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大型液态烃燃料储罐的危害评估方法
摘要：
本文提出了一种液体烃燃料贮存系统危害识别方法，分析事故原因和相关的保护措施，采用清单技术，塞韦索指令系列框架。作者为了定位任何缺乏的方法还组织了与希腊工业安全专家的座谈会。经过介绍和讨论，可以得出结论，目前的危害评估方法有助于确定风险的主要贡献者，改进安全措施，并协助分析。
关键词：灾害 风险评估 储罐 油罐火灾 蒸气云爆炸 塞韦索II
简介
然而，一场碳氢化合物火灾是一场相对罕见的事故，可能会导致对安装、环境和工人和邻居的健康状况产生意想不到的后果。根据Kletz (2009)所述，我们可以说：工业安全方面的进步是一次偶然的事件。的确,最近重要的油罐火灾事故发生,如12月11日,2005年油库储存仓库(B.O.S.D)灾难(供油调查委员会,2008;赫伯特,2008)和巨大的油罐火灾的10月23日,2009年在加勒比地区炼油(美国化学安全委员会,2009)。不仅这些事故表明大规模的破坏环境,也意味着潜在的环境问题,而且也有必要防止类似的事故发生。张和林(2006)进行了广泛的研究，通过适当的文献收集参考资料和资料，目的是对储油罐发生事故进行统计分析。密集的研究也已由许多组织的科学家和工程师开始展开,他们调查发现解释现象的物理特性参与了大型油气储罐火灾。这些调查与评估相关的色散和高海拔,地面浓度的有毒污染物,如吸烟、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、聚芳碳氢化合物(多环芳烃)和挥发性化合物(挥发性),连同风险表征区域通过对比地面浓度与现有的安全阈值。
石油化工装置安全分析遵循的标准方法是定量风险分析（QRA）（Papazoglou，Nivolianitou，Aneziris和Christou，1992），大多数情况下都是通过所谓的定性风险分析，具有一定的优势和根据。
定性方法使用众所周知的分析方法，例如“清单”（Giannini，Monti，Ansaldi＆Bragatto，2006; Lees，1996），“失效模式与效应分析”（NRC，1983）和“危害与可操作性” 分析（HAZOP）（Lawley，1974）。 清单是化学安装中经过艰辛经验的最简单的危害识别工具; 事实上，除非有效地利用这一经验，否则不可能设想危害控制的高标准。
此外，定量方法尝试指定系统或安装的安全级别或相关联的风险级别。 已经存在各种方法，例如Mond（Lewis，1974）和Dow（1981）指数的方法以及故障树（FTA）和事件树分析（ETA）（NRC，1983）。对于大型石油出口码头（Shebeko等人，2007年），上述列表可以延长针对地震区域（Fabbrocino，Iervolino，Orlando和Salzano，2005）为海上设施量身定制的风险评估方法 消防管理系统（Crippa et al。，2009）和估算石油化工行业的多米诺骨牌效应（Kourniotis，Kiranoudis，＆Markatos，2000）。 然而，我们认为，缺点是液体碳氢化合物燃料储罐的专用危害评估方法，可以帮助评估相关安全研究和这些设施的安全运行。本研究的目的是描述系统的危害识别方法以及液体碳氢化合物燃料储罐操作的良好实践。拟议的方法已经在希腊的液体碳氢化合物油罐农场的试点研究中得到了设想和实施，并由希腊发展部的“SEVESO”指令（欧洲理事会，1982年，1997年）对欧洲立法进行了分析。自1983年以来，欧盟执行SEVESO指令创造了重要的“经验基金”，而且突出了在实施过程中需要支持的领域（Christou，Papadakis和Mendoza，2005年）。其中之一是在实践者中存在相对简单和广泛接受的工具，这些工具在SEVESO研究的制定和评估中构成了共同的理解基础。此外，由希腊石油化工行业的经验丰富的安全工程师组织了提出的方法论者的论坛讨论，目的是改进和纠正任何缺乏方法论的问题。
储罐中的事故
2.1.主要类型的储罐
大型液体储罐用于石油和化工行业，用于将原材料和中间产品或成品储存在与其他装置不同的密闭区域内。 Lees（1996）详细介绍了重要安全参数的信息。 化学工程师学会（Chime，2008）将三种主要类型分类为储存可燃或易燃液体碳氢燃料的储罐类型（图1）：
1.固定或锥形屋顶坦克。
2.打开顶部浮顶箱（简单浮桥或双层甲板）。
3.内置浮顶的固定屋顶油箱。
固定或锥形屋顶箱由垂直气缸侧和固定的锥形屋顶制成，其彼此焊接。 根据API标准（API，2001），这种罐体设计在接缝处具有弱缝，屋顶和侧面成为应对内部爆炸的一面。 因此，屋顶与储罐分离而没有遏制物，任何产生的火焰仅在燃料表面上增殖。 这种类型的罐通常含有“黑”重的产品，如燃料油，沥青（沥青）和真空或大气残留物。 因此，在这些类型的罐中使用绝缘，蒸汽或线圈加热对于将内容物保持在液态是必需的。
一个开放的顶部浮顶箱由垂直的，圆柱形的地面壳体制成，类似于圆锥形屋顶油箱。然而，代替圆锥形屋顶，它具有浮筒式屋顶，其特征在于屋顶能够上升和下落在储存燃料表面上，以防止燃料蒸气的大量排放。此外，还有一个轮缘密封，其覆盖浮动屋顶和罐壳之间的空间，呈填充有煤油的橡胶管的形式，最常见的是起火。
内部浮顶储罐是上述两种类型的罐的组合，因为罐由锥形屋顶组成，另外添加了直接浮在燃料表面上的内部浮动屋顶或盘。此外，内部浮子具有降低点火潜力的能力并防止发生罐式火灾。
第二类和第三类罐用于挥发性液体烃，如原油和“白”轻质产品（喷气，柴油和汽油）。此外，上述类型的坦克的重要参数是存在具有适当体积容量的船舶以及它们与设施之间的正确安全距离，以防止泄漏到周边设施的漏油主要的点火概率。
2.2.罐火灾事故情景
在LASTFIRE（2001）（图2）中提出了可能在坦克事故中发展的潜在火灾情景：
1.轮辋密封火 2.溢出屋顶火 3.全面火灾 4.外滩或堤防火 5.浮桥爆炸 6.沸腾
最严重的是全面的火灾和沸腾，关于上述情况的更多细节在Crippa等人的研究中提出 （2009）。 根据LASTFIRE项目（2001）的数据，最常见的罐事故是“轮辋密封火灾”，事故的普遍失败原因是“闪电”。 张和林（2006）的研究证实，闪电是罐事故的最常见原因，而火灾和爆炸占罐事故总数的85％。
然而，重要的是要提到，尽管它被认为是一个非常罕见的事件，有时全面的火灾可能升级到沸腾（Chime，2008; Koneke，Satsuma，Iwata，Takahashi，Hirano，2003）。 根据文献记载，横崎市（日本，1955年），佩尔宁（荷兰，1968年），芬德莱（俄亥俄州，美国，1975年），塔科亚（委内瑞拉，1982年），米尔福德港（英国，1983年），塞萨罗尼加（希腊） ，1986年），Port Edouard Herriot（法国，1987年）和Skikda（阿尔及利亚，2005），如LASTFIRE（2001）和Persson and Lonnermark（2004）所述。 然而，安全科学的进步几乎消除了沸腾的可能性，但仍然存在LASTFIRE（2001）和Shaluf和Abdullah（2011）中描述的潜在前兆迹象的危险。
2.3.蒸汽云爆炸
Buncefield事故（Buncefield调查委员会，2008年）根据赫伯特（2010）发现了罐火灾事故的新亮点，新现象。如在一个典型的非限制空间的爆炸，必须被认为是似乎合理的替代品（约翰逊，2010年）。石油和天然气工业多年来一直意识到由易燃物质泄漏引起的气云中的障碍物引起的火焰加速和过压产生的潜力。在很大程度上，这些障碍主要被认为是许多设施中通常发现的设备，管道或其他结构，但是Buncefield爆炸显示，对于陆地开放式空间设施，在植被区域（树木，灌木丛），这最有可能导致这起事故的严重爆炸（Bakke，Wingerden，Hoorelbeke，＆Brewerton，2010）。事实上，对液态碳氢化合物储罐附近爆炸事件的调查得出了显著的结论（Knegtering和Pasman（2009）），例如：a）爆炸始终遵循汽油泄漏，b）油罐过满是主要原因，c ）云点火发生在附近的场地（距离泄漏点50英里300米），d）点火延迟从泄漏发生的20分钟到90分钟，e）事故发生前几乎无风的情况，f）有显着的这种事故的复发（虽然不是破坏性的），几乎每5年在世界各地。所有这些都显而易见的是，由于坦克过度填充（Buncefield型事故），碳氢化合物蒸气云释放后的爆炸事故具有重大的发生概率，需要进一步调查，特别是在未妥善保护的情况下商业罐区。
3. 液体碳氢化合物燃料储罐的危害识别方法
3.1.常规步骤
液体碳氢化合物燃料储罐农场是一种特殊类型的化学设备，其中的危害主要来自于火灾的巨大潜力。 危害分析应包括所有通用项目，如Santos-Reyes和Beard（2008）所述： 1.本地区描述，包括一般地图。
2.充分了解该地区的水文地质，水文和气象资料以及任何受保护的环境区域。
3.足够的气象数据，有大雪和大雨频率。
4.周围危险设施清单。
5.工厂和/或储罐场的平面图和工艺流程图。
6.工厂每个地点的生产流程说明。
根据“SEVESO II”（希腊立法，12044/2007部长令）中的化学物质的特征，以及伴有材料安全数据表（MSDS）的存储的有害物质的声明。
3.2.罐检查方法
在进行全面的定量分析之前，这项工作提出了一种筛选方法，可以很容易地导致识别由于有害物质释放而导致火灾的地区。 该方法基于第一部分提到的清单的理念。的确，目前的清单是基于一个原因的目录可能导致罐的失败，连同一份清单预防或保护措施，可以避免在储罐中发生意外事故。这两个列表来源于过去罐运营和维护的经验，都是被认为是避免安全问题的先决条件。如果一个安装满足这些标准，那么事故潜力就是非常低，不能完全禁止风险。如果时间和资源是可以进行全面的定量风险分析再安装。 此外，这种方法可以是一个工具手政府机构，如前者可以援助检查工厂所有者制定的安全分析。
3.2.1.罐事故的失败原因
对于固定/锥形和浮动屋顶罐来说最常见的启动事件或故障原因，可详细说明如下：1）操作错误：这些包括a）油罐过满，由于电平计量系统故障或人为错误装载程序; b）由于排放阀留下而导致燃油释放意外打开 c）排气阀在装载期间左侧关闭，在固定屋顶罐中卸载; d）操作人员漏油错误; e）进口具有高入口温度的产品;（f）排水管到保留盆被阻塞。（a），（b），（d）和（f）导致保留堤中的燃料泄漏并创建一个可以轻松的空气蒸发混合物点燃源。源于点燃源，导致一个池即使在整个外滩地区也是如此。（c）导致坦克由于其中的压力，以及随后的罐体而产生弯曲故障和燃油释放，同时导致（e），导致温度增加油箱和燃油蒸气的释放。
2）设备/仪器故障：在此类别中已有注意到a）浮顶的沉没导致爆裂可能会意识到罐的整个上表面的火灾;（b）液位指示器故障，可能导致油箱过满（往上看）; c）排放阀故障，d）生锈的排气口阀门不打开，具有上述后果。
3）闪电是一个重大的事故发生者，原因是：a）储罐的接地防止直接吸收罢工; b）可燃液体或轮辋密封泄漏发展闪电进入火中; c）罐壁的直接撞击，这可能导致其故障和随后的燃料泄漏。
4）静电电荷：a）橡胶密封切割浮顶可能会产生罐屋顶火灾的火花;b）固定屋顶油箱的接地不良可能引起蒸
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