大型浮頂儲罐防雷對策探究

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1、大型浮頂儲罐防雷對策探究　　隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，各國對石油的需求急劇增長，我國的石油供需缺口更是不斷擴大。2002年，我國超過日本成為世界第二大石油消費國。石油作為一種重要的戰(zhàn)略資源，它的不可再生性和國際石油市場的供求結(jié)構(gòu)決定了石油儲存的重要意義。　　安全的石油儲備體系能夠發(fā)揮蓄水池的作用，不僅可以保證我國石油的連續(xù)供應(yīng)，而且能最大限度地減小油價大幅波動對我國經(jīng)濟的沖擊。隨著我國石油化工工業(yè)的發(fā)展和國家原油戰(zhàn)略儲備庫、商業(yè)儲備庫項目的實施，大型原油儲罐的數(shù)量將不斷增長。　　然而，最近幾年大型浮頂儲罐頻繁發(fā)生雷擊事故。為此，中國石化安全工程研究院（簡稱“安工院”

2、）自2006年起，開展了一系列關(guān)于大型浮頂儲罐雷擊危害及防護技術(shù)的研究，逐步形成一套較為成熟的儲罐雷電防護技術(shù)，并應(yīng)用于多家企業(yè)，取得較好的效果。　　儲罐雷擊所致事故　　用于儲存石油的大型浮頂儲罐直徑一般在60m～100m，由于浮盤面積大，而且直接暴露在大氣中，雷電擊中率明顯增加，同時浮盤在雷云電場的作用下可感應(yīng)出大量靜電荷，儲罐在對地泄放雷電流和感應(yīng)電荷時，易產(chǎn)生火花放電，引燃油氣造成雷擊著火事故?！　≡谑托袠I(yè)的SY/T6556-2003《大型地面常壓儲罐防火和滅火》標準附錄中，分析了從1951年到1995年發(fā)生的各行業(yè)各類儲罐的107例火災(zāi)原因，其中有6

3、5例火災(zāi)原因被確定為雷電，占總數(shù)的61%，可知雷電是引發(fā)浮盤儲罐火災(zāi)的重要原因?！　∥覈鴱?972年到1999年間發(fā)生較大的儲罐雷擊著火爆炸事故20多起，造成較大的經(jīng)濟損失。特別是1989年8月12日，黃島油庫被雷擊造成5號罐起火后，引爆1-4號罐，大火燃燒了104h，造成19人死亡、78人受傷，5個油罐報廢，4萬t原油燃燒，直接經(jīng)濟損失達1401萬元。近幾年，國內(nèi)也連續(xù)發(fā)生了數(shù)起儲罐雷擊著火事故，如2011年11月22日，大連的兩座10萬t級儲罐同時發(fā)生雷擊火災(zāi)事故，給企業(yè)的安全生產(chǎn)帶來巨大的壓力。　　雖然儲罐的設(shè)計、建設(shè)都按照國際標準采取各項措施，但雷擊事

4、故仍時有發(fā)生，說明現(xiàn)有的大型儲罐雷電防護措施仍存在不足，儲罐在惡劣的雷暴天氣條件下的長期安全運行仍面臨巨大挑戰(zhàn)，需要進一步研究和完善大型儲罐的防雷技術(shù)措施?！　”芾揍樂雷o的缺陷　　目前大型浮頂儲罐通常使用避雷針或依靠自身接閃進行直擊雷電防護，但是此類防護都存在較大隱患?！　”芾揍樀姆雷o機理是利用自身的高度使雷擊時的電場發(fā)生畸變，將雷擊點引至自身，使得被保護范圍不遭受雷電直擊。但是避雷針防護存在以下4個問題。一是當避雷針遭受雷擊時，周圍導(dǎo)體上會形成感應(yīng)過電壓，感應(yīng)過電壓容易導(dǎo)致產(chǎn)生雷擊二次效應(yīng)危害，會造成金屬間隙之間的火花放電，引燃周圍油氣造成火災(zāi)事故。二是當避

5、雷針安裝在儲罐上方時，避雷針接閃時，會有數(shù)百千安的雷電流流過，當儲罐金屬部件之間存在不可靠的電氣連接時，雷電流流過儲罐會造成儲罐金屬部件之間的放電，引發(fā)火災(zāi)事故。三是由于儲罐直徑很大，根據(jù)滾球法計算，現(xiàn)有避雷針的保護范圍無法全面覆蓋儲罐，而且雷電也可以繞過避雷針而擊中被保護對象。再者，避雷針的設(shè)置增加了儲罐周圍區(qū)域遭受雷擊的概率，也就是通常所謂的“引雷”。這樣使得雷擊儲罐火災(zāi)事故的風(fēng)險大大提高。　　按照GB15599-2009《石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范》及GB50074-2002《石油庫設(shè)計規(guī)范》等現(xiàn)有法規(guī)的要求，當儲罐壁厚超過4mm時，不應(yīng)裝設(shè)避雷針，而應(yīng)

6、采用罐壁進行接閃，但是雷擊罐壁時，產(chǎn)生的雷電流泄放和電磁感應(yīng)都有可能引發(fā)間隙放電，并且罐壁無法保護浮盤不遭受雷電直擊。因此僅依靠罐壁進行接閃也存在一定的風(fēng)險?！　薹览仔录夹g(shù)及應(yīng)用　　安工院在參加了多起大型儲罐的雷擊事故分析工作后，又對國內(nèi)數(shù)百座大型浮頂儲罐進行調(diào)研，開展可燃氣體環(huán)境的檢測分析，掌握了大量的現(xiàn)場資料?！　≡诖嘶A(chǔ)上，安工院開展了多個儲罐雷電防護課題的研究，從理論分析到實驗室模擬和仿真計算的驗證，從措施的提出到現(xiàn)場的應(yīng)用，逐步形成系統(tǒng)的儲罐雷擊危險評估及治理措施。　　根據(jù)氣隙的沿面放電原理，安工院對儲罐的金屬連接部位進行分析，發(fā)現(xiàn)儲罐的許多金屬

7、連接件之間不是可靠的電氣連接，使得沿面放電電壓將降低很多。結(jié)合理論仿真計算對儲罐雷擊時電位分布進行深入研究，安工院找出了二次密封導(dǎo)靜電片與罐壁之間、機械密封金屬板與罐壁之間等雷擊火花放電的危險部位?！　⊥ㄟ^實驗室小型模擬裝置開展的雷擊模擬試驗，安工院掌握了雷擊火花放電的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，提出通過改變原有的雷電泄放通道，降低儲罐雷擊時的電位的成套方案，以達到消除雷擊點燃性火花放電，降低雷擊火災(zāi)事故發(fā)生概率的目的。這套方案是以儲罐自身為接閃器，改變儲罐雷擊時的電位分布特點，降低雷擊火花放電的可能性。并且這套方案便于實施，不會增加儲罐的雷擊概率?！　“补ぴ涸诖笮透№攦蘩纂?/p>

8、防護方面的研究成果已經(jīng)得到國內(nèi)外最新研