丁波
冰浆机【摘 要】野战光缆大型浮顶油罐所带来的火灾事故十分巨大，近年来发生的多起浮顶油罐密封圈雷击起火事故，都造成了一定的经济损失和环境危害。对国内外浮顶油罐一二次密封防雷技术研究现状进行了分析，结果显示：当油罐遭到雷击时，罐壁和浮盘之间难以做到等电位连接，在一定的电流下，会产生放电现象，表明针对浮顶油罐密封圈防雷的标准和措施并不能完全有效地防止其因雷击而发生火灾的事故；而通过消除可燃气体而达到防雷防爆目的的方法尚未有较多的理论研究。%Tank development tends to be large scale, bringing enormous fire. Floating roof tank seals lightning fire which occurred in recent years had caused economic loss and environmental hazard. Different lightning protection measures at home and abroad were analyzed, the result showed that it was difficult for tank wall and floating disk to achieve equipotential bonding, result in producing discharge in a certain current, and there was little theory research about eliminating oil vapor to achieve the purpose of the lightning protecion.
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【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2016(000)001
【总页数】4页(P38-40,43)
【作 者】丁波
【作者单位】中石化销售浙江石油零售分公司，浙江 杭州 310000
【正文语种】中 文
【中图分类】TE88
油罐大型化的发展，所带来的火灾事故也十分巨大，并具有火焰辐射强、范围广、潜在威胁多、损失大、扑救困难等特点。对国内外529起油罐火灾事故进行了事故分析，因为雷击引起的占到了32.5%，而在浮顶油罐火灾事故中，因密封圈遭遇雷击从而引起浮顶油罐
火灾事故的频率为83%左右[2-4]。近几年发生的浮顶油罐着火事故也是因一二次密封空间内油气被引燃后而导致爆燃的，比如2006年8月仪征输油站某15×104 m3浮顶油罐遭遇雷击，油罐的密封圈位置出现5个着火点；2007年5月，镇海国家石油储备基地的某10×104 m3浮顶油罐遭遇雷击，造成密封圈起火，火焰高度超过了4 m，次月，该公司的同一浮顶油罐再次遭遇雷击，引起起火事故。2011年11月，大连港石油储备基地中的两个10×104 m3浮顶油罐密封圈也发生雷击起火事故[5-8]。此外茂名、金山、日照、白沙湾等地也发生了浮顶油罐密封圈雷击事故，造成了一定的经济损失和人员伤亡。
1.1 点火源
隔膜胶水由于油罐常位于港口码头附近且地势较为平坦开阔的地方，往往是雷电多发地区，同时浮顶油罐较高，比周围建筑物更易遭受雷击。目前通过导电片和静电引下线接地的方式并不能完全地消除静电，甚至是接触不良的导电片或引下线与罐壁产生放电，从而产生电火花。
1.2 可燃气体
可燃气体主要来源于一次密封下的油品和黏附在罐壁上的黏油挥发而成。目前，我国大多数浮顶油罐的密封采用一次密封和二次密封相结合的结构，一次密封具体可分为以下3种类型[9-10]：
(1) 动臂式机械密封。其结构都是由密封靴板支撑、连杆机构以及连续密封带组成。密封靴板，一般是由多张镀锌钢板连接为一个整体，依靠支撑及连杆机构紧密地压紧在罐壁上，下端插入油品液面下，有效地抑制油气的挥发，可以减少60%～70%的油气损失[11]。
(2) 泡沫密封，是目前普遍采用的密封方式，有液托式和气托式两种安装方式，其密封效果低于充液管式密封[12]。
热转印墨水配方(3) 充液管式密封，该密封特别之处是不存在油气空间，是比较理想的液面弹性密封。二次密封主要用于大型浮顶油罐上，从而取代传统的挡雨板结构，不仅可以防止雨雪对油品的污染，同时降低了外界风对油面的影响，从而大大减少了油品的蒸发。
随着油面的高低，浮顶油罐的浮盘是需要上下浮动的，因此浮顶油罐浮盘边缘与罐壁之间有250～300 mm的环形间隙，该间隙是油气散发的主要渠道，通常使用一、二次密封装置
对此间隙进行密封[13]。但是由于一、二次密封并不是完全密封的，故此密封空间内会存在一定的油气与空气的混合物，具体原因如下：
(1)对于10×104 m3的浮顶油罐，油气隔膜与油面的间距约为50～60 mm，油品挥发后产生的油气聚集在该空间内，若隔膜密封不严或罐壁变形，该空间内的油气将扩散到一二次密封空间内，由于二次密封并不能完全阻止外界空气进入一二次密封空间内，因此该密封空间内必然会存在油气与空气的混合物。
(2)当浮盘随着油面下降而缓缓降落时，由于油罐内壁较为粗糙，原油粘度较大，部分油品会粘附在油罐内壁上，油温温度较高，黏附原油挥发严重，这也在另一个方面加剧了油气在一二次密封空间内的聚集。
(3)较大的风压会导致油罐变形，使密封装置无法完全贴合罐壁，或使浮盘偏移，从而导致油气泄漏；在外界风压下密封空间内的油气很容易产生积聚，使某一区域油气体积分数急剧上升。
(4)密封橡胶一般沾有油污，在阳光照射下很容易发生变形，从而导致油气泄漏。
(5)受油罐受施工质量的影响，一次密封会出现密封不严，导致油气泄漏至一二次密封空间内[14]。
总之，一二次密封空间内的油气浓度与原油性质、一次和二次密封装置性能、原油温度、大气温度、外界风力、储罐运行状态等因素关系密切。
1.3 助燃剂
燃料乙醇一二次密封空间内与外界连通，本身含有一定量的氧气，支持油气的燃烧。
国内外的防雷标准多数是通过低阻抗的静电引下线和导电片将雷电流引至接地系统，从而达到保护储罐的目的，但对近几年来的密封圈火灾事故分析可知，发生雷击事故的储罐大都符合设计规范，表明目前的这些方式并不能完全地避免密封圈火灾事故。更有甚至，正是因为电气连接装置的存在，在泄流过程中出现放电而产生火花，引燃了油气。而一旦密封圈发生燃烧，又缺少可靠迅速的灭火方式，主要是靠工作人员爬上油罐后，手持灭火器对其进行灭火，由此带来的问题较为严重，速度慢、灭火剂量小、扑救过程中存在一定的自身危险性等。而固定式泡沫灭火方式主要作用是当发生大型火灾时，抑制火势进一步扩
大，却不能满足密封圈的灭火要求，比如泡沫液泵出泡沫速度较慢、不能迅速覆盖密封圈、对密封部件和油品污染严重等。因此以预防角度出发，研发出一种密封圈防雷防爆装置显得尤为重要。
苏伯尼等[15-16]建立了闪电和浮顶油罐的模型，并开展了雷电引发油罐火灾爆炸的风险评估，计算出了闪电击中浮顶油罐的概率和引起密封圈爆炸起火的概率，结果表明密封圈火灾概率远远大于雷电击穿罐壁而引起火灾的概率。引起雷电事故主要包括两个因素：点火源和可燃物，国内外主要从这两个方面进行防雷工作。
2.1 关于消除点火源的研究
油罐较高，且多处于较为平坦开阔的区域，因此油罐一般将自身作为引雷器，而后通过低阻抗的静电引下线将雷电流引入大地以保护油罐免遭雷击破坏，比如我国的《石油库设计规范》、北美的《防止静电、闪电和杂散电流引燃的措施》等防雷标准也是以该原则为基础的[17-18]，规定不仅需将罐体做静电接地，同时还需加强浮盘与罐体的电气连接，其中GB 15599-2009石油与石油设施雷电安全规范规定静电引下线应采用两根截面不小于50 mm2的扁平镀锡软铜复绞线或绝缘阻燃护套复绞线，且连接点不少于两处[19]，GB50074-
2002《石油库设计》规范规定静电引下线应为两根横截面积不小于25 mm2的软铜复绞线[20]，俄罗斯标准Правила规定使用截面积不小于6 mm2的МГ型软铜线保持浮盘和油罐的电气连接[21]，上述规范还提出需在二次密封上设置导电片，以实现浮盘与罐壁的等电位连接。朱根民建议增强静电导出渠道，将原先用于连接浮盘与罐壁的2根横截面积为25 mm2的静电引出线改为4根50 mm2的静电引下线[22]，鉴于机械密封性能较差，同时有较多的金属构件，容易在浮顶泄流过程中产生放电现象，而建议更换机械密封为弹性泡沫填充密封。中石化系统也组织国内相关专家对油罐防雷措施进行论证，发文明确将机械密封作隐患改造，用弹性密封取代，然而改变密封形式后不久的2010年3月，某大型储库再次发生雷击起火事故，引起了国内同行对浮顶油罐防雷措施的茫然。
