查看: 3485|回复: 12

某炼油厂125#原油罐火灾事故（雷击）

190 主题	0 好友	8264 积分

安评大学一年级

Rank: 6 Rank: 6

贡献: 0 个
金币: 7264 个
在线时间: 100 小时
帖子: 666

发消息

电梯直达

1^#

发表于 2010-4-25 19:17:53 |只看该作者 |倒序浏览

原创安全评价常用资料下载：www.51anping.com

1、事故简介

1995年 8月 3日 ,当地刮西北风、下雨 ,10: 15左右，某炼油厂北山罐区上空突然一声雷响和闪电，接着 125# 原油罐着火。油罐附近的作业人员，发现闪电和着火后迅速报警 (工业监控电视亦得到信号 )。由于扑救及时，大火很快熄灭。只有密封圈两处被烧毁 (约占总长的1 / 5)。

2、油罐防雷设施简介

125# 原油罐是20000m3
浮顶罐 ,罐高16.1 m、直径 40.63m，罐壁有 4个可卡式接地引出线，接地极按环形连接设计，接地电阻 <10 Ω。浮顶厚度 >6mm,有 2根 25mm2 导静电线与罐壁连接。油罐四周设有 4座独立避雷针，高度为35m。整体设计基本符合 GB50057- 94《建筑物防雷设计规范》、和GB15599- 1995《石油与石油设施雷电安全规范》的要求。

3、罐雷击着火原因分析

1）电磁感应与反击几率分析

油罐本体防雷接地性能良好。 125# 罐接地电阻复测结果：4个接地引出线接地电阻分别为：0.8Ω、0.8Ω、0.9Ω、0.9Ω；4个断接卡接触电阻分别为：0.052Ω、0.047Ω、0.036Ω、0.045Ω；2个导静电线的接地电阻分别为：0.041 Ω+0.0417Ω和0.041Ω+0.0431 Ω。以下分别分析可能存在的放电几率。

(1)浮盘与罐壁间的电位差：按最大雷电流(200kA)计算 ,导静电线两端引起的接触电位Ur：

100kA·(0.041 +0.0417)Ω=8.27kV

100kA·(0.041+0.0431 )Ω=8.41kV

导静电线在密封圈开口处可能产生的最大感应电压 UL约为 14kV(浮盘位置在 9/ 1 0罐高处 ,感应间距 s=0 . 2 5m)。由计算可知 ,综合电位差 U约为 16kV。浮盘与罐壁间隙约为 250mm,两端产生飞弧电压约为:500 kV/m× 0.2 m=100 kV。由于浮盘与罐壁间最大接触电位差远小于两者间隙产生火花放电的电位值 ,所以不会形成引燃性的飞弧放电。

(2)体外来引入线 ,包括输油管线、仪表穿管线等与罐体等电位连接良好 ,罐体周围也没有可以产生电磁感应或地电位反击的其它构筑物。因此 ,基本上可以排除产生二次雷击的可能。

2) 直击雷保护分析

125# 罐有4个独立避雷针的布置位置和保护范围。按 30m半径滚球法分析,油罐南侧的 39#、40#避雷针对125# 罐没有任何保护作用;东北侧 43# 避雷针(距罐壁直线距离为26m)在125# 罐顶只有20m2
多的保护范围,西北侧45#避雷针 (距罐壁直线距离为13.7m)在罐顶也只有325m2
的保护范围,约占浮顶面积(1256m2 )的1/4。如果按英国BS6651 - 1992《构筑物避雷的实用规程》A.5推荐意见分析,即“带爆炸性的或高度可燃的内容物的建筑物”,宜采用20m滚球半径分析,则45#避雷针在罐顶只有 87m2 的保护范围,仅为浮顶面积的1/16.6。可见该油罐对低云层小电荷云团 (30m半径滚球的雷电流 <10kA)的直击雷保护能力较弱。外浮顶接闪面积大 ,且上部结构复杂 (包括护栏、扶梯等金属构件 ),容易吸引雷电先导波。因此“8.3”着火事故极有可能是雷电流闪击浮顶并引燃盘上油气而产生的 (125#事故时采用单层密封,密封效果较差 )。

3）地形分析

此炼油厂处于丘陵环抱地区,东南面临大海。厂区内尖端构筑物如塔器、烟筒、避雷针、生产装置等较多 (约70～80个 ),空气污染也较严重 ,属于易引雷地区。北山罐区地势相对较高(比厂区高10m多 ), 125# 罐又处于罐区西北角,如果西北向有雷云飘来,该罐可能是罐区最先吸引雷云并产生先导波的建筑物。也就是说,当刮西北风时该罐是雷击最危险的油罐。

4、防范措施

125#原油罐遭雷击的主要原因是原油罐直径大,现场保护设施 (包括罐上避雷针、独立避雷针、消雷塔 )在保护范围的设计上有漏洞,不能有效地防止低云层小电荷云团的直击雷。防止油罐遭直击雷起火一般可从接闪防护和气体防护两个方面考虑。如果浮盘气密性良好,可以允许浮盘接闪雷电流 ;如果浮盘气密性不好,通常不允许浮盘接闪雷电流 ,或采取其他保护措施。具体对策可以有以下几个方案 :

(1) 浮顶采用双层密封方式。现有单层密封的气密性能较差 ,在浮盘上方容易积聚泄漏油气,油气层是雷电流闪击传燃和燃烧的主要媒介。调查表明 ,双层密封具有良好的密封效果,在投资许可条件下 ,应列为优先选择方案。

(2) 建立雷击报警和惰性气体随机保护系统。雷电云层接近地面和闪击前夕,大地电场有一个明显的变化过程。通常,雷击天的大地电场约在1 kV/ m左右,如发生雷电闪击,闪击前电场可增加到 4～6kV/ m(负闪 )或 2.5～10kV/ m(正闪 )。产生先导波和迎击脉冲的初始电场多为10～15kV/ m。依据这一规律,在罐体周围可设电场自动监控系统 :当一次仪表接受到预警信号后,自动启动浮盘围堰内的 CO2 喷出机构,实现气体保护。另外也可在浮盘上安装可燃气体探头来启动惰性气体保护系统。

(3) 罐顶敷设防直击雷避雷线。大型油罐浮顶面积大,罐上增设的避雷针的高度一般为 5～7m,难以保护 20000m3 以上油罐浮顶接闪雷击。如进一步提高避雷针高度,将给固定结构带来一定困难。但若在罐上一定高度敷设水平方向的避雷线,则可以有效地防止浮盘接闪雷电流。该方案简单易行,便于推广和维护。现代雷电现象表明,任何避雷措施的可靠性都不能达到百分之百,防护措施的选择应根据保护对象的危险度和资金能力来考虑,并且应根据各种现场情况,有重点地采取综合治理,以减少事故发生的概率。