储油罐火灾爆炸故障树分析

盛耀祖，唐 峰，吴萍萍

(中国石化江苏油田分公司采油二厂，江苏金湖 211600)

储油罐火灾爆炸故障树分析

盛耀祖，唐 峰，吴萍萍

(中国石化江苏油田分公司采油二厂，江苏金湖211600)

通过故障树分析，对引发储油罐火灾爆炸事故的基本原因进行了定量分析，算出基本事件的结构重要度系数并排序，提出了对策措施。

储油罐 故障树分析 火灾爆炸

近年来，石油石化行业曾发生多起重特大爆炸事故，其中涉及到的原油存储、集输、分离、装卸等重要环节，都有不少火灾爆炸的案例，因此有必要对储油罐进行风险分析。

本文浅析了储油罐火灾爆炸的成因和条件，建立了事故模型。通过对辨识的隐患进行分析、排序，从而抓住储油罐防火防爆工作的重点，并针对性地提出了对策措施防止事故发生。

1 故障树分析

故障树分析是从要分析的顶上事件开始，层层分析原因，直到找出引发事故的基本事件为止。故障树分析法的优点：①故障树分析能找出潜在的危险因素；②能形象地表示出事故和基本原因之间的逻辑关系；③顶上事件可以是已发生的事故，也可以是假想的事故,通过分析找出原因，采取对策加以控制；④能确定各种危险因素对事故的影响，计算出顶上事件发生的概率，并可定量说明危险因素的重要度。

2 建立储油罐火灾爆炸故障树图

储油罐发生火灾爆炸的原因是原油泄漏聚集达到爆炸极限，并被火源点燃。针对火源和可燃物两个中间事件，层层分析原因，绘制原油站库火灾爆炸故障树(图1)。

3 火灾爆炸故障树分析

3.1 定性分析

3.1.1最小割集

采用布尔代数法进行计算，得到最小割集数量为290个，说明引起储油罐火灾爆炸的途径很多。

3.1.2最小径集

为便于分析，将故障树转换成成功树后求最小径集，得到最小径集数量为11个，分别为：

P1={C1}

P2={X2,X3,…,X17,X18,X19,X23,X24,X25}

P3={X28,X29,X30,X31,X32}

P4={X2,X3,…,X11,X12,X13,X20,X21,X23,X24,X25}

图1 储油罐火灾爆炸故障树X2-违章动火;X3-携带火种;X4-车辆未安装防火帽;X5附近居民燃放烟花;X6-站内吸烟;X7-人为纵火;X8-线路短路或老化;X9-使用非防爆电器;X10-电器接触不良;X11-使用非防爆工具;X12-穿钉子鞋工作;X13-操作时金属设备碰撞;X14-外输油速过快;X15-量油下尺过快;X16-卸油速度过快;X17-使用化纤材料擦拭设备;X18-液面波动;X19-进油撞击罐壁;X20-接地电阻过大;X21-接地损坏;X22-未触摸静电释放球;X23-未穿工作服;X24-搔头发;X25-雷击;X26-未装避雷设施;X27-避雷设施损坏;X28-管线腐蚀;X29-储罐腐蚀;X30-管线腐蚀;X31-漫灌;X32-罐顶量油孔未关闭;X33-建筑物遮挡;X34-天气影响

P5={X2,X3,…,X17,X18,X19,X22,X25}

P6={X2,X3,…,X11,X12,X13,X20,X21,X22,X25}

P7={X2,X3,…,X17,X18,X19,X20,X23,X24,X26,X27}

P8={X2,X3,…,X11,X12,X13,X20,X21,X23,X24,X26,X27}

P9={X2,X3,…,X17,X18,X19,X20,X22,X26,X27}

P10={X2,X3,…,X11,X12,X13,X20,X21,X22,X26,X27}

P11={X33,X34}

这11个径集表示，只要达到任何一个最小径集的要求，火灾爆炸就不会发生。

3.2 定量分析

3.2.1结构重要度计算

在不考虑各基本事件发生概率的情况下，通过公式计算得到各基本事件重要度排序为：

Iφ(C1)>Iφ(X33)=Iφ(X34)>Iφ(X28)=Iφ(X29)=Iφ(X30)=Iφ(X31)=Iφ(X32)>Iφ(X2)=Iφ(X3)=Iφ(X4)=Iφ(X5)=Iφ(X6)=Iφ(X7)=Iφ(X8)=Iφ(X9)=Iφ(X10)=Iφ(X11)=Iφ(X12)=Iφ(X13)>Iφ(X20)>Iφ(X21)>Iφ(X25)>Iφ(X22)>Iφ(X23)=Iφ(X24)>Iφ(X26)=Iφ(X27)>Iφ(X14)=Iφ(X15)=Iφ(X16)=Iφ(X17)=Iφ(X18)=Iφ(X19)

3.2.2结果分析

由以上顺序可知，即条件“达到爆炸极限”重要度系数为1；第二是导致“通风不良”的各种原因，如“建筑物遮挡”、“天气影响”等基本事件，结构重要度系数为0.5；第三是导致“油气泄漏”的各种原因，如“储罐腐蚀”、“漫罐”、“管线腐蚀”等，结构重要度系数为0.062 5；第四是导致“明火”、“电火花”、“摩擦、撞击火花”的各种原因，如“违章动火”、“使用非防爆工具”，其结构重要度系数为7.22×10-5；最后是导致静电及雷击火花的各种原因，其结构重要度系数排在最后。

4 安全对策措施

a)达到爆炸极限的结构重要系数最大，必须采取针对性的安全预防措施。主要包括：①根据可燃气体和有毒气体检测报警设计规范要求，在原油储罐的防火堤、工艺阀组、地坑及排污沟及可能积聚比重大于空气的可燃气体或有毒气体的区域，均设置可燃气体报警仪，一旦出现浓度超标，立即鸣警提示，员工立即采取相应的应急措施；②加强储油罐设备设施的巡回检查，并配备便携式四合一气体检测仪器，要求当班人员巡回检查时随身携带，尤其是在上罐量油操作时，必须进行气体检测。

b)通风不良是产生储油罐油气聚集的重要原因之一，而建筑物遮挡又是重要因素。主要应对措施为：①目前储油罐区周围采用砖砌实体围墙，高度均在2.5 m左右，可在相应的间隔范围内设置透气孔，防止发生油气泄漏聚集；②在检维修作业等油气集中操作地点采取负压操作或局部通风措施，为切实做好防止油气聚集工作，所设置的机械通风设备与可燃气体浓度自动检测报警系统联动，并设置远程与油气聚集点手动启动装置。

c)防止油气泄漏也是储油罐区的重点工作之一。主要应对措施为：①原油储罐、管线腐蚀穿孔是当前面临的一项重大生产难题，尤其是储油罐的罐底极易腐蚀，可以采取药剂防腐技术、涂层防腐技术、电化学保护技术等积极应对，同时需落实罐体周期检测、压力管道检测和阀组仪控的检查保养；②针对漫罐这一影响因素，在每座储油罐上安装高低液位报警仪，实时监控液面高度，只要高出警戒位置，就立即鸣警提示，并设置自动联锁切断进油装置，确保不发生漫罐等油气泄漏事故。

d)针对产生“火源”的各种原因，可以采取以下措施：①继续深化“七想七不干”、“我为安全作诊断”等主题活动，加强作业环节安全监管，严格执行动火审批程序，用火作业前，必须对作业过程中存在的危害因素运用JSA等方法进行风险分析，划定作业范围，认真清洗、通风、置换，再检测可燃气体浓度，并制定相应的作业程序及安全措施；②中国石化正推行关键装置和要害部位风险全方位监控、高风险作业全程监控等举措，可在站库门口、罐区、视野盲角等区域安装防爆摄像头，时刻监控站内情况，及时阻止未穿工作服员工进入罐区，杜绝使用非防爆工具及违章动火作业，杜绝施工作业不符合安全规定等现象。

e)针对静电和雷击产生火花的原因，可以采取下列措施：①静电接地和跨接是消除静电较为有效的措施，如在罐底安装接地线，呼吸阀等法兰连接跨接线，这样既可以将静电导走，同时也可以人为地使设备设施形成等电位体；②加强员工的安全教育，通过风险辨识，操作规程培训等方式，让员工合理地控制收发油速度，向油罐、油罐车装油时，输油管必须插入油面以下或接近罐底，另外，通过培训让员工认识到“危险”就在身边，必须时刻注意安全，增强自身的安全意识；③工厂属于多雷区，采取安装引雷装置、消雷器、等电位接地、切断通路等方式防止雷击火花的产生。

5 结语

石油储罐大型化在一定程度上增加了油库的危险性，若储油罐安全隐患辨识不彻底，就会酿成重大事故的风险。本文通过故障树分析，分析了产生火灾爆炸的基本原因，其重要度依次为达到爆炸极限、通风不良、管线及储罐腐蚀、违章动火等。通过计算比较,明确了以后安全工作重点防范范围，有助于进一步保障工厂的安全生产。

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[3] 张琳，罗小武，江武英，等. 油库安全的事故树分析法[J].石油工程建设，2006，32(3)：11-14.

[4] GB50074-2014 石油库设计规范[S].

FaultTreeAnalysisofOilTankFireExplosion

Sheng Yaozu，Tang Feng，Wu Pingping

(SINOPEC Jiangsu Oilfield Company the 2ndOil Production Plant, Jiangsu, Jinhu 211600)

The storage tank has a large number of flammable and explosive oil gas, and any accident consequences could be disastrous and unbearable. Through fault tree analysis, the basic causes of fire and explosion accidents of oil storage tanks were analyzed quantitatively, the structure importance coefficient of the basic events was calculated and sorted, and the countermeasures were put forward in this paper.

oil tank; fault tree analysis; fire explosion

2016-02-17

盛耀祖，助理工程师，2012年毕业于重庆科技学院安全工程专业，现主要从事安全管理工作。