外浮顶油罐雷击路径打火与防护技术研究

近年来,大型外浮顶油罐屡遭雷击,发生油罐着火事故。从发生着火油罐看,这些油罐均按标准规范采取了油罐接地、浮盘安装接地连线、二次密封板安装了导电片等防雷措施,但仍出现了雷击油罐着火事故。从2009年开始建立大型外浮顶油罐雷电实验装置,并开展了实验研究。根据研究成果,论述了两个方面内容,一是阐述了大型外浮顶油罐遭雷击时的电流路线,电流在运动路径中产生的放电打火现象;二是阐述外浮顶油罐分路与分流技术,消除外浮顶油罐浮盘一二次密封闪络打火现象,避免一二次密封空腔闪爆着火。     

外浮顶油罐雷击起火概率计算

大型外浮顶储罐多次发生雷击起火事故,因此对其安全性做出客观评价,计算雷击起火概率现实意义重大。通过分析雷电对外浮顶油罐的危害方式,利用蒙特卡洛方法结合电气几何模型计算外浮顶油罐年雷击率。分析采用导静电线和可伸缩接地装置(RGA)的防护效果差别。最后计算安装可伸缩接地装置后油罐遭受雷击产生火花放电的年事故率。计算结果表明:年雷击率随着油罐直径和罐壁高度的增大而增加;采用可伸缩接地装置的防护效果明显优于传统导静电线;安装多个可伸缩接地装置可以明显降低产生火花的概率和年事故率。两个RGA就可以将油罐遭受雷击产生火花放电的年事故率降至10~(-5)以下。     

大型浮顶储罐雷击火灾事故机理分析

近年来,大型浮顶储罐多次发生雷击火灾事故,严重影响了石化企业的安全运行.通过对大型浮顶储罐密封结构进行剖析,分析储罐油气泄漏规律及密封设施运行中存在的问题,提出储罐运行中可燃气分布规律.结合储罐雷击形式及火花放电危害的研究,提出了大型浮顶储罐雷击火灾事故机理,认为导静电片、机械密封是雷击火灾的主要点火源,密封设施的失效是造成可燃气积聚的主要原因,并提出防护建议,为大型浮顶储罐防雷击安全运行提供了一定的指导意义.     

浮顶油罐密封圈防爆机理研究

浮顶油罐一二次密封区间内的油气进入大气后不仅浪费资源,而且污染环境,倘若油罐遭遇雷击,可能会引起爆燃。通过数学建模对油气在密封空间内的分布进行了分析,得出简易公式;同时在实验室建立了浮顶罐模型,对密封空间内的油气进行检测,两者结果类似。在理论的基础上,提出一种新型的浮顶油罐密封圈防爆方式,与传统方式相比,既安全环保,又可带来一定的经济效益。     

大型浮顶油罐新型灭火系统设计

针对大型浮顶油罐浮盘边缘式泡沫灭火系统存在的缺陷,设计了一种新型灭火系统。采用氮气加水雾代替传统的泡沫灭火,节约了成本;在现有的支管喷嘴上作了改进,使灭火效率得到了提高。从新型系统设计流程进行了介绍分析,对供给强度、流量和压强进行了计算说明。     

钢质大型浮顶油罐防雷设计与施工工艺研究

通过对钢质浮顶油罐雷电防护技术和施工工艺的研究,分析了钢质大型浮顶油罐的防雷技术措施;针对相关国家规范只有条文规定而无相应施工图集的问题,给出了相应的防雷施工工艺图,以供油库防雷设计和施工管理人员参考。     

大型浮顶油罐新型灭火系统设计北大核心

针对大型浮顶油罐浮盘边缘式泡沫灭火系统存在的缺陷,设计了一种新型灭火系统。采用氮气加水雾代替传统的泡沫灭火,节约了成本;在现有的支管喷嘴上作了改进,使灭火效率得到了提高。从新型系统设计流程进行了介绍分析,对供给强度、流量和压强进行了计算说明。     

浮顶油罐密封圈油气分布数值模拟

浮顶油罐一二次密封空间内的油气在雷击作用下可导致起火事故。为研究浮顶油罐一二次密封空间内的油气浓度影响因素,利用CFD方法进行了数值模拟,并建立了浮顶油罐实验模型,检测一二次密封空间内不同位置处的油气体积分数,两者表征的油气浓度情况较吻合;借助该模拟方法进一步分析温度、风速和二次密封泄漏面积对浮顶油罐一二次密封空间内的油气浓度的影响,研究结果表明:①二次密封泄漏面积增加,密封空间内的油气浓度降低。②温度上升,一二次密封空间的油气浓度升高;当风速较高时,温度对油气浓度变化趋势的影响也更大。③风速增加时,空间内的油气分布差异变大,油气浓度最大值变大。     

浮顶储罐弹簧式机械密封装置雷击危险性分析

针对大型浮顶储罐经常采用的弹性机械密封装置进行雷击危险性的理论分析和实验验证,明确此类弹性机械密封在雷击发生时存在的安全隐患,提出了建议措施,为大型浮顶储罐防雷击安全运行提供指导意义。     

浮顶油罐油气惰化防火防爆实验研究

对浮顶油罐的油气空间进行惰化,是一种新的油罐防火防爆方法。向浮顶油罐一、二次密封间的油气空间中加入氮气,可缩小浮顶油罐的一、二次密封之间环形空间油气的爆炸极限的范围。根据这一原理,通过模型实验对大型双重密封型浮顶油罐的油气空间进行了氮气惰化保护实验研究。实验结果表明油气空间内氮气的体积分数会随着氮气通入时间的增长而逐渐升高,油气的体积分数则逐渐降低。氮气通入开始一段时间,环形空间内氮气的体积分数会迅速上升,油气体积分数迅速下降。但随着氮气通入时间的增长,氮气体积分数的上升和油气体积分数的下降速度都会趋于平缓。另外当入口处氮气流量从27Nm3/h变化到54Nm3/h时,为使油气体积分数下降至油气爆炸下限1%所需氮气持续通入的时间也从300分钟左右下降至200分钟左右。     

基于气压监测的外浮顶储罐火灾报警系统研究

目前,外浮顶储罐的火灾报警系统是采用光纤光栅火灾报警系统。但是,考虑到光纤光栅火灾报警运行费用高和存在报警盲目的缺点,研制了基于气压监测的外浮顶储罐火灾报警系统。针对不同型号的感温探头,开展了火灾报警系统火灾报警响应时间和报警温度实验,分析了火焰距离、热熔管管径以及管壁厚度与对火灾报警响应时间和报警温度的影响。实验结果表明:随着火焰距离的增大,报警响应时间增长;相同火焰距离条件下,随着感温热熔管直径的增大,报警响应时间增长,报警温度升高。Φ6热熔管的火灾报警温度为116.8℃,Φ8热熔管的火灾报警温度为129.1℃,Φ10热熔管的火灾报警温度为156.7℃。     

基于火灾场景的大型浮顶储罐区全过程风险防范体系研究

针对大型浮顶罐区火灾事故风险特征,通过对火灾场景辨识及其火灾风险影响因素分析,结合预防初期火灾场景风险要素和消防系统有效性,提出了罐区火灾事故现实风险的评估框架及确定方法。在此基础上,构建了基于火灾场景的全过程风险防范体系,包括库区评估规划、罐体本质安全化设计、库区火灾预防、罐区火灾扑救、园区火灾事故管理等5个方面,并给出相应的对策措施。大型浮顶罐区全过程火灾风险防范是一个持续改进的结构化过程风险管理体系,有助于实现罐区火灾风险的过程安全管理,进而提高仓储型园区的整体消防安全保障能力和风险防控水平。     

浮顶储罐导电片间隙放电危险性研究

储罐在实际运行中,受浮盘的上下移动、机械应力、老化、油污、金属腐蚀等因素的影响,很难确保导电片与罐壁紧密贴合,容易形成微小间隙,在这种情况下遭受雷击易产生间隙放电,出现打火现象.为了分析导电片与储罐罐壁导电片产生间隙放电的危险性,根据Townsend气体放电理论计算了导电片和储罐罐壁间的击穿电压,采用1.2/50μs冲击电压波开展了导电片间隙放电实验,分析了导电片击穿电压与空气间隙距离的关系.结果证明:当导电片和罐壁贴合不良时,导电片和罐壁之间极易产生火花放电;当空气间隙d=0.1cm时,平均空气击穿电压仅为5280V;随着间隙的增大,空气击穿电压也随之增大;导电片间隙放电实验数据与Townsend气体放电理论值吻合.最后,根据以上结论,针对浮顶储罐导电片间隙放电的危险性,提出了改进措施.     

光纤光栅感温火灾报警系统探测器在外浮顶原油罐上敷设间距的研究

光纤光栅感温火灾报警系统在石油化工行业储罐区等易燃易爆场所得到应用,但目前尚没有相关的国家级设计规范,且安徽省和湖北省地方设计规范关于感温探测器敷设间距的要求存在较大差异,有必要开展深入研究。以外浮顶原油罐为例进行研究,获得了差温和定温两种探测方式在两种敷设高度下,其敷设间距与罐径之间的关系表达式,二者呈正相关。研究结果表明,初起阶段火源功率与罐径呈线性关系且火源功率较小,按照地方规范设置敷设间距时,难以对其进行及时探测,应加大敷设密度;差温探测比定温探测方式具有更为快速探测报警优势且可以设置较大的敷设间距。     

不同气源压缩气体泡沫灭浮顶罐密封圈火灾性能比较

为评估不同气源压缩气体泡沫扑救浮顶罐密封圈火灾的有效性,通过足尺灭火试验,研究不同工况下压缩气体泡沫对浮顶罐密封圈火灾的灭火性能以及气源类型、挡雨板遮挡对灭火的影响。结果表明:在泡沫溶液供给强度为5 L/（min·m2）条件下,压缩氮气泡沫和压缩空气泡沫均可快速有效扑灭典型浮顶罐密封圈火灾,且灭火后不发生复燃;密封圈挡雨板对泡沫施加和灭火均有较大影响,不利于快速灭火;无论是否设置挡雨板,压缩氮气泡沫的灭火性能均比压缩空气泡沫略有提升,实际工程中有氮气源的场所建议直接采用已有供氮设备作为气源。研究结果对压缩气体泡沫系统工程设计以及在大型浮顶罐工程中的应用具有重要意义。     

Emissions of volatile hydrocarbons from floating roof tanks and their local dispersion: Considerations for normal operation and in case of damage

This work investigates the release and dispersion of volatile organic hydrocarbons, which may escape from external floating roof tanks (EFRT) during normal operation or in case of damage. The dispersion will be described using CFD simulations in close range of the EFRT where hazardous areas are assigned. The aim of this work is to investigate which events can lead to emissions in dangerous quantities and to estimate the corresponding likelihood with regard to explosion protection. An emission in hazardous amount is present if the lower explosion limit has been exceeded and if the extent of this emission is not too low. It is discussed in particular whether the used zoning of potentially explosive areas is conservative or over-conservative.     

大型原油储罐火灾多米诺效应概率计算模型及应用

随着油品储罐区规模的不断扩大,近年来多储罐火灾事故呈上升趋势。现有的储罐防火间距是在以往事故经验的基础上设定的,通过罐组内的火灾多米诺效应概率计算,可从风险的角度为罐组内储罐防火间距的设定提供理论依据。通过综合考虑火灾环境下受辐射储罐失效时间和着火储罐火灾得到控制时间,确定了罐组内火灾多米诺效应的判定原则,并在火灾得到控制时间模型和储罐失效时间模型的基础上建立了火灾多米诺效应概率计算模型。以2万立外浮顶原油储罐为例进行模拟计算,得出在现行标准给出的防火间距下,发生罐组火灾多米诺效应的概率为3.94×10-8/a-1,属于可接受风险,为罐组内储罐的合理布局提供了理论依据。     

Fuzzy fault tree analysis for fire and explosion of crude oil tanks

Crude oil tank fire and explosion (COTFE) is the most frequent type of accident in petroleum refineries, oil terminals or storage which often results in human fatality, environment pollution and economic loss. In this paper, with fault tree qualitative analysis technique, various potential causes of the COTFE are identified and a COTFE fault tree is constructed. Conventional fault tree quantitative analysis calculates the occurrence probability of the COTFE using exact probability data of the basic events. However, it is often very difficult to obtain corresponding precise data and information in advance due to insufficient data, changing environment or new components. Fuzzy set theory has been proven to be effective on such uncertain problems. Hence, this article investigates a hybrid approach of fuzzy set theory and fault tree analysis to quantify the COTFE fault tree in fuzzy environment and evaluate the COTFE occurrence probability. Further, importance analysis for the COTFE fault tree, including the Fussell–Vesely importance measure of basic events and the cut sets importance measure, is performed to help identifying the weak links of the crude oil tank system that will provide the most cost-effective mitigation. Also, a case study and analysis is provided to testify the proposed method.     

大型原油储罐泄漏隔堤池火灾后果研究

为了研究储罐大孔泄漏后可能产生的隔堤局部面状液池火灾,以10万立方大型原油储罐为例,采用计算流体力学软件FLUENT和火灾模拟软件FDS计算储罐在真实泄漏场景下的液池区域,模拟发生隔堤池火的分布特征及对临罐热辐射影响.研究结果表明:储罐原油泄漏后将在隔堤内形成相对稳定面积的液池,在储罐不同方位处泄漏形成的液池面积与储罐...