李玉忠 馬偉平

1. 中海油石化工程有限公司, 山東 青島 266101;2. 國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道有限責(zé)任公司管道科技研究中心, 河北 廊坊 065000

0 前言

20世紀(jì)90年代，中國(guó)開(kāi)始建設(shè)石油戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備庫(kù),截止2020年已建成9個(gè)國(guó)家石油儲(chǔ)備基地,儲(chǔ)油能力3 773×104t。中國(guó)的石油儲(chǔ)備量能力基本達(dá)到國(guó)際能源署設(shè)定的石油儲(chǔ)備量安全標(biāo)準(zhǔn)線90 d,但相對(duì)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,石油儲(chǔ)備及保障能力仍顯不足。2020年中國(guó)原油對(duì)外依存度接近70%,是世界第一大石油凈進(jìn)口國(guó),加快石油儲(chǔ)備庫(kù)建設(shè)對(duì)于國(guó)家能源安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要[1]。石油儲(chǔ)備庫(kù)設(shè)計(jì)建設(shè)呈現(xiàn)大型化趨勢(shì),運(yùn)行管理難度和安全風(fēng)險(xiǎn)不斷增大。近年來(lái)發(fā)生多次儲(chǔ)罐事故,造成重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,例如2006年至2007年分別在儀征油庫(kù)、鎮(zhèn)海國(guó)家石油儲(chǔ)備庫(kù)、金山石化白沙灣油庫(kù)發(fā)生雷擊著火事故[2];2010年大連“7·16”油庫(kù)火災(zāi)爆炸事故,造成1名消防員犧牲,經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2.2億元,約1×104t原油流入渤海灣[3]。本文從石油儲(chǔ)備庫(kù)規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理和安全消防等方面,闡述了國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),提出了加快、完善中國(guó)石油儲(chǔ)備體系建設(shè)的合理化建議,旨在提高中國(guó)石油儲(chǔ)備庫(kù)本質(zhì)安全和保障能力。

1 石油儲(chǔ)備庫(kù)規(guī)劃設(shè)計(jì)

1.1 選址

石油儲(chǔ)備庫(kù)應(yīng)配套建設(shè)便捷的進(jìn)出油輸送和配送系統(tǒng),選址應(yīng)考慮煉化企業(yè)、長(zhǎng)輸管道、輸油末站和消費(fèi)市場(chǎng)等因素,兼具靈活性和可靠性?？紤]海港船舶進(jìn)口優(yōu)越性,中國(guó)石油儲(chǔ)備基地主要布局在沿海和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),如發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng),石油儲(chǔ)備基地首當(dāng)其沖,易成為戰(zhàn)爭(zhēng)或恐怖襲擊目標(biāo)。石油儲(chǔ)備布局應(yīng)有一定梯次,未來(lái)應(yīng)規(guī)劃中西部戰(zhàn)略縱深地區(qū),具備位置隱蔽性,促進(jìn)中西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展,又能規(guī)避戰(zhàn)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)[4]。

近年來(lái)，中國(guó)極端天氣事件頻繁,儲(chǔ)備庫(kù)選址應(yīng)注重防范暴雨和洪水造成的滑坡、滑塌等地質(zhì)災(zāi)害。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)API RP 2001—2012《煉油廠消防規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)APIRP 2001—2012)規(guī)定，煉油廠庫(kù)區(qū)選址應(yīng)考慮颶風(fēng)、洪水和地震等自然災(zāi)害的頻率和嚴(yán)重程度,與居民區(qū)和建筑物的安全距離、設(shè)置緩沖池、未來(lái)改擴(kuò)建的概率。石油儲(chǔ)備油品應(yīng)以原油為主、成品油為輔,成品油揮發(fā)性強(qiáng),造成揮發(fā)損失和質(zhì)量衰減,且爆炸危險(xiǎn)性高。按照國(guó)際慣例,原油與成品油儲(chǔ)存量比例不宜大于9∶1。

1.2 設(shè)計(jì)

儲(chǔ)罐是石油儲(chǔ)備庫(kù)的基礎(chǔ)設(shè)施,大型儲(chǔ)罐具有耗鋼率少、工藝流程簡(jiǎn)單、相對(duì)占地面積和建設(shè)投資成本低等優(yōu)點(diǎn),是石油儲(chǔ)備庫(kù)設(shè)計(jì)建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)外最大儲(chǔ)罐容積是24×104m3,中國(guó)具備最大儲(chǔ)罐容積15×104m3的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行技術(shù)[5],相比10×104m3儲(chǔ)罐,節(jié)省鋼材5%、占地面積7%～22%，但目前10×104m3儲(chǔ)罐仍占主體地位。考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素,石油儲(chǔ)備庫(kù)具備統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)15×104m3儲(chǔ)罐的條件。

未來(lái)應(yīng)研究大型儲(chǔ)罐本質(zhì)安全設(shè)計(jì)技術(shù),建立儲(chǔ)罐本質(zhì)安全的設(shè)計(jì)方法體系?？倛D設(shè)計(jì)是石油儲(chǔ)備庫(kù)工程的基礎(chǔ),基本原則是節(jié)約土地、設(shè)備功能分區(qū)和保證安全間距[6]。國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐控制閥設(shè)計(jì)在防火堤內(nèi)且多為手動(dòng)閥門(mén),火災(zāi)狀態(tài)下人員難以控制。大連“7·16”油庫(kù)火災(zāi)爆炸事故中儲(chǔ)罐控制閥失電,不能手動(dòng)關(guān)閉閥門(mén),導(dǎo)致火災(zāi)蔓延造成災(zāi)難性后果。而加拿大Enbridge公司設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐控制閥位于防火堤外側(cè)且為電動(dòng)閥門(mén)。GB 50351—2014《儲(chǔ)罐區(qū)防火堤設(shè)計(jì)規(guī)范》未強(qiáng)制要求儲(chǔ)罐區(qū)防滲設(shè)計(jì)和具體型式。儲(chǔ)罐發(fā)生油品泄漏,可能滲流導(dǎo)致附近水體環(huán)境污染。調(diào)研中國(guó)僅在少部分地下水環(huán)境敏感地區(qū)采取罐區(qū)防滲設(shè)計(jì)。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Правила—2004《儲(chǔ)罐運(yùn)行技術(shù)規(guī)范》規(guī)定罐區(qū)防滲做法是在地面以下1～1.5 m地基處敷設(shè)有機(jī)聚合物防滲膜,上方填充厚度 150 mm 的碎石,或者填充厚度100 mm的混凝土。

1.3 儲(chǔ)罐安全距離

儲(chǔ)罐安全距離是石油儲(chǔ)備庫(kù)總圖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。中國(guó)儲(chǔ)罐安全距離設(shè)計(jì)等級(jí)偏低,固定式消防系統(tǒng)只能防御密封圈火災(zāi),不能撲救儲(chǔ)罐全面積火災(zāi)。美國(guó)和日本儲(chǔ)罐安全距離較大,以10×104m3儲(chǔ)罐核算,根據(jù)GB 50074—2014《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB 50074)中國(guó)儲(chǔ)罐安全距離是0.4D(32 m),美國(guó)和日本分別是0.5D(40 m)和D(80 m)。確定儲(chǔ)罐安全距離的原則是防止火災(zāi)蔓延、實(shí)施高效滅火,考慮著火儲(chǔ)罐對(duì)周?chē)鷥?chǔ)罐熱輻射影響以及滿足消防車(chē)操作及通過(guò)等。

目前較公認(rèn)觀點(diǎn)是研究?jī)?chǔ)罐池火災(zāi)燃燒模型和火焰熱輻射機(jī)理,文獻(xiàn)[7]研究了儲(chǔ)罐池火災(zāi)模型中液池半徑(池火直徑)、火焰高度、火災(zāi)熱輻射通量、研究對(duì)象遭受的熱輻射強(qiáng)度以及熱輻射傷害半徑等參數(shù)。壓力容器熱輻射損壞閾值標(biāo)準(zhǔn)為:熱輻射強(qiáng)度15 kW/m2,輻射時(shí)間超過(guò)10 min;熱輻射強(qiáng)度37.5 kW/m2,輻射時(shí)間超過(guò)30 min。人員熱輻射傷害準(zhǔn)則是人員嚴(yán)重?zé)齻臒彷椛鋸?qiáng)度為12.5 kW/m2。結(jié)合儲(chǔ)罐設(shè)施損壞和人員傷害的熱輻射強(qiáng)度準(zhǔn)則,確定儲(chǔ)罐安全距離。根據(jù)儲(chǔ)罐池火災(zāi)模型和熱輻射損害判定準(zhǔn)則,文獻(xiàn)[8-9]研究了1×104～10×104m3儲(chǔ)存汽油、柴油和原油的外浮頂罐的安全距離,高于GB 50074規(guī)定的儲(chǔ)罐安全距離;隨著儲(chǔ)罐容積增大,臨界熱輻射強(qiáng)度下的儲(chǔ)罐安全距離和GB 50074規(guī)定的安全距離趨于接近。大型儲(chǔ)罐本質(zhì)安全性更高,中小型儲(chǔ)罐易遭受熱輻射的危害性更大。

1.4 防火堤

防火堤是保障儲(chǔ)罐區(qū)安全運(yùn)行的重要設(shè)施,應(yīng)相應(yīng)提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和安全等級(jí)。2005年英國(guó)Buncefield油庫(kù)事故中混凝土防火堤因大火長(zhǎng)時(shí)間炙烤炸裂坍塌,消防水和油品從防火堤破裂處溢流至Ver河,造成嚴(yán)重環(huán)境污染[10]。防火堤應(yīng)采用密封性能和抗燃燒性能更好的土堤。防火堤設(shè)計(jì)除考慮靜載荷,還應(yīng)考慮儲(chǔ)罐破裂時(shí)大量油品泄放對(duì)防火堤的沖擊載荷。GB 50074規(guī)定儲(chǔ)罐防火堤實(shí)際容量不應(yīng)小于罐組內(nèi)1個(gè)最大儲(chǔ)罐的容量。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NFPA 30—2012《易燃和可燃液體規(guī)范》規(guī)定防火堤應(yīng)滿足罐組內(nèi)1個(gè)最大儲(chǔ)罐容量和撲救最大儲(chǔ)罐火災(zāi)所需的消防水量以及可能降水余量,即防火堤容量是最大儲(chǔ)罐容量的110%,設(shè)計(jì)等級(jí)略高于GB 50074。

2 石油儲(chǔ)備庫(kù)運(yùn)行管理

2.1 石油儲(chǔ)備資源整合

中國(guó)的石油儲(chǔ)備以中國(guó)石化、中國(guó)石油為主,民間石油儲(chǔ)備未充分利用[11]。截至目前,中國(guó)約有8萬(wàn)家民營(yíng)石油企業(yè),儲(chǔ)備能力約2.3×108t,由于缺少油源,油庫(kù)基本處于閑置狀態(tài)。美國(guó)民間儲(chǔ)備占美國(guó)石油儲(chǔ)備量的2/3,日本民間儲(chǔ)備量占比約46%。根據(jù)國(guó)外石油行業(yè)經(jīng)驗(yàn),石油儲(chǔ)備采用政府、機(jī)構(gòu)和民間的混合模式較為合理。中國(guó)應(yīng)建立以國(guó)家戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備為主、機(jī)構(gòu)和民間準(zhǔn)備為補(bǔ)充、資源儲(chǔ)備和商品儲(chǔ)備相結(jié)合的石油儲(chǔ)備模式。

2.2 運(yùn)行機(jī)制

中國(guó)的石油儲(chǔ)備應(yīng)建立石油儲(chǔ)備安全預(yù)警及監(jiān)測(cè)機(jī)制,分析國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)供需、價(jià)格趨勢(shì)、進(jìn)出口情況及可用庫(kù)存量,為石油儲(chǔ)備庫(kù)運(yùn)營(yíng)決策提供依據(jù)。中國(guó)石油儲(chǔ)備庫(kù)的接收、儲(chǔ)存、輪換、投放的條件和流程還不完善,這方面可參考美國(guó)石油儲(chǔ)備投放條件,例如《國(guó)家能源戰(zhàn)略和石油儲(chǔ)備法》中規(guī)定石油儲(chǔ)備的投放類(lèi)型包括全面動(dòng)用、有限動(dòng)用、測(cè)試性動(dòng)用和油庫(kù)輪換四種,并規(guī)定了不同投放形式的觸發(fā)條件、動(dòng)用數(shù)量等[12]。石油儲(chǔ)備庫(kù)應(yīng)保持進(jìn)出動(dòng)態(tài)運(yùn)行,隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長(zhǎng),原油發(fā)生膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和水等重組分沉降,原油保溫所需熱量增加,不利于環(huán)保節(jié)能。

2.3 泄漏檢測(cè)

中國(guó)的石油儲(chǔ)備應(yīng)用有效、高效的儲(chǔ)罐泄漏檢測(cè)技術(shù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏并在未擴(kuò)散前采取控制措施十分必要[13]。傳統(tǒng)泄漏檢測(cè)方法是人工檢尺計(jì)量和無(wú)損檢測(cè),人工檢尺計(jì)量易受人為操作、油品溫度和液面波動(dòng)影響,精度較低,能探測(cè)油品泄漏,不能發(fā)現(xiàn)微小滲漏;無(wú)損檢測(cè)只能在停運(yùn)儲(chǔ)罐或大修儲(chǔ)罐時(shí)進(jìn)行,儲(chǔ)罐完成清洗、通風(fēng)且滿足可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)安全條件。地下水監(jiān)測(cè)井可探測(cè)水中游離態(tài)油品,但受地質(zhì)條件、地下水位限制。新建儲(chǔ)罐在底板下側(cè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)檢漏層,可檢測(cè)長(zhǎng)期聚集的微小滲漏和較大泄漏。新建儲(chǔ)罐還可在基礎(chǔ)內(nèi)斜鉆孔監(jiān)測(cè)油氣濃度,利用光離子化油氣探測(cè)儀VOC PID判斷儲(chǔ)罐是否滲漏。美國(guó)石油學(xué)會(huì)API推薦在新建儲(chǔ)罐底板下安裝預(yù)防泄漏系統(tǒng)(Release Prevention Barrier,RPB),RPB型式包括但不限于罐底板內(nèi)防腐涂層,在罐底板下安裝泄漏報(bào)警管道系統(tǒng),或者設(shè)計(jì)雙層罐底板。

國(guó)外新應(yīng)用的儲(chǔ)罐泄漏檢測(cè)技術(shù)是聲發(fā)射法、感應(yīng)電纜法和電阻探漏法[14]。美國(guó)研發(fā)的大型常壓儲(chǔ)罐底板檢測(cè)專(zhuān)家系統(tǒng)TankPac,用于評(píng)估儲(chǔ)罐腐蝕泄漏情況,確定儲(chǔ)罐檢測(cè)周期。美國(guó)Tyco Thermal Control公司研發(fā)了TraceTek油品泄漏感應(yīng)電纜,還有罐基礎(chǔ)預(yù)埋測(cè)試試片件法及導(dǎo)電性粉末元件監(jiān)測(cè)法、電磁場(chǎng)感應(yīng)技術(shù)和光導(dǎo)纖維監(jiān)測(cè)技術(shù)等。儲(chǔ)罐檢測(cè)發(fā)展方向是在役運(yùn)行儲(chǔ)罐微滲漏高精度檢測(cè)技術(shù),非清罐罐底檢測(cè)機(jī)器人,以及基于飽和掃頻渦流、巨磁效應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)。

3 石油儲(chǔ)備庫(kù)安全消防

3.1 致災(zāi)機(jī)理

中國(guó)已建立石油儲(chǔ)備庫(kù)安全管理體系,但還未開(kāi)展自然災(zāi)害或極端條件下事故致災(zāi)機(jī)理研究[15],例如地基沉降和風(fēng)激震動(dòng)耦合作用下儲(chǔ)罐變形評(píng)價(jià)及災(zāi)變機(jī)理,基于擴(kuò)散后果的大尺度氣云爆炸機(jī)理、儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)爆炸事故次生災(zāi)害衍變機(jī)理,以及儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故反演推理模型等。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

國(guó)外已研發(fā)原油儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件,例如挪威DNV公司研發(fā)的石油石化行業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件Safeti,可模擬進(jìn)出油管線泄漏、斷裂、罐浮頂沉沒(méi)或失效池火災(zāi)和罐體失效全面積火災(zāi)等情形,計(jì)算得到油庫(kù)燃燒性、爆炸性或毒性事故后果及風(fēng)險(xiǎn)分析,評(píng)估新建石油儲(chǔ)備庫(kù)火災(zāi)爆炸事故的影響范圍。

國(guó)內(nèi)在儲(chǔ)罐完整性管理、儲(chǔ)罐區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)方面還存在差距。大型儲(chǔ)罐防火堤內(nèi)池火災(zāi)是主要致災(zāi)類(lèi)型,著火儲(chǔ)罐對(duì)周?chē)鷥?chǔ)罐的熱輻射影響易產(chǎn)生二次事故的多米諾效應(yīng)。文獻(xiàn)[16]建立基于儲(chǔ)罐池火災(zāi)的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,包括事故識(shí)別、事故后果、風(fēng)險(xiǎn)排序、個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和安全距離等步驟,核心技術(shù)是基于多米諾效應(yīng)的儲(chǔ)罐之間相互影響的損害矩陣概率模型。以10×104m3儲(chǔ)罐為例,分析了儲(chǔ)罐池火災(zāi)事故概率和后果,考慮多米諾效應(yīng)后,罐區(qū)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線外延,儲(chǔ)罐池火災(zāi)事故概率顯著提高,近鄰著火儲(chǔ)罐區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)水平提高一個(gè)等級(jí)(由1×10-7/a提高到1×10-6/a)。

3.3 消防技術(shù)

隨著石油儲(chǔ)備庫(kù)建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大,儲(chǔ)罐消防系統(tǒng)應(yīng)采用更高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)大型油庫(kù)存在消防水供給強(qiáng)度低、缺少大功率移動(dòng)式消防設(shè)備的問(wèn)題[17]。GB 50074規(guī)定著火的浮頂罐固定式冷卻水供給強(qiáng)度應(yīng)大于2.0 L/(min·m2),消防冷卻水最小供給時(shí)間大于9 h。大連“7·16”油庫(kù)火災(zāi)爆炸事故核算實(shí)際儲(chǔ)罐滅火及冷卻消耗的消防冷卻水供給強(qiáng)度為4.3 L/(min·m2),略高于GB 50074規(guī)定值。美國(guó)API RP 2001—2012規(guī)定易燃液體和氣體工藝區(qū)消防冷卻水供給強(qiáng)度為8.2～12.3 L/(min·m2)。文獻(xiàn)[18]分析了浮頂罐固定式消防系統(tǒng)存在的問(wèn)題:泡沫噴射口/導(dǎo)流板設(shè)計(jì)缺陷,泡沫易被大風(fēng)吹散及損耗;泡沫充滿密封圈需要約10 min,可能錯(cuò)過(guò)火災(zāi)初期最佳滅火時(shí)機(jī);罐頂泡沫滅火系統(tǒng)存在噴射盲區(qū);移動(dòng)消防只能投射局部區(qū)域等。

近年來(lái)，國(guó)外研制Cfitm、Tank Guard、Sef等儲(chǔ)罐頂部自動(dòng)滅火裝置,海灣地區(qū)廣泛應(yīng)用FoamFatale TM系統(tǒng)[19],無(wú)需消防水管道、泵機(jī)系統(tǒng)及人員參與,泡沫預(yù)制后儲(chǔ)存在高壓臥式罐中,探測(cè)火災(zāi)信號(hào)后5～10 s自動(dòng)觸發(fā),通過(guò)噴射口向罐體中心區(qū)域全輻射狀噴射,泡沫流動(dòng)性極佳、迅速擴(kuò)散在液面上形成覆蓋層,隔離氧氣同時(shí)冷卻罐壁。該系統(tǒng)瞬時(shí)的泡沫供給強(qiáng)度高達(dá)30 L/(min·m2),滅火時(shí)間最長(zhǎng)不超過(guò)120 s,FoamFatale TM系統(tǒng)滅火試驗(yàn)見(jiàn)圖1。儲(chǔ)罐自動(dòng)消防技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)泡沫滅火系統(tǒng),具有低耗、高效、環(huán)保、可靠性高、無(wú)需人員參與和不影響儲(chǔ)罐正常運(yùn)行等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)油庫(kù)還未大規(guī)模應(yīng)用案例,應(yīng)開(kāi)展自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)試驗(yàn)和應(yīng)用研究。

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儲(chǔ)罐如發(fā)生全面積火災(zāi),泡沫滅火系統(tǒng)不能應(yīng)對(duì)。國(guó)外已開(kāi)展大型儲(chǔ)罐全面積火災(zāi)撲救試驗(yàn)及應(yīng)用研究,應(yīng)用移動(dòng)式大功率泡沫炮,泡沫液供給速率大于4×104L/min。日本法規(guī)規(guī)定直徑超過(guò)35 m的大型儲(chǔ)罐必須配置大功率泡沫炮,單臺(tái)泡沫炮投射能力大于1×104L/min,持續(xù)投射時(shí)間大于2 h。美國(guó)應(yīng)用巨型泡沫炮成功撲救直徑62 m儲(chǔ)罐火災(zāi),投射射程達(dá)150 m、流速250 L/s;2001年美國(guó)Williams公司用65 min成功撲救直徑85 m儲(chǔ)罐全面積火災(zāi),使用2臺(tái)大功率泡沫炮,泡沫液供給速率分別是3.6×104L/min和1.8×104L/min,經(jīng)核算泡沫供給強(qiáng)度為9.8 L/(min·m2)?？紤]經(jīng)濟(jì)性和使用頻率，目前國(guó)內(nèi)油庫(kù)較少配置大功率移動(dòng)式消防設(shè)備。

3.4 雷電防護(hù)

大型浮頂罐雷擊著火區(qū)域集中在儲(chǔ)罐密封圈不嚴(yán)密處,2007年白沙灣油庫(kù)3號(hào)浮頂罐遭雷擊,調(diào)查原因?yàn)閮?chǔ)罐邊緣密封圈損壞達(dá)33%。浮盤(pán)與罐壁存在約 200 mm 空隙,形成油氣局部聚集區(qū)域。浮盤(pán)密封裝置與罐壁嚴(yán)密貼合是消除油氣空間的根本方法。以往儲(chǔ)罐一次密封采用機(jī)械密封,長(zhǎng)期應(yīng)用效果不好。推薦采用軟密封結(jié)構(gòu),軟物質(zhì)填充膨脹后直接接觸液面,有效降低油氣濃度。美國(guó)儲(chǔ)罐在罐頂邊緣設(shè)計(jì)氮?dú)饷芊庋b置,即從一次、二次密封上部環(huán)形區(qū)域注入氮?dú)?如發(fā)生火災(zāi)時(shí)具有冷卻、絕熱和滅火功能[20]。

廣泛應(yīng)用的儲(chǔ)罐雷擊防護(hù)措施有接閃、分流、屏蔽、均壓、等電位連接和接地,浮盤(pán)與罐壁等電位連接是最重要方法。國(guó)內(nèi)做法是罐體/罐壁與浮頂/浮盤(pán)進(jìn)行電氣連接,以及阻火器、呼吸閥、量油孔、人孔、透光孔等儲(chǔ)罐附件設(shè)施的電氣連接。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)API RP 545—2009《儲(chǔ)罐雷電防護(hù)推薦做法》除浮盤(pán)與罐壁等電位連接外,提出導(dǎo)電觸片分流,導(dǎo)電觸片為不銹鋼材質(zhì),安裝在液面以下,橫截面積不小于20 mm2,沿罐周安裝間距不超過(guò)3 m；其次是安裝可靠的罐壁接地設(shè)施,應(yīng)對(duì)儲(chǔ)罐防雷設(shè)施質(zhì)量狀況和導(dǎo)電性定期檢測(cè),接地電阻值應(yīng)小于4 Ω。

4 結(jié)論

石油儲(chǔ)備庫(kù)是中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要保障,為提高石油儲(chǔ)備庫(kù)建設(shè)運(yùn)營(yíng)水平,提出如下建議。

1)規(guī)劃選址方面,未來(lái)應(yīng)規(guī)劃中西部地區(qū),增強(qiáng)石油儲(chǔ)備庫(kù)隱蔽性,注意防范地質(zhì)災(zāi)害,充分利用中國(guó)已建和規(guī)劃建設(shè)的長(zhǎng)輸管道資源,充分利用處于閑置狀態(tài)的民間儲(chǔ)備資源。

2)設(shè)計(jì)方面,石油儲(chǔ)備庫(kù)應(yīng)統(tǒng)一采用15×104m3儲(chǔ)罐,研究大型儲(chǔ)罐本質(zhì)安全設(shè)計(jì)技術(shù),例如優(yōu)化儲(chǔ)罐控制閥位置、罐區(qū)防滲設(shè)計(jì)等。根據(jù)儲(chǔ)罐池火災(zāi)模型和熱輻射損害判定準(zhǔn)則,考慮消防車(chē)操作通過(guò)等因素,確定儲(chǔ)罐安全距離。優(yōu)先采用土堤,嚴(yán)格審核防火堤設(shè)計(jì)容量和施工質(zhì)量滿足GB 50074要求。

3)運(yùn)行管理方面,探索建立石油儲(chǔ)備庫(kù)收儲(chǔ)、輪換和動(dòng)用的條件。根據(jù)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)型式、運(yùn)行情況和檢修周期,選擇若干種儲(chǔ)罐泄漏檢測(cè)技術(shù)。

4)安全消防方面,開(kāi)展自然災(zāi)害或極端條件下事故致災(zāi)機(jī)理研究。完善基于儲(chǔ)罐池火熱輻射多米諾效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。推廣應(yīng)用儲(chǔ)罐自動(dòng)壓縮泡沫滅火系統(tǒng)技術(shù)。儲(chǔ)備大功率移動(dòng)式消防設(shè)備及儲(chǔ)罐全面積火災(zāi)撲救技術(shù)。優(yōu)化設(shè)計(jì)管壁和浮盤(pán)密封結(jié)構(gòu)消除油氣聚集。

5)石油儲(chǔ)備庫(kù)本質(zhì)安全理念是首先保證儲(chǔ)罐和工藝管道系統(tǒng)的可靠性和完整性,減少油品滲漏或泄漏的概率;其次研發(fā)防火堤內(nèi)油品泄漏探測(cè)技術(shù)和油品圍控及處置技術(shù),防止火災(zāi)發(fā)展為儲(chǔ)罐全面積燃燒爆炸;儲(chǔ)備大功率移動(dòng)式泡沫炮及大型儲(chǔ)罐火災(zāi)撲救技術(shù),以防御儲(chǔ)罐全面積火災(zāi)。