儲油罐火災(zāi)爆炸故障樹分析

盛耀祖，唐 峰，吳萍萍

(中國石化江蘇油田分公司采油二廠，江蘇金湖 211600)

儲油罐火災(zāi)爆炸故障樹分析

盛耀祖，唐 峰，吳萍萍

(中國石化江蘇油田分公司采油二廠，江蘇金湖211600)

通過故障樹分析，對引發(fā)儲油罐火災(zāi)爆炸事故的基本原因進行了定量分析，算出基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)并排序，提出了對策措施。

儲油罐 故障樹分析 火災(zāi)爆炸

近年來，石油石化行業(yè)曾發(fā)生多起重特大爆炸事故，其中涉及到的原油存儲、集輸、分離、裝卸等重要環(huán)節(jié)，都有不少火災(zāi)爆炸的案例，因此有必要對儲油罐進行風(fēng)險分析。

本文淺析了儲油罐火災(zāi)爆炸的成因和條件，建立了事故模型。通過對辨識的隱患進行分析、排序，從而抓住儲油罐防火防爆工作的重點，并針對性地提出了對策措施防止事故發(fā)生。

1 故障樹分析

故障樹分析是從要分析的頂上事件開始，層層分析原因，直到找出引發(fā)事故的基本事件為止。故障樹分析法的優(yōu)點：①故障樹分析能找出潛在的危險因素；②能形象地表示出事故和基本原因之間的邏輯關(guān)系；③頂上事件可以是已發(fā)生的事故，也可以是假想的事故,通過分析找出原因，采取對策加以控制；④能確定各種危險因素對事故的影響，計算出頂上事件發(fā)生的概率，并可定量說明危險因素的重要度。

2 建立儲油罐火災(zāi)爆炸故障樹圖

儲油罐發(fā)生火災(zāi)爆炸的原因是原油泄漏聚集達到爆炸極限，并被火源點燃。針對火源和可燃物兩個中間事件，層層分析原因，繪制原油站庫火災(zāi)爆炸故障樹(圖1)。

3 火災(zāi)爆炸故障樹分析

3.1 定性分析

3.1.1最小割集

采用布爾代數(shù)法進行計算，得到最小割集數(shù)量為290個，說明引起儲油罐火災(zāi)爆炸的途徑很多。

3.1.2最小徑集

為便于分析，將故障樹轉(zhuǎn)換成成功樹后求最小徑集，得到最小徑集數(shù)量為11個，分別為：

P1={C1}

P2={X2,X3,…,X17,X18,X19,X23,X24,X25}

P3={X28,X29,X30,X31,X32}

P4={X2,X3,…,X11,X12,X13,X20,X21,X23,X24,X25}

圖1 儲油罐火災(zāi)爆炸故障樹X2-違章動火;X3-攜帶火種;X4-車輛未安裝防火帽;X5附近居民燃放煙花;X6-站內(nèi)吸煙;X7-人為縱火;X8-線路短路或老化;X9-使用非防爆電器;X10-電器接觸不良;X11-使用非防爆工具;X12-穿釘子鞋工作;X13-操作時金屬設(shè)備碰撞;X14-外輸油速過快;X15-量油下尺過快;X16-卸油速度過快;X17-使用化纖材料擦拭設(shè)備;X18-液面波動;X19-進油撞擊罐壁;X20-接地電阻過大;X21-接地?fù)p壞;X22-未觸摸靜電釋放球;X23-未穿工作服;X24-搔頭發(fā);X25-雷擊;X26-未裝避雷設(shè)施;X27-避雷設(shè)施損壞;X28-管線腐蝕;X29-儲罐腐蝕;X30-管線腐蝕;X31-漫灌;X32-罐頂量油孔未關(guān)閉;X33-建筑物遮擋;X34-天氣影響

P5={X2,X3,…,X17,X18,X19,X22,X25}

P6={X2,X3,…,X11,X12,X13,X20,X21,X22,X25}

P7={X2,X3,…,X17,X18,X19,X20,X23,X24,X26,X27}

P8={X2,X3,…,X11,X12,X13,X20,X21,X23,X24,X26,X27}

P9={X2,X3,…,X17,X18,X19,X20,X22,X26,X27}

P10={X2,X3,…,X11,X12,X13,X20,X21,X22,X26,X27}

P11={X33,X34}

這11個徑集表示，只要達到任何一個最小徑集的要求，火災(zāi)爆炸就不會發(fā)生。

3.2 定量分析

3.2.1結(jié)構(gòu)重要度計算

在不考慮各基本事件發(fā)生概率的情況下，通過公式計算得到各基本事件重要度排序為：

Iφ(C1)>Iφ(X33)=Iφ(X34)>Iφ(X28)=Iφ(X29)=Iφ(X30)=Iφ(X31)=Iφ(X32)>Iφ(X2)=Iφ(X3)=Iφ(X4)=Iφ(X5)=Iφ(X6)=Iφ(X7)=Iφ(X8)=Iφ(X9)=Iφ(X10)=Iφ(X11)=Iφ(X12)=Iφ(X13)>Iφ(X20)>Iφ(X21)>Iφ(X25)>Iφ(X22)>Iφ(X23)=Iφ(X24)>Iφ(X26)=Iφ(X27)>Iφ(X14)=Iφ(X15)=Iφ(X16)=Iφ(X17)=Iφ(X18)=Iφ(X19)

3.2.2結(jié)果分析

由以上順序可知，即條件“達到爆炸極限”重要度系數(shù)為1；第二是導(dǎo)致“通風(fēng)不良”的各種原因，如“建筑物遮擋”、“天氣影響”等基本事件，結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)為0.5；第三是導(dǎo)致“油氣泄漏”的各種原因，如“儲罐腐蝕”、“漫罐”、“管線腐蝕”等，結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)為0.062 5；第四是導(dǎo)致“明火”、“電火花”、“摩擦、撞擊火花”的各種原因，如“違章動火”、“使用非防爆工具”，其結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)為7.22×10-5；最后是導(dǎo)致靜電及雷擊火花的各種原因，其結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)排在最后。

4 安全對策措施

a)達到爆炸極限的結(jié)構(gòu)重要系數(shù)最大，必須采取針對性的安全預(yù)防措施。主要包括：①根據(jù)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范要求，在原油儲罐的防火堤、工藝閥組、地坑及排污溝及可能積聚比重大于空氣的可燃?xì)怏w或有毒氣體的區(qū)域，均設(shè)置可燃?xì)怏w報警儀，一旦出現(xiàn)濃度超標(biāo)，立即鳴警提示，員工立即采取相應(yīng)的應(yīng)急措施；②加強儲油罐設(shè)備設(shè)施的巡回檢查，并配備便攜式四合一氣體檢測儀器，要求當(dāng)班人員巡回檢查時隨身攜帶，尤其是在上罐量油操作時，必須進行氣體檢測。

b)通風(fēng)不良是產(chǎn)生儲油罐油氣聚集的重要原因之一，而建筑物遮擋又是重要因素。主要應(yīng)對措施為：①目前儲油罐區(qū)周圍采用磚砌實體圍墻，高度均在2.5 m左右，可在相應(yīng)的間隔范圍內(nèi)設(shè)置透氣孔，防止發(fā)生油氣泄漏聚集；②在檢維修作業(yè)等油氣集中操作地點采取負(fù)壓操作或局部通風(fēng)措施，為切實做好防止油氣聚集工作，所設(shè)置的機械通風(fēng)設(shè)備與可燃?xì)怏w濃度自動檢測報警系統(tǒng)聯(lián)動，并設(shè)置遠(yuǎn)程與油氣聚集點手動啟動裝置。

c)防止油氣泄漏也是儲油罐區(qū)的重點工作之一。主要應(yīng)對措施為：①原油儲罐、管線腐蝕穿孔是當(dāng)前面臨的一項重大生產(chǎn)難題，尤其是儲油罐的罐底極易腐蝕，可以采取藥劑防腐技術(shù)、涂層防腐技術(shù)、電化學(xué)保護技術(shù)等積極應(yīng)對，同時需落實罐體周期檢測、壓力管道檢測和閥組儀控的檢查保養(yǎng)；②針對漫罐這一影響因素，在每座儲油罐上安裝高低液位報警儀，實時監(jiān)控液面高度，只要高出警戒位置，就立即鳴警提示，并設(shè)置自動聯(lián)鎖切斷進油裝置，確保不發(fā)生漫罐等油氣泄漏事故。

d)針對產(chǎn)生“火源”的各種原因，可以采取以下措施：①繼續(xù)深化“七想七不干”、“我為安全作診斷”等主題活動，加強作業(yè)環(huán)節(jié)安全監(jiān)管，嚴(yán)格執(zhí)行動火審批程序，用火作業(yè)前，必須對作業(yè)過程中存在的危害因素運用JSA等方法進行風(fēng)險分析，劃定作業(yè)范圍，認(rèn)真清洗、通風(fēng)、置換，再檢測可燃?xì)怏w濃度，并制定相應(yīng)的作業(yè)程序及安全措施；②中國石化正推行關(guān)鍵裝置和要害部位風(fēng)險全方位監(jiān)控、高風(fēng)險作業(yè)全程監(jiān)控等舉措，可在站庫門口、罐區(qū)、視野盲角等區(qū)域安裝防爆攝像頭，時刻監(jiān)控站內(nèi)情況，及時阻止未穿工作服員工進入罐區(qū)，杜絕使用非防爆工具及違章動火作業(yè)，杜絕施工作業(yè)不符合安全規(guī)定等現(xiàn)象。

e)針對靜電和雷擊產(chǎn)生火花的原因，可以采取下列措施：①靜電接地和跨接是消除靜電較為有效的措施，如在罐底安裝接地線，呼吸閥等法蘭連接跨接線，這樣既可以將靜電導(dǎo)走，同時也可以人為地使設(shè)備設(shè)施形成等電位體；②加強員工的安全教育，通過風(fēng)險辨識，操作規(guī)程培訓(xùn)等方式，讓員工合理地控制收發(fā)油速度，向油罐、油罐車裝油時，輸油管必須插入油面以下或接近罐底，另外，通過培訓(xùn)讓員工認(rèn)識到“危險”就在身邊，必須時刻注意安全，增強自身的安全意識；③工廠屬于多雷區(qū)，采取安裝引雷裝置、消雷器、等電位接地、切斷通路等方式防止雷擊火花的產(chǎn)生。

5 結(jié)語

石油儲罐大型化在一定程度上增加了油庫的危險性，若儲油罐安全隱患辨識不徹底，就會釀成重大事故的風(fēng)險。本文通過故障樹分析，分析了產(chǎn)生火災(zāi)爆炸的基本原因，其重要度依次為達到爆炸極限、通風(fēng)不良、管線及儲罐腐蝕、違章動火等。通過計算比較,明確了以后安全工作重點防范范圍，有助于進一步保障工廠的安全生產(chǎn)。

[1] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局. 安全評價[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：477-517.

[2] 王磊，李志憲. 油氣火災(zāi)爆炸事故評價及防范措施[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2003，13(12)：68-70.

[3] 張琳，羅小武，江武英，等. 油庫安全的事故樹分析法[J].石油工程建設(shè)，2006，32(3)：11-14.

[4] GB50074-2014 石油庫設(shè)計規(guī)范[S].

FaultTreeAnalysisofOilTankFireExplosion

Sheng Yaozu，Tang Feng，Wu Pingping

(SINOPEC Jiangsu Oilfield Company the 2ndOil Production Plant, Jiangsu, Jinhu 211600)

The storage tank has a large number of flammable and explosive oil gas, and any accident consequences could be disastrous and unbearable. Through fault tree analysis, the basic causes of fire and explosion accidents of oil storage tanks were analyzed quantitatively, the structure importance coefficient of the basic events was calculated and sorted, and the countermeasures were put forward in this paper.

oil tank; fault tree analysis; fire explosion

2016-02-17

盛耀祖，助理工程師，2012年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院安全工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事安全管理工作。