安全工程師輔導:大型油罐安全分析對策與措施(一)

　　摘要：大型儲罐有節(jié)省鋼材、占地少、投資省、便于操作、管理等優(yōu)點。發(fā)達國家建造、使用大型儲罐已有近30年歷史，而我國尚處于起步階段。影響大型儲罐安全運營的因素很多,一旦發(fā)生事故，就可能引發(fā)重大事故，損失將十分慘重。因此，迫切需要及時總結(jié)經(jīng)驗，提出改進措施。我們對其中的主要安全問題進行分析，并提出對策，為工程設(shè)計提供參考。 $lesson$

　　關(guān)鍵詞：油罐安全分析改進措施

　　一、大型原油儲罐工程危險性分析

　　1原油危險性分析

　　原油為甲B類易燃液體，具有易燃性;爆炸極限范圍較窄，但數(shù)值較低，具有一定的爆炸危險性，同時原油的易沸溢性，應在救火工作時引起特別重視。

　　2火災爆炸事故原因分析

　　原油的特性決定了火災爆炸危險性是大型原油儲罐最主要也是最重要的危險因素。發(fā)生著火事故的三個必要條件為:著火源、可燃物和空氣。

　　著火源的問題主要是通過加強管理來解決，可燃物泄漏問題則必須在儲罐設(shè)計過程中加以預防和控制。

　　泄漏的原油暴露在空氣中，即構(gòu)成可燃物。原油泄漏，在儲運中發(fā)生較為頻繁，主要有冒罐跑油，脫水跑油，設(shè)備、管線、閥件損壞跑油，以及密封不良造成油氣揮發(fā)，另外還存在著罐底開焊破裂、浮盤沉底等特大型泄漏事故的可能性。

　　腐蝕是發(fā)生泄漏的重要因素之一。國內(nèi)外曾發(fā)生多起因油罐底部腐蝕造成的漏油事故。對原油儲罐內(nèi)腐蝕情況初步調(diào)查的結(jié)果表明，罐底腐蝕情況嚴重，大多為潰瘍狀的坑點腐蝕,主要發(fā)生在焊接熱影響區(qū)、凹陷及變形處，罐頂腐蝕次之，為伴有孔蝕的不均勻全面腐蝕，罐壁腐蝕較輕，為均勻點蝕，主要發(fā)生在油水界面，油與空氣界面處。相對而言，儲罐底部的外腐蝕更為嚴重，主要發(fā)生在邊緣板與環(huán)梁基礎(chǔ)接觸的一面。

　　浮盤沉底事故是浮頂油罐生產(chǎn)作業(yè)時非常忌諱的嚴重惡性設(shè)備事故之一。該類事故的發(fā)生，一方面反映了設(shè)計、施工、管理等方面的嚴重缺陷，另一方面又將造成大量原油泄漏，嚴重影響生產(chǎn)、污染環(huán)境并構(gòu)成火災隱患。

　　二、油罐罐頂失穩(wěn)分析浮頂油罐是大型儲備庫最重要的設(shè)備。

　　隨著油庫擴容的要求，多年來國內(nèi)外的浮頂卡阻沉頂事故多次發(fā)生，造成巨大經(jīng)濟損失，成為急待解決的課題。根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗，通過剖析國內(nèi)外浮頂油罐結(jié)構(gòu)，提出了避免浮頂卡阻沉頂事故的措施。

　　1浮頂載荷分析

　　浮頂油罐的浮頂(圖1)所受載荷較為復雜，除介質(zhì)引起的浮力外，還有風、雨、操作條件、自身結(jié)構(gòu)，尤其是導向管(或?qū)в凸?及導向筒的結(jié)構(gòu)對浮頂傾斜時是否卡阻影響頗大，現(xiàn)就各主要因素對浮頂?shù)挠绊懛质鲇谙隆?/P>

　　取決于浮頂及附件質(zhì)量、刮蠟板、密封機構(gòu)對罐壁摩擦力的大小及方向以及導向筒對導向管、量油管摩擦力的大小及方向。但當隔艙破壞漏油、浮頂積水、風力作用及浮頂受導向管(或量油管)卡阻時，其浸沒深度就會發(fā)生深度不同的變化，造成浮頂傾斜。

　　2)風力作用

　　狂風對浮頂產(chǎn)生附加彎矩，并使浮頂向最大風向漂移。當狂風吹過罐上方時，風力線密度發(fā)生變化，并改變方向，與罐頂呈α角俯沖到浮頂上，并在消防擋板擋雨板處受阻最大。俯沖力T可分解成與浮頂垂直的T2(略去浮頂?shù)呐潘露?和平行浮頂?shù)腡1。在俯沖力的尾端，即狂風初始進入地帶，由于風力線突變，根據(jù)空氣動力學原理，將產(chǎn)生一定的真空度，相當對浮頂產(chǎn)生一向上的吸力T3，這樣一來，T2和T3形成了對浮頂中心的傾覆力矩，T1對消防擋板產(chǎn)生一推力，使浮頂向最大風向漂移，并產(chǎn)生對浮頂?shù)膬A覆力矩M，其方向與前一力矩疊加。且風力為忽大忽小的動載荷。

　　3)暴雨沖擊力作用

　　暴雨無風時，對浮頂?shù)臎_擊力是均勻向下的，僅影響浮頂?shù)慕]深度，但當暴雨伴隨狂風時，就會使雨線偏斜。雨線對浮頂?shù)臎_擊力可分解成與浮頂垂直的力及與罐頂平行的力，而其力作用在消防擋板和擋雨板上，由于雨線在風力作用下對浮頂形成一入射角，浮頂左方一部分不受雨線作用，因而造成浮頂偏載，所以對浮頂中心形成傾覆力矩，并與前一力矩疊加。

　　4)不均勻積水對浮頂?shù)淖饔昧?/P>

　　當暴雨使浮頂積水不能從中央排水管排盡時，將造成一定深度的積水，因浮頂傾斜，在最大風力方向一側(cè)積水較深，又產(chǎn)生一與前相同方向的浮頂傾覆力矩。

　　2預防措施

　　1)增加導向管數(shù)量

　　導向管及量油管與最大風向的不同安裝方位，對浮頂?shù)膬A覆矩影響較大。如在最大風向浮頂?shù)膬啥嗽黾?根導向管，則浮頂傾覆就會受阻，使導向管(或量油管)傾覆彎矩減小。對于大型儲罐，由于直徑較大，可適當增加導向管，對任何風向都有較大抗浮頂傾覆能力，其增加的費用遠遠低于浮頂沉沒事故處理造成的經(jīng)濟損失。

　　2)按最大風向兩端布置導向管及量油管

　　當儲罐容量較小時，也可仍按現(xiàn)有浮頂結(jié)構(gòu)僅設(shè)兩根導向管及量油管，但必須按建罐地點實際最大風向兩端布置，且將量油管設(shè)在夏季最大風尾處。這樣，導向管對浮頂反力矩的力臂會成百倍地增加。

　　3)提高導向管(或量油管)剛度

　　導向管及量油管的變形失穩(wěn)主要是剛度不足，為此可將導向管及量油管的直徑及壁厚加大，由現(xiàn)在的下端固結(jié)，上端自由(可軸向移動)改為兩端固結(jié)(或上端固結(jié)，下端可軸向滑動)。有人可能擔心，原來的上端自由是為解決導向管因氣溫變化產(chǎn)生的熱脹冷縮。筆者認為，導向管的工作條件與罐壁相差無幾，因為原油儲罐雖然與大氣溫差較大，但由于罐壁保溫，外露部分又因罐壁結(jié)構(gòu)較薄，故與量油管同一氣溫下的濕度變化較小，這種差異引起的伸縮可由導向管兩端的支架吸收，只要支架設(shè)計合理，不會造成惡性附加應力。

　　4)在浮頂上加設(shè)定位環(huán)

　　現(xiàn)有的浮頂油罐，有的在浮頂下部均布若干個限位塊，其徑向尺寸約為浮頂與罐壁空間的1/2，它在與罐壁接觸時，罐壁對它的反力對浮頂中心產(chǎn)生力矩，使浮頂傾覆，處于最大風向的限位塊產(chǎn)生的傾覆力矩正好與前述傾覆力矩疊加，加劇了浮頂?shù)膬A覆，因而十分不利。如果將其改在浮頂上部，并使其有一定柔性，一方面可使力矩與上相反，減緩浮頂傾覆，另一方面，其柔性可吸收一部分定位塊與罐壁的沖擊能，減緩浮頂在狂風下飄蕩產(chǎn)生的沖擊力，使動載荷系數(shù)降低，不宜使浮頂產(chǎn)生整體失穩(wěn)破壞。

　　5)在浮頂外隔艙上加設(shè)連通管

　　在狂風暴雨時，中央排水管及緊急排水管由于浮頂?shù)膬A斜，已失去了原有的功能，使浮頂上方在最大風向上產(chǎn)生局部大量積水，它是浮頂破壞的重要因素，為此需及時排除。若在浮頂最外一圈夏季最大風向區(qū)域的浮艙上加設(shè)適當數(shù)量的連通管，通過連通管將浮頂上的積水及時排入罐內(nèi)，減少了浮頂積水形成的外載荷，消除了導致浮頂破壞的重要因素。

　　6)設(shè)計封閉式隔艙

　　現(xiàn)有的國內(nèi)外浮頂油罐皆為非封閉式隔艙，每一個隔艙的人孔大都為快開機械聯(lián)接式平板蓋，當在事故條件下，易使雨水或油注入艙內(nèi)，加大浮頂載荷，惡化了沉頂條件。浮艙頂板與浮艙隔板大都為花焊聯(lián)接，若其中一個隔艙有油或水，當液面超過頂板與隔板的花焊焊縫時，就必然產(chǎn)生液體溢艙，同樣惡化了浮頂沉頂條件，倘若油罐的設(shè)計者或建設(shè)單位使浮頂隔板與浮頂?shù)装逍纬苫ê?，那么只要有一個隔艙浸入液體，就會使全部浮船浸入等深的液體中，必然產(chǎn)生浮頂沉沒。

2010年全國注冊安全工程師成績查詢匯總 

2011年安全工程師考試網(wǎng)上輔導招生簡章        2011注冊安全工程師論壇考后交流專區(qū)    

更多信息請訪問：