的影響
表7是對41起不同液位的油罐火災案例統(tǒng)計。
由表7可以看出,油罐發(fā)生火災時,易造成損壞的是空罐或半空罐。若油罐內(nèi)儲油量較多,如在半罐以上時,氣體空間的油氣濃度較大,超過爆炸上限,遇火源時油罐不會爆炸,只能連續(xù)燃燒,油罐的破壞一般是罐頂與罐壁接觸處沿罐周裂口,比較容易撲救。如高液位的油罐火災共18起,頂部部分破壞的占10起,占總數(shù)的56%。相應空罐或只有少量油的低液位油罐,油蒸氣濃度易達到爆炸極限,遇火即引起爆炸,容易造成罐頂掀掉、或罐壁裂口,或整個油罐拔起。
4.3油罐容量的影響
對于有明確容量記載的油罐火災,本文收集到的共有36例,具體情況如表8所示:
表8的火災案例中,容量不大于1000m3的小罐火災共有21例,其中罐頂全掀的是12例,占總數(shù)的57%;而對于容量1000m3~5000m3的油罐火災8例,只有兩例是頂部全掀,4例是部分掀開,占總數(shù)的50%;對于容積大于5000m3的油罐火災共7例,但是全掀的卻有3例,原因是這三個罐全是非金屬罐,這與我們前面介紹的非金屬罐著火后,罐蓋幾乎100%受到破壞的結(jié)論相一致。而對于頂部部分掀開的3個大罐中,全是金屬罐。由此可以看出,對于小容量油罐,當發(fā)生油罐爆炸時,大部分是頂蓋全掀或被拋到空中,油料外流燃燒,形成大面積燃燒。而大型金屬罐發(fā)生火災時,多在罐頂與罐壁的弱焊接處局部掀開一條口子,全掀的幾率較小,且直徑越大幾率越小。
5火災危險性影響因素分析
縱觀整個油罐火災的案例統(tǒng)計,收發(fā)作業(yè)、雷雨天氣及人員操作失誤是油罐火災發(fā)生的重要因素,針對這三種情況,具體分析如下:
5.1收發(fā)油料時的火災危險性
油罐在收發(fā)油品作業(yè)時,油罐的呼吸稱作“大呼吸”。收發(fā)作業(yè)的結(jié)果,空間油氣濃度變化是相當大的。收油時,罐呼出量很大,有些現(xiàn)場經(jīng)驗表明[9],在溫度20℃,常壓條件下每進1m3汽油時,便有1kg汽油蒸氣排入大氣。如2001年9月1日,沈陽大龍洋石油有限公司在倒油過程中,油罐內(nèi)汽油外溢,大量的揮發(fā)氣體流到160m外的汽車庫內(nèi),當司機發(fā)動汽車時,火花引燃油揮發(fā)氣體,導致油罐爆炸起火。而在發(fā)油時,因為油料輸出時油位下降,罐中氣體空間增大,罐內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力。大量空氣補充進入罐內(nèi),當達到爆炸極限時,遇火就發(fā)生爆炸。同時,油料輸出使罐內(nèi)形成負壓,在罐外燃燒的火焰會輕易被吸入罐內(nèi),使罐內(nèi)油蒸氣爆炸。因此,收發(fā)油作業(yè)時,嚴格控制點火源,避免靜電產(chǎn)生,是防止火災發(fā)生的根本所在。
5.2雷雨天氣時輸油作業(yè)的危險性
在收集到的案例中,起火原因是雷擊的共有13起,其中6個非金屬罐,1個浮頂罐,6個罐型不詳??梢?在油罐的雷擊事故中,雷擊事故較多的是非金屬油罐,而固定頂鋼油罐、浮頂油罐,雷擊事故少。
因此,非金屬罐應加強其避雷和導電的預防措施。在雷雨天應停用非金屬罐,收油和發(fā)油作業(yè)只能使用金屬浮頂罐;如使用金屬拱頂罐,則只能收油而不宜發(fā)油。再就是將其呼吸口引得遠些(比如高出罐頂3m以上,離開罐的爆炸危險區(qū))。
5.3人員的不安全因素
眾多油罐火災事故表明,人的不安全因素是導致油罐發(fā)生火災事故的直接原因。文獻[10]曾對337例油罐火災著火爆炸性質(zhì)進行過統(tǒng)計分析,具體結(jié)果如表9所示。
從分析結(jié)果看,油庫60%以上的火災爆炸事故皆屬于責任事故。
6結(jié)論
綜合以上分析,可得出以下結(jié)論:
(1)不同罐型,其安全性是不一樣的。浮頂罐、內(nèi)浮頂罐的安全度較高,是儲存油料較為理想的設(shè)備。
(2)油罐不同破壞形式受多種因素的影響,主要是油罐材料、液位、油罐容量。在發(fā)生火災后,這些因素致使油罐破壞的形式也不同。因此,在設(shè)計安裝油罐時,要考慮這些因素,避免罐體破壞,這樣既可將燃燒控制在罐內(nèi),又可使固定滅火設(shè)施免遭破壞,使滅火更加迅速、有效。
(3)起火原因主要是由于不符和規(guī)程的人為因素引起的,如違章的焊接,動用明火等。因此,在庫區(qū)一定要嚴格執(zhí)行各種規(guī)章制度。
由于本文收集資料的局限性以及統(tǒng)計的不完全性,可能總結(jié)的某些規(guī)律與事實有一定差異,另外,有些案例的記載還不是十分詳細,有望在今后的工作中進一步完善。