本文通过查阅文献、问卷调查以及实地调研等不同形式,收集汇总了全国油罐火灾案例139例[1-6]。结合每个案例的特点,利用统计分析的方法,总结出我国油罐火灾发生的规律及特点,进一步明确了油罐火灾发展过程的确定性。对消除火灾隐患,制定切实可行的安全措施和管理制度,提高灭火人员的扑救技术具有重要意义。
1油罐的安全性分析
1.1油罐的分类
油罐有多种类型,按油罐的建筑材料,可分为金属油罐和非金属油罐;按油罐的安装位置,可分为地面油罐、半地下油罐、地下油罐和洞库油罐;按油罐的结构形状,可分为立式油罐、卧式油罐和特殊形状油罐(球形罐、扁球形罐、水滴形罐)。立式油罐较为常见,根据其结构不同,又可分为锥顶罐、无力矩顶罐、拱顶罐、套顶罐、浮顶罐等。
1.2各类油罐的火灾危险性
根据我国油罐的常见类型,结合本课题的研究重点,对拱顶罐、浮顶罐、内浮顶罐、卧式罐和非金属罐五种类型的罐进行统计。通过对55例有明显罐型记载的火灾进行统计,得到不同罐型的火灾所占的比例,具体结果如表1所示。
由表1可以看到非金属罐火灾占全部油罐火灾的14.5%,应当引起足够的重视。非金属油罐多建于地下或半地下,出于结构强度方面的考虑,罐身较浅而端面面积较大,油罐周围一般不设防火堤,其容量由数百立方米到上万立方米不等,多数储存原油和重油。对于地下非金属罐,如果再考虑其他如防雷保护不及金属罐、油气在贴近地面处扩散,起火危险性和扑救难度都较大等因素,危险性更高,是一种安全度较低的罐。
表1显示出浮顶罐和内浮顶罐发生火灾的相对比例较小,分别为9.1%和3.6%,这主要是由于其内部结构决定的。由于浮顶和液面之间不存在空间,罐内不易积聚油气,且能缓解内压的增加,因此这类罐不易爆炸起火,具有良好的防火性能。统计结果表明,浮顶罐的火灾一般只发生在罐顶边缘密封处,其燃烧面积小,火势较弱,油罐被破坏情况很少。内浮顶罐在浮顶罐的基础上有一固定顶,兼有浮顶罐和拱顶罐的优点。一方面可以减少大小呼吸损耗,另一方面着火爆炸的危险性大大降低。
卧式罐通常容积较小,主要是作为加油站储油罐和槽车罐。从反馈回来的火灾资料看,卧式罐火灾约占全部火灾的56.4%。而以往的文献中往往忽略对卧式罐的统计,因此,消防部门应高度重视卧式罐火灾。对卧式油罐根据所储油品和起火原因进一步统计,其结果如表2和表3所示。从表中可以看到,卧式罐所储油品主要是汽油和柴油,约占总数的80.6%。而在起火原因中,明火和静电的比例约占总数的87.4%。发生的主要原因是由于人为操作失误、交通事故、电器短路或收发油时没有有效消除静电等。
2油罐的火灾模式
油罐火灾因油罐类型、起火原因或油品种类的不同,其火灾模式也各不相同。通过对油罐火灾案例的调查,总结出油罐发生火灾时,可能的火灾模式主要有以下几种。
2.1先爆炸,后燃烧
油罐发生火灾后,大多数情况是先爆炸,后燃烧,这种情况一般是罐内油蒸气浓度处在爆炸极限范围内,遇到火源,罐内先爆炸,罐顶炸飞,或罐顶部分塌落罐内,随后引起液面迅速稳定燃烧。
2.2先燃烧,后爆炸
油罐发生火灾后,在燃烧过程中发生的爆炸一般有三种情况:
(1)油罐在火焰或高温作用下,罐内的油蒸气压力急剧增加,当超过它所能承受的耐压强度时,会发生物理性爆炸。
(2)燃烧罐的邻近罐在受到热辐射作用时,罐内的油蒸气增加,并通过呼吸阀等部位向外扩散,与周围空气混合达到爆炸极限,遇燃烧罐的火焰,即发生爆炸。
(3)回火引起的爆炸。油罐发生火灾,罐盖未被破坏,当采取由罐底部倒流排油时,如排速过快,使罐内产生负压,发生回火现象,将导致油罐爆炸。
2.3爆炸后不再燃烧
油罐内油品的温度低于闪点,其蒸气浓度又处于爆炸浓度极限范围内;或油罐内虽无储油,但存在油蒸气和空气的混合气体,一旦遇到明火,就会发生爆炸,把罐顶或整个油罐破坏。但爆炸后不再继续燃烧。在油罐清洗、通风和动火补焊时应注意这种情况的发生。
2.4稳定燃烧
当罐内液面以上的气体空间油蒸气与空气混合浓度达不到爆炸极限时,遇明火或其他火源,燃烧仅在液面稳定进行。如果外界条件不能使罐内混合浓度达到爆炸极限范围,将会使油料烧完为止。
在收集到的火灾案例中,有62起案例可明显地按照上面的四种类型划分火灾模式。另外,根据所含油品的类型和油面位置两个因素,进一步分析了不同模式所占的比例,如表4所示。
由表4可以看到,62例火灾中,有43例是先爆炸后燃烧,占火灾总数的69%;先燃烧后爆炸6例,占火灾总数的10%;爆炸后不燃烧有4例,占火灾总数的6%;稳定燃烧9例,占火灾总数的15%。因此,预防油罐火灾的重点应放在抑制爆炸上。在先爆炸后燃烧火灾模式中上,有明显液位记载的案例有8例,其中低液位有6例,可见低液位油罐容易发生该火灾模式,重要是由于存在油气空间,油蒸气浓度容易处在爆炸极限范围内。而在爆炸后不再燃烧的火灾模式中,有明显记载的3个案例中的油罐全部是充满油蒸气的空罐。
3油罐火灾的起火原因
在收集到的案例中,101例有起火原因记载。起火原因主要有明火、雷击、自燃和静电等,其分析结果如表5所示。
从表5可以看出,由明火引起的油罐火灾居第一位,占53.5%。其主要原因是在使用电气、焊修储输油设备时,其动火管理不善或措施不力而引起。另一个重要原因是在油库禁区及油蒸气易积聚的场所携带和使用了火柴、打火机、灯火等违禁品或在上述场合吸烟等。雷击和静电作为点火源的主要原因是由于未设置排静电装置及防雷装置,或其安装不合要求,致使静电积聚放电或因雷击储油罐、透气管等设备,引燃油气混合物。这类点火源在油库着火爆炸事故中占总数的28%。超温自燃也是油罐着火的一个主要原因,约占火灾总数10.9%。其他点火源,占总数的7.9%,主要包括冲击摩擦产生火星和超压以及未查清的点火源等。
