浮顶油罐雷电事故防护方案范文

摘要:近年随着国内石油化工行业的不断发展，国内原油和成品油的储存运输能力也日益增大，石油库或石油储备库是储存和转运易燃、易爆油品的固定场所，是协调原油加工和成品油销售供应的重要枢纽。如果石油库或石油储备库发生火灾爆炸事故，事故后果严重性将不可估计。通过多年油库火灾爆炸事故分析结果，雷电是引发事故的最主要原因，因此，如何做好石油库和石油储备库的雷电防护工作，避免和减少火灾爆炸等危险事故的发生概率，是保障国家、企业和员工生命财产安全的重要工作。

关键词:一次密封;二次密封;双盘式浮顶储罐;雷电防护;火灾

2011年国内某港口油品码头公司罐区2座原油储罐密封圈处遭雷电起火，造成直接经济损失261．67万元。事故发生后，为降低储罐再次发生雷电火灾事故的风险可能性，该港口集团立即制定了浮顶油罐雷电防护改造计划，对雷电破坏的储罐进行修复性大修、进一步对其余多座油罐进行雷电防护改造。

1事故原因分析

1．1一次密封选型有误进过对发生事故的罐区的调查，发现该罐区的一次密封大部分采用的机械密封形式。机械密封是一种金属绞架的刚性结构，金属绞架会随着储罐内油品的增加和减少时浮盘的升降而发生转动，另外金属刮板与罐壁产生摩擦，都可能引起火花。同时由于储罐液面上方与油气隔膜形成的环形空间内因油气的挥发而充斥着油气，一旦环形空间内金属绞架的刚性结构由于摩擦产生火花很容易引起油气燃爆的可能性。由于机械密封的安全性存在问题，在中石化754号文中明确指出在雷雨多发区域，一次密封宜采用软密封。

1．2二次密封空间内存在油气双盘式浮顶储罐机械密封由一次密封空腔和二次密封空腔两个密封腔组成。由于储罐的一次密封空腔与储罐油品的液面直接接触，一次密封空腔内部积攒高浓度的可燃气体，同时由于储罐上方装设阻火器的呼吸阀直接与大气相通，不断形成混合气体，随着混合气体浓度的不断增加，可能达到爆炸极限范围。由于目前大型储罐的直径都比较大，一次密封金属密封板与罐壁之间的设计上允许存在空隙，因此油气就会通过间隙进入二次密封空间，进而使二次空腔内逐渐充斥着油气，油气聚集多的区域可能会达到爆炸极限。通过对事故罐区内未发生事故的储罐二次密封空间的爆发性可燃气体检测数据分析，发生事故的2座油罐浮顶与罐壁的密封圈之间有4处着火点，因此通过检测数据可以推断出该2座油罐二次密封空间存在可燃气体且一些部位的浓度已达到爆炸极限范围

1．3储罐周转周期短现场调查发现事故罐区储罐存储介质周转频率高浮船升降频繁，浮船在完全升起前受到冲击较大导致浮船产生不规则变形。这些由于变形导致的缝隙会加剧燃气体浓度的升高。

1．4储罐罐体与浮盘之间没有实现低阻抗连接由于浮船的升降，储罐罐壁与浮盘边缘板短暂时间内的过电压，增加可燃气体被点燃的概率。

2改造方案

2．1更换弹性泡沫密封装置将储罐的一次机械密封装置全部更换为弹性泡沫密封装置。机械一次密封的油气空间较大，其中积聚的油气浓度较高，所以拆除前必须现将防蒸发隔膜逐段开口排放油气，确保施工安全。由于储罐浮顶边缘板不便焊接密封托板，所以弹性泡沫密封的安装应由密封厂家以合理结构方式替代，以保证弹性泡沫密封的安装与正常运行，安装时应利用原有浮顶外侧板螺栓孔尺寸及位置。所有的一次机械密封的拆除、弹性泡沫密封的安装应在储罐较高安全液位下进行，并且都要保证所有部件在不动火条件下拆卸、安装。

2．2更换新型二次密封拆除储罐现有的二次密封装置，更换新的二次密封装置。二次密封的安装应利用浮顶外侧板原有的安装位置。其中二次密封导静电片安装间距不大于3m，导电片与罐壁接触点距二次密封胶板上边缘距离不小于50mm，并在二次密封装置间作等电位连接。一次密封通过与二次密封的共用螺栓形成等电位。

2．3更改运行规程在操作规程上增加浮船未完全升起前的流速不应高于1m/s。2．4增加防雷接地装置目前外浮顶储油罐主要采用伸缩式防雷接地装置，进而实现储罐罐体与浮盘的低阻抗连接，抑制储罐罐壁和浮盘边缘板的短暂时间内的过电压，成数量级的减少可燃气体被点燃的概率。伸缩式防雷接地装置不但可以快速疏导雷击在浮盘和储存介质上的雷电流和束缚电荷，同时伸缩式防雷接地装置通过提供低阻抗通道接地并缩短放电时间常数，把可燃气体中产生火花的可能性降低到下限。其与储罐罐体和浮顶连接的部位应采用无动火、可靠和有效的连接方式，保证可靠的电气通路。每台储罐设置9套装置，以保证连接点沿罐壁周长的间距不大于30m。

3改造后效果

确认储罐密封换型及防雷设施改造完成后，负责改造的设计单位对现场再次进行调研，结果如下:

3．1更换一、二次密封目前软密封主要为浸入液下式安装结构，由橡胶带包裹着弹性囊体底部浸入油品液面以下，不能产生油气空间，消除了油品的气化和蒸发，并且没有燃爆的空间。更换一、二次密封后，极大的降低了油气空间被引燃的几率。

3．2重新制定运营规程、建立雷电灾害天气预案发生事故的港务集团重新制定了更加科学严格的储罐运营规程，并建了雷电等灾害天气的应急预案。提高了运营团队的技能和应急处变能力。

3．3增加伸缩式防雷接地装置每台储罐新增9个伸缩式防雷接地装置，完成储罐罐体与罐内浮盘的低阻抗连接，抑制储罐罐壁与浮盘边缘板短暂时间内的过电压，成数量级的减少可燃气体被点燃的概率。4结论通过本次改造，经过试验和实际运行的验证，合理的解决了浮顶油罐雷电防护改造问题，该技术方案为以后的相关工程设计提供了一个稳定性高，运行可靠，可实施性强的参照标准。同时，为今后解决同类问题的解决提供了思路。

参考文献:

［1］《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》(GB50341-2014)．

［2］《油气储库工程设计》．中国石油大学出版社，290-294．

［3］《石油储罐附件》(SY/T0511．4-2010).

作者：王琦；高思想；赵建；董峻峰 单位：中国石油管道局工程有限公司东北分公司