和人民生命造成重大损失。究其事故原因,一方面是有些操作人员缺乏责任心、不按油库操作规程操作,另一方面则是由于工作人员对油库及加油站安全技术不了解造成的。因此对于计量操作人员和管理人员,掌握油库防火、防爆、防雷、防静电、安全防护以及油库消防等方面知识是非常必要的。
1.燃烧条件
燃烧是一种同时有光和热产生的快速氧化反应。燃烧必须具备放出热量,发出光和氧化反应剧烈这三个特性。通常所见的燃烧仅指可燃物在空气中与氧发生剧烈的氧化反应。
任何物质发生燃烧必须具备一定的条件,即可燃物、助燃物和着火热源。当其中任何一个条件不具备时,燃烧就不能进行。油库防火与灭火也常是从这三要素着手进行控制。
然而新的研究表明,某些液体燃料可以长期接触氧气而不发生燃烧,而有些液体燃料却能在氧气含量不足的空气中继续燃烧,原因在于有无自由基的存在,说明自由基也是燃烧的附加条件。
(1)可燃物质
无论是固体、液体和气体,在一定条件下凡能与空气中氧或其它氧化剂起剧烈反应的物质都是可燃物质。如木材、纸、沥青及各种油品都是可燃物质。可燃物存在是燃烧发生的基础。 (2)助燃物质
助燃物质就是支持物质燃烧的另一种物质。一般是指氧或氧化剂,主要是空气中的氧。氧在空气中的含量,按体积比为21%,按质量比为23%。可燃物质没有氧助燃是不会燃烧的,只有当氧能源源不断地供给时,才会连续燃烧。
在可燃性混合气体燃烧中,助燃物质和可燃物质必须具备一定比例。可燃性混合气体是指燃烧极限浓度以内混合物气体。在一定温度和压力下,只有浓度在一定范围内的混合气体,才能被点燃并传播火焰。这个混合气体的燃料的浓度范围就称该燃料的燃烧极限。例如在油气混合物中,当氧气浓度小于9%时,燃烧就不能继续,或者当混合气体中惰性气体浓度达到一定值,如二氧化碳浓度达到30%~35%时,水蒸气体积浓度大于30%时,燃烧也会中断。燃料的燃烧极限是受混合气体的种类和氧气、惰性气体等浓度的影响而变化的。
(3)着火热源
着火热源就是把可燃物质的一部分或全部加热到发生燃烧所需要的温度和热量的热源。各种可燃物质的性质的不同,着火时所需要的热量和温度也不同。如木材一般加热到280~350℃时着火,煤炭一般在400℃时着火,而石油产品的着火温度高于闪点l~30℃。
闪点:石油产品在一定实验条件下加热,油蒸气与周围空气形成混合气接近火焰时,开始发生瞬间闪火的最低温度成为闪点,用℃表示。它是衡量油品火灾危险性的重要指标。闪点的高低反映油品蒸发性的好坏,闪点越低,蒸发性越好,火灾危险性越大,油品的危险等级是根据闪点来划分的,闪点在45℃以下的为易燃物,45℃以上的为可燃物。 (4)活性基因
燃烧实际上是气体分子间的活性基团相互作用。要维持燃烧,必须保证活性基因链锁反应的连续性。燃烧过程中如受负催化剂作用,活性基因不能连续供给时,燃烧就会中断。如汽油在燃烧时,碰到干粉等负催化剂,灭火剂就会吸收大量活性基团,破坏链锁反应,造成活性基团缺乏而中止燃烧。
2.爆炸极限与爆炸机理 (1)爆炸极限
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可燃性气体或可燃性液体的蒸气与空气或氧气混合后,在某一浓度范围内,遇到火源将引起爆炸,此浓度范围称为混合气体的爆炸极限范围。当浓度高于或低于某一极限值时,火焰便不再蔓延,所以这个能使可燃气体或蒸气与空气或氧气组成的混合物在点火后可以蔓延的最低浓度称为该混合气体的爆炸下限。同样能使火焰蔓延的最高浓度称为混合气体的爆炸上限。这种油气与空气按一定比例混合,浓度在爆炸极限范围以内的混合气体称为爆炸性混合气体。混合物浓度低于爆炸下限时,因含有过量的空气,空气的冷却作用阻碍了火焰的蔓延。当浓度高于爆炸上限时,空气含量不足,火焰也不能传播,所以当浓度在爆炸范围以外时,混合物就不会爆炸。对于浓度在爆炸上限以上的混合物还不能认为是安全的,一旦补充进空气就有危险性。爆炸浓度极限是爆炸必须具备的一个条件。
可燃液体除爆炸浓度极限外,还有爆炸温度极限,因为液体的蒸气浓度是在一定温度下形成的。可燃液体在一定温度下,由于蒸发而形成等于爆炸浓度极限的蒸气浓度,这时的温度即为爆炸温度极限。爆炸温度极限有上限和下限之分。爆炸温度下限,即液体在蒸发出等于爆炸浓度下限的蒸气浓度时的温度。液体的爆炸温度下限即是液体的闪点。爆炸温度上限,即液体在该温度下蒸发出等于爆炸浓度上限的蒸气浓度。例如,汽油的爆炸温度下限是-38℃,上限是-8℃。在这个温度范围之内,汽油蒸气与空气的混合物都有爆炸危险。爆炸极限是实际测定出来的,某些油品的爆炸极限参考数据如表3-3。
爆炸极限不是一个固定值。各种不同的可燃气体或液体,由于它们的理化性质不同,具有不同的爆炸极限。同一种可燃气体或液体的爆炸极限也不是一个固定的值,受各种因素的影响而变化,例如大气压力的影响。在一定条件下所测得的爆炸极限具有普遍的参考价值。
表3-3油品的爆炸极限
(2)爆炸机理
爆炸必须具备以下条件,一是要有油蒸气存在,且气体浓度在爆炸极限范围内,二是有足够的引爆能量。
油品蒸气与空气的混合气体处在爆炸极限范围内时,一接触火源便先爆炸后燃烧。当混合气体浓度超过极限的上限时,接触火源后先燃烧,当浓度降到上限以下,或空气继续补充,浓度稀释到上限以下,就发生爆炸;当混合气体浓度低于下限时,既不会引起爆炸,也不会引起燃烧。
爆炸极限除了用油品蒸气在空气中的体积百分比浓度表示外,还有相应的温度,因此也存在爆炸温度极限,如表3-3,汽油爆炸温度极限在-38~-8℃,煤油在40~86℃之间。
3.油库危险区域的划分
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石油库经营的汽油、溶剂油、煤油、-35号柴油等轻质油品挥发出来的油蒸气与空气混合后,极易形成爆炸性气体混合物并存在于一定的区域内。
为了便于正确合理地进行电气设计、设备选型、安装、运行、检修、维护、储输作业和安全管理,根据爆炸性气体混合物在生产作业区出现和积聚的可能性,我国国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB 50058-92)中将爆炸性气体环境危险区域划分为 三个区域:
(1)爆炸危险区 ①区域划分原则
油库爆炸危险区域是指油品蒸气与空气混合后,有可能达到爆炸极限的区域。包括易燃油品闪点低于或等于环境温度的可燃性油品的生产作业区及其周围的有限空间。油库内经营的汽油、溶剂油、煤油、-35#柴油等挥发出来的气体,按其在生产作业区出现和积聚形成爆炸性气体混合物的频繁程度和持续时间,将爆炸危险区划分为三级。
a. 0区:连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。 b.l区:在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。
c. 2区:在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境,或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。
在这里,正常运行是指正常的开车、运转、停车、易燃物质产品的装卸、密闭容器盖的开闭、以及所有油库设备都在其设计参数范围内工作的状态。 ②石油库内爆炸危险区域的范围划分示意图图例如下:
③油库主要作业场所爆炸危险区域划分: a.地面储油罐
地面储油罐主要有钢质拱顶油罐及内浮顶油罐,储存易燃油品时,属爆炸危险区域。拱顶油罐在正常储存易燃油品的情况下,液体表面以上的空间划为0区:以呼吸阀为中心半径1.5m的空间和防火堤内地坪以下的坑、沟划为1区;距离储罐的外壁和顶部3m的范围内及防火堤至罐外壁高度为堤顶高的范围划为2区,如图3—5所示。内浮顶油罐在正常储存易燃油品的情况下,浮盘上部至罐壁顶部空间及爆炸危险区域内的坑、沟划为1区;储罐外壁和顶部3m范围内及防火堤至罐外壁,其高度为堤顶高的范围内划为2区,如图3—6所示。
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图3-5 图3-6
水平方向: 垂直方向: 水平方向: 垂直方向: 呼吸阀半径r 向上延伸范围如图 2区半径R2=R+3 向上延伸范围如图; 0区半径R0= r+1.5 向下直到地面 向下直到地面 1区半径R1= r+4.5 注:量油孔平时处于密封状态视为2区 2区半径R2= r+15
b.易燃油品泵房
易燃油品泵房是输转、灌装、储存闪点低于或等于环境温度的易燃油品作业区,泵房内地坪以上划为1区,地坪以下有坑、沟存在时,坑、沟内的危险区域要提高一级,即0区。
与爆炸危险区域相邻的建筑物的区域等级划分见图3—7
图3-7
c.槽车装油场地
用来装卸轻质油品的铁路槽车和汽车罐车,其爆炸危险区域划分等级如下:
油罐车内部液体表面以上空间划为0区;以通气口为中心,1.5m为半径的球形空间,以密闭卸油口为中心,半径0.5m的球形空间及爆炸危险区内的坑或沟划为1区;以通气口为中心,3m
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