发表时间: 2024-07-02 09:55:04
作者: 石油化工设备维护与检修网
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事故概况
大型储罐单体容量大,危险源能量集中,一旦发生连锁性灾难事故,持续时间长,破坏范围大,严重破坏生态环境,极易造成恶劣的社会和经济影响。
2022年8月5日19时左右,古巴马坦萨斯省一处石油储备基地的原油储罐被闪电击中,造成1个原油储罐起火,进而引燃了3个储罐,并在几天内发生多次爆炸。这起事故,为各国石油、石化等危化仓储企业预防雷电灾害敲响了警钟。
古巴储油基地“8·5”火灾事故分析
(一)最初着火点分析
着火的第一台储罐罐内可燃气体超标,达到爆炸极限,铝穹顶上避雷装置失效,雷击罐顶放电产生火花,引燃储罐内可燃气体,发生储罐着火,酿成全面积火灾。
(二)第二台储罐着火分析
根据卫星地图实测,第一台和第二台储罐间隔约28米,由于受到强风,在热辐射影响下,罐内可燃气体达到自燃点,第二台储罐发生着火爆炸。
(三)第三、四台储油罐着火分析
第二台储罐在持续燃烧近40个小时后坍塌并溢出燃料,形成池火,波及紧邻的另两台储罐并引发爆炸。
根据中国气象科学研究院对多年历史数据的分析,我国的雷电活动主要发生在5月至9月,以5月至8月最为活跃,其间发生的雷电灾害占全年总量的80%左右。
我国陆地闪电频次日变化总体呈现单峰单谷的特征,最大峰值一般出现在下午至傍晚,海洋区域的闪电活动多集中在下午和凌晨。此外,从全国闪电密度分布来看,华南、云贵川渝地区是我国闪电密度高值区,尤其是广东省和海南省,华北、华东次之,西北地区为最低值区。
研究数据表明,对于局地环境来说,雷电“青睐”相对于周围环境更为高耸的物体,比如高塔、高压输电线塔、风力发电机、大树、天线、接闪器(避雷针)等。中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室副主任吕伟涛建议,对雷电敏感的危化企业在选址和建设之前需先咨询当地气象部门,开展雷击风险评估,尽量选择雷击风险相对低的区域开建,并严格按照防雷规范选择相应的雷电防护设计方案。
由于雷电具有高电压、大电流、强电磁辐射等特征,致灾性非常强。因此,对于危化企业来说,小小的火花放电就可能导致严重的灾害事故。例如,危化行业区域以罐区、装卸区、码头区域为主,主要部位以自动化仪表如可燃气体报警器、机柜间(内)信号系统仪表等为主,雷电可能影响其生产运行、监控失效、动力失效等。可见,雷电对危化企业的影响是全方位的。
专家建议
雷电灾害很大程度上可以采取防御措施!
● 定期做好企业园区、厂区雷电防护设施的安全检测,确保防雷设施的有效性。
● 排查储罐防雷设施缺陷问题,提升储罐防雷能力。
一是提升储罐区雷电预警与雷电防护能力,在罐区配置雷电预警系统,外浮顶储罐导向柱增设绝缘装置。
二是排查储罐防雷防静电隐患,评估设有避雷针的储罐的雷击闪爆风险,检查罐顶中央通气孔和呼吸阀是否设有阻火设施,排查罐体与浮顶的接地、量油口和自动通气孔等附件的等电位连接等情况。
● 遇雷雨天,原则上要避免进油和出油作业,若生产要求不能中断操作,应降低流速并加强监护。
● 大型危化企业工作人员在户外作业时应关注天气变化,及时接收雷电安全风险预警信息,做好人员和设备安全防护。如遇雷雨天气,应立刻停止户外作业,尽快到附近有防雷措施的建筑内躲避。若周围比较空旷,则建议采用双脚并拢、下蹲等姿势,并避免靠近高大的物体,比如大树、雕像、广告牌等,尽量降低被雷击的风险。
● 推进铝穹顶抗雷技术攻关,解决铝穹顶雷击问题。
铝穹顶具有永久性耐蚀、高度轻量化等特点,目前在国外大部分地区有着广泛的应用。根据此次事故暴露出来的问题,重点研究铝穹顶抗雷技术,如研发具有抵抗 150kA 直击雷的复合铝蒙皮材料。深入分析国外铝穹顶储罐事故案例和标准规范,从设计、安装、运行和维护等方面系统开展抗雷型铝穹顶技术攻关,形成成套技术及装备,并有条件时进行应用。
附:铝穹顶技术应用现状
大型外浮顶储罐是常用的原油储存设施,直径一般为60米-100米,容积最大可达15万立方米。大型浮顶储罐浮盘面积大,太阳直射浮盘上表面与罐内壁挂油,容易造成VOCs大量排放;外浮顶储罐的雷击密封圈火灾事故占大型储罐事故30%以上;另外,暴雨、暴雪台风等易导致浮盘沉没及密封损坏、中央排水管泄漏等事故都会造成大型油气储存的巨大损失。一旦加上顶盖,以上事故皆迎刃而解。但是储罐直径越大,钢拱顶重量越重,对罐壁和罐基础影响大,因此当储罐直径大于60米时,钢拱顶难以应用在大型外浮顶储罐上。针对以上问题,美国等西方国家一般采用加装铝穹顶。
钢拱顶每5年做一次外防腐、每8年做一次内防腐,铝穹顶可实现免维护,节约日常维护和检维修费用,综合费用占优势,避免钢顶巡检、维修事故的发生,无需储罐停运检修。
(一)国外应用现状
从 20 世纪 50 年代,国外在石油化工储运系统已开始大量使用铝穹顶,在荷兰鹿特丹港、新加坡布星岛、美国洛杉矶和休斯顿等地区炼油厂和油品罐区,铝穹顶结构储罐随处可见,针对铝 穹顶技术形成了相关标准规范(API 650《Welded Tanks for Oil Storage》附录 G)。国外大多采取“全液面接触式浮盘及高效密封”型式来控制罐内可燃气体浓度,通过减少可燃气体来减少雷击起火风险,铝穹顶没有任何防雷措施。另有一些国家和地区在铝穹顶上加装避雷针或接闪装置。
(二)国内应用现状
考虑到铝穹顶自重轻、耐腐蚀、免维护等特点,国内部分企业也采用了铝穹顶形式,如惠州中海壳牌 5 台 10 万立方米储罐(石脑油)、海南国投孚宝3 台 5 万立方米储罐(成品油)、大连港 3台2万立方米储罐(成品油)、大连港 11 台1万立方米 储罐(成品油)等。大部分储罐都没有防雷设施。