铁路油罐车充装过程火灾爆炸危险分析

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铁路是我国成品油运输最重要的工具，每年通过铁路运输的成品油占其输送总量的60%以上，这中间又以车用汽油等轻质油品占绝大多数。成品油充装过程是铁路油罐车运输的重要环节，因此，在铁路油罐车充装过程中要重点考虑其防火防爆问题。成品油充装过程中发生的火灾爆炸事故具有较大的危险性，因为成品油闪点、燃点和自燃点较低，具有比煤炭、木材等物质易燃烧的特性，成品油热值越大，火焰温度就越高，辐射热强度也越大，油蒸气的大量排放更是火灾、爆炸等恶性事故的隐患。油品的蒸气在空气中达到爆炸极限时，遇火即能爆炸。爆炸极限越低，危险性就越大。着火过程中，燃烧和爆炸又往往交替进行。一般是先发生爆炸，然后转为燃烧。超过爆炸上限时，遇火源先燃烧，待浓度下降到爆炸极限时，即会发生爆炸。火场及其附近的油罐车受到火焰辐射热的作用，如不及时冷却，也会因膨胀爆裂增加火势，扩大灾害范围。强热辐射易引起相邻油罐及其他可燃物燃烧，还严重影响灭火战斗行动，因此对铁路油罐车充装过程火灾爆炸危险性分析是十分必要的。
    1 铁路油罐车的充装过程危险性分析
    1.1 铁路油罐车的充装工艺
    根据我国铁路油罐车的现状，担负运输的主型罐车主要有G6、G9、G10、G11、G12、G14、G15、G17、G17A、G50、G60等10余种，铁路油罐车装油方式大体分为：①底部装油或称潜流装油；②上部装油或称喷溅装油。前者较为合理，但底部装油也可能产生新电荷，特别是当容器底部有沉积水或有其他品种的残余油品时，也会产生很高的静电电位。后者更易产生静电，因为当油品从鹤管高速喷出时，将因发生液体分离而产生电荷，当油品冲出到容器壁还会造成喷溅飞沫而产生静电。同时上部装油促进油雾的产生，也易使油气、雾气混合物达到爆炸浓度范围。此外，顶部装油还会使油面局部电荷集中，容易产生放电。因此，在装油工艺中，应尽量采用潜流装油，要控制流速，还要在装油前清理干净容器。但是目前国内在用的铁路油罐车装油方式多采用喷溅装油，一般装油时鹤管仅伸入槽车口 1 m左右。开启油储罐的放油阀门，启动装油车油泵，油品经输油管送到铁路装车栈桥总管，由罐装工人放好鹤管后，开启鹤管阀门，油品输送入罐车测量油位符合要求后，关闭鹤管阀门，充装结束。充装油品工艺如图1。
     
    1.2 铁路油罐车的充装过程火灾爆炸事故树分析
    通过铁路专用线油罐车充装油品过程火灾爆炸事故树模型分析“可知，构成其火灾爆炸事放发生的基本事件见表1。
   
    根据事故树的结构重要度分析，每一基本事件的重要顺序可以排列为：
   
    由上述所得事故树的结构重要度大小顺序可知，基本事件X7，X8、X9、X10、X11、X12重要顺序大于其他基本事件，而这6个基本事件正是引起静电火花产生的主要原因，因此，对铁路罐车充装过程火灾爆炸的预防，应重点考虑对静电火花的控制。
    2 铁路油罐车充装过程静电危害危险性分析
    2.1 静电引燃起因
    据统计国内较大的成品油静电事故中，铁路油罐车装油事故占首位，其次是油储罐装油事故，因而对铁路油罐车装油时的静电要特别注意。成品油产品在流动、过滤、混合、雾、喷射冲洗、加注、晃动等情况下，由于静电荷的产生速度高于静电荷的泄漏速度，从而积聚静电荷。当积聚的静电放电的能量大于可燃混合物的最小引燃能，并且在放电间中油品蒸气和空气混合物处于爆炸极限范围时，将引起静危害。
    2.2 喷溅装油静电危险性分析
    目前我国铁路油罐车车型比较复杂。它们的容积一般为50~60 m3，如G50及G60型。油罐车多为上装上卸，只新生产的G17型黏油、轻油两用车有下卸口。上装上卸的式对防止静电事故是个不利因素。通过对潜流装油和喷溅装油这2种充装方式下各环节产生的静电荷量值可以看出，潜流装油系统产生的电荷从泵开始大量地产生，在过滤器处达到高峰，然后进入管线，最后进入槽车。如果管线较长的话，高峰可能小一些。喷溅装油系统与泵式不同之处在于没有因泵而使静电荷急剧增加的环节，这使得进入过滤器的初始电荷值较小。两者都存在着过滤器位置的设计问题，一般希望把它置于离装油栈台100m以外，以便有充裕的时间逸散电荷，或者设法降低流速以减少电荷的产生。
    在喷溅装油的过程中，活动套筒式小鹤管可以伸到槽车底部装油，但在实际操作中一为方便，二为减少油品损失（鹤管头不深入油内造成鹤管里阻力增加，油会从套管间溢出），所以都没有把鹤管插入槽车底部。甚至有的单位明确规定鹤管头要离开油面200mm以上，显然这是很不妥当的。因为这会使鹤管口附近的油面上集聚更多的电荷，电位梯度增大，容易放电。应该采用底部装油或将鹤管伸至接近罐底，理由是：可以避免油柱流车经体中部电容最小位置时（此时油在管内）所产生的最大电位。在装油后期油面电位达到最大值时，油面上部没有突出接地体，可避免局部电场增高。在局部范围内可避免因油柱集中下落形成较高的油面电荷密度。减少喷溅、泡沫，从而减少新产生的静电荷。减少油品的雾化及蒸发，可避免在低于闪点温度时点燃。
    2.3 鹤管类型及其产生静电情况分析
    目前我国铁路罐车装油台使用的鹤管按口径可分为2大类。Dg100mm以下的称为小鹤管，Dg200 mm的称为大鹤管。小鹤管按车位布置平均12m左右设置1台，可以同时装车30多台；大鹤管一般设置2个鹤位集中装油。小鹤管虽然管径较小，但由于多台同时装充，所以装车流速并不算高，
    一股在3.5～4 m/s装1台时间大致是35min左右，装1列车约需30～120 min。由于操作上的种种原因，满车顺序总有先后。因此，1列车中总有部分车位出现流速不均匀，有时可达6～8m/s，有时甚至高达13 m/s，这是小鹤管在操作中要特别注意的时刻。对于大鹤管，由于管径大，流量大，5～8 min就可以装完2台车，相对而言流速较高。所以，大鹤管装车时槽车油面电位较高。大鹤管虽然使用的历史不长范围不广，但出现的事故较多，应该给予充分的注意。
    2.4 油罐车内静电分析
    油料的电导率较大时，车内各部分油料的电荷密度容易趋向均匀。因电荷有同性排斥的作用，油中的电荷有流向油面的趋势，又因液体表面张力的缘故，油面电荷较多，这就是所谓的趋表效应。由于油罐车内各点电容不同，因而同样数量的电荷在电容较小的部位就会有较高的电位。较高电位处的电荷将向低电位处流动而使电位趋向平衡。当油品流动较慢时，车内各部位的电位易趋向均匀，而电荷不均匀的现象较明显。但在油品流动较快时，各部分电荷易趋向均匀，电位差别较大的现象就增加。鹤管装油时接近油面，其管口末端形成的不同对局部电容有不同的影响，从而引起电荷密度及电位的差异。油罐车在装油的整个过程中，油面电位是随着液面上而变化。最高电位出现在1/2～3/4容积处。油面电位的数值，主要取决于所在位置电荷和电容数值的大小。一般说来，在鹤管油柱下落处的电荷密度较大，在车内中部位置电容较小(有爬梯时稍有增加)，所以油罐车中心部位电位较高。
    3 成品油充装过程其他危害危险性分析
    在成品油充装过程中，火车装卸栈台可能发生的火灾有：油罐车罐口起火，地面流散液体着火，油罐车翻车着火。引发火灾的原因有以下几十方面：①车辆未经过检测，车况不佳，违章操作等；②使用的各种油类物质，遇到高温、明火、雷电、静电等因素引起火灾；③在有可燃气体和易燃物存在的场合，静电放电、雷电放电均可引爆火源，导致火灾、爆炸事故的发生；④由于油品中含有一定量的腐蚀性物质，它们对贮罐具有较强的腐蚀性，同时还受到电化学腐蚀，从而导致贮罐跑、冒、滴、漏，遇火源而发生事故；⑤装卸油鹤管头部，不是有色金属制作，如果操作时不慎，与油罐车碰击发火引燃油蒸气；⑥开启油罐车顶时使用铁制工具，由于不慎磕碰发火，也易引燃油蒸气；⑦装卸油品时，使用不防爆的工具；⑧装卸中，未安装导除静电装置或静电导除装置失灵，由于油品冲击，在车壁上集聚静电荷放电打火；⑨油罐车在敞盖作业的条件下，外来火种飞入或接近敞口油罐车，引燃油蒸气，引起火灾爆炸事故。
    4 成品油充装过程火灾爆炸事故预防对策措施
    4.1 成品油充装过程预防静电危害的技术措施
    (1)铁路装油栈桥的固定设备原则上要求在多个部位上进行接地。其接地点应设2处以上，接地点应沿设备外围均匀布置，其间距不应大于30 m。
    (2)贮罐内壁应使用防静电防腐涂料，涂料体电阻率应低于100 MΩ.m(面电阻率应低于1GΩ)。
    (3)轻质油品的进出口管必须接近贮罐底部。
    (4)对于电导率低于50 pS/m的油品，在注入口未浸没前，初始流速不应大于1 m/s，当注入口浸没200mm后，可逐步提高流速，但最大流速不应超过7 m/s。如采用其他有效防静电措施，可不受上述限制。
    (5)在装油前，必须先检查罐车内部，不应有未接地的浮动物。
    (6)装油鹤管、管道、槽罐必须跨接和接地。
    (7)顶部装卸油时，装卸油鹤管应深入到槽罐的底部装油速度宜满足关系：V.2 n≤0.8。其中，V为油品流速，m/s；D为鹤管管径，m。
    (8)装油完毕，宜静置不少于2 min后，再进行采样，测温、检尺、拆除接地线等。
    (9)铁路油罐车未经清洗不宜换装油品。
    (10)工作人员充装操作时要身穿防护服，装油时鹤管应插到罐车内底部不高于0.2 m处，油品流速应小于4.5 m/s，以防产生大量静电。
    4.2 预防静电危害的管理措施
    (1)成品油库的安全技术部门应会同有关职能部门制定防静电危害具体实施方案，并加以监督检查。负责管理工作的人员必须掌握静电安全技术知识，当发现静电可能酿成事故时，有权采取有效措施，并上报主管领导。
    (2)所有防静电设备、测试仪表及防护用品，要定期检查、维修，并建立设备档案。
    (3)油品静电检测主要项目有：贮器的泄漏电阻、人体的泄漏电阻、管线的接地电阻、油品静止电导率；油品油面静电位；可燃蒸气与空气混合物浓度；油品温度，气温及大气相对温度。
    4.3 充装过程其他危害对策措施
    (1)严格控制火源的对策措施：严格执行动火制度。维修、施工在禁区动火，必须执行动火审批，办理动火证．有专人负责，专人监护以至采取必要的救护消防措施。电气设备均应符合防爆等级要求，达不到防爆等级规定的电器设备，如电机、电线、照明灯具、配电盘、开关等均不能使用。电器设备、设施老化或损伤应及时处理或更换。严格执行安全规章制度，严禁把明火源带入禁火区域，严禁在禁火区域内吸烟。定期检查、检测防雷、防静电的连接件和接地设施始终处于良好状态。铁路专用线油品充装栈桥上的翻梯应装胶垫或胶轮，无胶垫或胶轮严禁使用。铁路专用线油罐车在充装作业前必须在车辆两端或尽头线来车一端不少于20m处，在车方向左侧钢轨上安装带脱轨器的红色防护信号。作业完毕清除线路障碍物后，方可撤除。防止车辆误进有充装罐车的线路。铁路油品充装栈桥爬梯口设置消除人体静电握把(球)。
    (2)防油品溢出或泄漏的对策措施：严格执行各项规章制度和操作规程，加强操作人员的安全教育和技术培训，提高操作人员的安全意识，严禁违章操作，避免发生充装过量或因鹤管位置未放好而发生溢油、冒油事故。加强设备，设施的维护、养护和定期检查工作，防止油泵、管网、阀门的漏油。加强充装过程油品液位的监控、检测工作，以防充装过量或冒油。应采用液位自动检测报警或液位自动联锁控制装置。
    (3)铁路专用线管理对策措施：加强铁路专用线的正常维护、维修，及时消除各种病害，严禁带病使用，杜绝铁路罐车脱轨现象的发生铁路专用线应当制定防止车辆溜逸的详细管理规定，并设置防溜逸设施机具(如枕木、三角木等)，否则，一旦车辆溜逸，会发生撞车、脱轨、颠覆、重大火灾、人身伤亡等事故，造成重大的生命和财产损失。防溜逸设施要维护使用好。防止铁路罐车溜逸，以免罐车发生相互碰撞与铁路运输相关的任何同类设施，设备都不能侵入铁路机车车辆限界，铁路专用线也要遵守该规定，专用线的装车鹤管在车辆进入或牵出装车线时，必须处在栈桥上方并予以锁闭，以免侵入机车车辆限界。如车辆进入或牵出装卸线时侵界，就可能与机车、车辆相撞，造成机车、车辆、装车设备的损坏，严重时可引起油罐车火灾、爆炸事故。

riky

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子晓

非常感谢不用金币就能看到

jtlfly

学到不少东西，谢谢了

我自横刀向天笑

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