油库安全技术.ppt

1,油库安全技术,第一节油库消防第二节油库防雷第三节油库防静电,2,第一节油库消防技术,一、油库火灾和爆炸的原因主观原因麻痹大意；不遵守规章；等等客观原因电器设备的火花、过热等金属的撞击引起火花静电和雷电可燃物的自燃库外火源,3,二、石油产品的易燃、易爆性的衡量判据,石油产品易燃性的衡量判据闪点、燃点、自燃点石油产品易爆性的衡量判据爆炸极限,4,,三、燃烧与灭火,5,,,2、燃烧的三要素（燃烧的必要条件）可燃物三要素助燃物导致燃烧的能源（点火源）,,6,,,7,,几种燃烧形式,按照燃烧反应相的不同分为均相燃烧、非均相燃烧。可燃气体的燃烧形式a）混合燃烧b）扩散燃烧可燃液体、固体的燃烧形式a）蒸发燃烧b）分解燃烧c）表面燃烧,8,,4、燃烧机理理简介,连锁反应认为在空气中存在着游离态的原子、离子的具有一定能量的活性基因，或称活化基、活化中心。主要是原子氧、氢、氢氧化合物O*、H*、OH*（*表示是活化基）,氢的燃烧，连锁反应可以写成下面几个步骤,H*O2→O*OH*O*H2→H*OH*2OH*H2→2H*H2O,H*3H2＋O2→2H2O3H*,,,形成活化基增殖的反应链。,9,,（二）爆炸及爆炸极限,1、爆炸的基本概念,定义物质自一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生巨大声响的现象称为爆炸。,根据爆炸压力波传播速度，可将爆炸分为,轻爆传播速度（数十厘米数米/秒）,爆炸传播速度（10米数百米/秒）,爆轰传播速度（1000～7000m/s）,10,,2、爆炸分类,由物理变化而引起的爆炸。物质因压力等状态发生突变而形成的爆炸现象称为物理性爆炸。物理性爆炸前后物质的性质及化学成分均不改变。,（1）物理性爆炸,11,,（2）化学性爆炸,由于物质发生极迅速的化学反应，产生高温高压而引起的爆炸成为化学性爆炸。化学性爆炸前后物质的性质、成分均发生了根本的变化。,化学爆炸按爆炸时所产生的化学变换，可分为三类,12,,化学爆炸分类a、简单分解爆炸b、复杂分解爆炸C、爆炸性混合物爆炸,由可燃气体、蒸气及粉尘与空气混合形成的混合物的爆炸均属此类爆炸。这类爆炸需要一定的条件，例如爆炸性物质的含量、含氧量、激发能源等等。同此，其危险性较前二类要低，但极普遍，造成的危害性也较大。,从机理上讲，爆炸性混合物爆炸属于混合燃烧的剧烈形式。,13,,爆炸下限、上限可燃气体或蒸气与空气组成的混合物能使火焰蔓延的最低、最高浓度，称为该气体或蒸气的爆炸下限、上限。,影响爆炸极限的因素a、原始温度；b、原始压力；c、含惰性介质量。,14,,（三）、灭火方法,冷却法窒息法隔离法化学中断法（化学抑制法）,15,,四、灭火剂,目前主要的灭火剂有水、砂、二氧化碳、四氯化碳、化学泡沫、空气泡沫、干粉和卤化物（卤代烷）。,油库中常用的有水蒸气、化学泡沫、干粉、卤化物和空气泡沫。,16,,五、油罐火灾的类型及特点,1、油罐火灾的类型,（1）稳定燃烧,轻质油品油罐在温度较高时，蒸发出大量的油蒸气，从呼吸阀、量油孔等处向外冒，遇火源时燃烧，形成所谓的火炬燃烧。,17,,（2）爆炸燃烧,罐内蒸气浓度处于极限范围内，遇到火源会在罐内发生爆炸，造成罐体损坏，然后继续燃烧。这种情况可造成油品外溢，扩大火势。,18,,（3）爆燃,常常发生在重质油品储罐。重质油品储存一定时间后，罐内油蒸气与空气的混合物浓度大于爆炸下限，遇火源会爆炸，爆炸后，由于油品蒸气的挥发速度跟不上燃烧需要的蒸气量，因此爆炸后不能继续燃烧。,19,,（4）沸溢燃烧,通常发生在原油、重质油品。一定条件下，燃烧发生后，油品会溢出罐外，造成更大的火灾。,20,,2、油罐火灾特点,（1）油品燃烧表面温度,轻油与重油相比，轻油燃烧表面温度低，重油燃烧表面温度高，这是轻油挥发性强，吸收的热量多。,如燃烧表面温度℃汽油80℃；煤油321326℃；原油300℃；重油＞300℃,21,,（2）油品燃烧速度,燃烧速度表达了单位时间内从油品表面烧掉的油品数量。,燃烧速度可用两种形式表达,直线速度单位时间内由于燃烧使油品表面下降的速度（cm/h，mm/min）；,重量速度单位时间内从单位油品表面上所烧掉的油品重量（kg/m2h）；,影响油品燃烧速度的因素有很多，主要有油品种类、油位高低、油品含水率、油罐开口面积、油罐直径等等。,22,,（3）油罐内油品燃烧火焰的特征,①火焰的高度,通常认为D6m，焰高H1.5DD≤6m，焰高H23D,②火焰的倾斜度,有关资料提供了这样的几个实验数据无风条件下倾角015风速≥4m/s倾角6070,23,,③火焰温度,燃烧火焰温度主要取决于燃烧物的种类，一般石油产品的火焰温度在9001200℃之间。火焰温度高，热辐射强度大，对邻近物的威胁也就越大。,24,,（4）油罐的破坏情况,从火场实践得知，一般建筑起火5分钟内燃烧区可达500℃，起火10分钟内，燃烧去建筑构件的温度可达750℃。,对油品储罐，低液位着火，而无冷却水的情况下，着火后58分钟，油罐就会发生变形、破坏，油品可能流散出来，使火灾蔓延、扩大。,25,,,因此，油罐着火后，消防力量必须在5分钟之内做出反映，对着火罐实施扑救和冷却，同时，对邻近罐也要冷却。,油罐破坏情况罐顶破坏，75；罐壁、底破坏，4；无破坏，21。,26,,（5）热波与沸腾溢流,①热波,石油及石油产品是多组分的烃类化合物，各组分的沸点是不一样的，油品燃烧时，油层表面的轻质馏分将首先蒸发燃烧掉，而重质馏分蒸发较慢、蒸发量较少，温度上升。由于重组分的密度较大，所以到一定时候，这些重组分就会因自重而下沉，从而使油层逐层地往深部加热。这种现象被称为热波现象。热油与冷油的分界面成为热波面。,27,,简言之，宽馏分油品储罐火灾中，高温热油层随重组分向下传播的现象称为热波现象。②沸溢及喷溅,当下移的热波面温度达到或超过了水的沸点，而该热波与油品中的浮化水或悬浮水相遇，或者是热波面到达罐低的水垫层时，水就被汽化，由于水汽化时体积迅速扩大为原来的千倍以上，大量的蒸汽上浮，形成强烈的搅拌，形成油包汽的气泡。从而将油品携带出罐外，造成油品的扩散，使火灾扩大，称此现象为沸溢。,28,,如果产生气泡的速度和气泡量很大，例如，悬浮水的颗粒较大，或热波达到水垫层，水的大量、迅速的汽化，使得油品被蒸汽抬起，冲入大气，发生喷发现象，使油滴、油气泡被抛出罐外，这种现象我们称之为喷溅。,29,,原油罐火灾沸溢实景,30,,某原油库平面示意图,31,,③产生沸腾溢流的必要条件a、油品具有移动热波特性；b、油品中含有游离水、乳化水、或者油层下有水垫层；c、油品具有足够的粘度。,一般情况下，所说的沸腾溢流包括沸溢和喷溅现象。,32,,④沸溢的预测a、示温法（热敏漆）；b、观测法（观测现象）；c、计算法。,计算热波发生的时间H水垫层以上油层厚度，m；VR热波速度，m/h。VR0.31.1m/h（实验统计）t从发生火灾到开始喷溅的时间，h；,33,,六、低倍数空气泡沫灭火系统的设计,（一）空气泡沫的制备,泡沫混合液泡沫液水694或（397）,34,,（二）空气泡沫的灭火原理,隔离与窒息作用隔热作用与降温作用冲淡可燃气体，减轻火势,泡沫的性能要求具有良好的稳定性和抗烧性具有良好的流动性具有适当的发泡倍数泡沫性能指标25析液时间抗烧时间90控制时间,35,,（三）、液上喷射空气泡沫灭火系统,灭火系统的形式固定式灭火系统半固定式灭火系统移动式灭火系统灭火系统的主要设备泡沫比例混合器（负压比例混合器、压力比例混合器）泡沫产生器消防栓、水枪、水龙带、泡沫钩管、泡沫管架、泡沫枪等,36,,我国目前生产的负压比例混合器有两种型号有PH32、PH64。,符号意义,PH泡沫P，混合器H第一个汉字的声母；,32、64最大混合液输出量L/s,混合器所要求的进口压力610512105Pa。,适用流程负压空气泡沫比例混合器，必须使用环泵式流程。,37,,压力比例混合器型号目前有PHY16、PHY32。,Y表示压力比例混合器；,16、32最大混合液输出量L/s。,比例混合器进口压力要求610512105Pa。,38,,（四）泡沫灭火系统基本参数的确定,基本参数泡沫液用量、储备量；消防水用量、储备量；泡沫产生器数量、泡沫比例混合器数量、消防栓数量、泡沫泵、清水泵的流量和扬程的要求。,39,,1.泡沫混合液供给强度ZhL/min.m2,表1非水溶性甲、乙、丙类液体泡沫混合液供给强度（固定顶罐、液上喷射）,定义为有效灭火，单位时间内、单位燃烧面积上所需供给的泡沫混合液量。用Zh表示，常用单位L/minm2,低倍数泡沫灭火系统设计规范GB-92,40,,表2非水溶性甲、乙、丙类液体泡沫混合液供给强度（外浮顶罐、液上喷射）,41,,2.扑救油罐火灾泡沫混合液计算耗量混合液的流量,式中QhG油罐一次灭火所需的泡沫混合液量，LZh泡沫混合液供给强度，L/min.m2F燃烧面积，m2τ泡沫混合液连续供给时间，min,42,,固定顶油罐F储罐的横截面积外浮顶罐F油罐壁板与泡沫堰板之间的环形面积内浮顶罐浅盘式和浮盘采用易溶材料制作的内浮顶油罐F油罐横截面积单、双盘式内浮顶油罐F油罐壁板与泡沫堰板之间的环形面积,43,,在进行泡沫系统设计计算时，油库的泡沫混合液计算耗量以油库一次灭火所需量最大泡沫混合液消耗量作为混合液计算耗量。,“一次”只考虑油库发生一个罐火灾的情况；,“最大消耗量”对不同规格、不同油品储罐做计算，找出混合液用量最大的储油罐为着火罐，以此作为设计计算依据算出混合液计算耗量。,44,,3.扑救液体流散火灾所需泡沫混合液的量式中qpQ泡沫枪泡沫混合液工作流量，L/minnpQ泡沫枪数τh3混合液连续供给时间，min,表3,45,,4.泡沫液耗量式中Qye油库一次灭火所需的泡沫液量，Lm泡沫混合液中泡沫液所占的百分比。,46,,5.消防用水总量配置泡沫混合液的用水量冷却着火油罐的用水量或冷却邻近油罐的用水量或式中Zs冷却水的供给强度，L/min.m2或L/s.mF1着火罐罐壁表面积，m2（固定式冷却系统）L1着火罐冷却范围计算长度，m（移动式冷却系统）L2邻近罐冷却范围计算长度，mτ1冷却水供给时间，D20m时，τ16hD≤20m时，τ14h,47,,6.泡沫产生器数量式中或即扑救油罐火灾的混合液流量。qch一个泡沫产生器混合液的工作流量。,或,Lg、Lc冷却范围长度、产生起保护范围长度。,（向上取整）,48,,7.泡沫比例混合器的数量式中Qh一次灭火混合液最大流量；qbh一个泡沫比例混合器最大混合液流量。8.泡沫液储罐容量式中Qh3充满管道的混合液体积,，常用,（向上取整）,49,,9.消防水池容量灭火期间无清水补充灭火期间有清水补充其中,50,,10.泡沫泵选择流量要求环泵式压力式扬程要求环泵式压力式式中q环泵循环回流流量Hp泡沫混合液管线总摩阻ΔZ泡沫产生器入口与消防水池液面之间的高差Pc泡沫产生器入口的工作压力ΔP压力式混合器入口与出口之间的压降ρh混合液的密度,51,,11.清水泵的选择流量要求扬程要求式中Hz为了保证一定的充实水柱，水枪喷嘴出口所必需的压头，mHd水带摩阻，mHg水池至消火拴出口的摩阻，mΔZ水枪出口至水池液面之间的高差，m,52,,12.消火拴的数量式中nx水枪数qx一支水枪的额定流量，L/s备用数量，一般取23个,53,,整个罐区消火拴的布置1）确定着火罐及其邻近油罐;2确定消火拴数量ns;3初步布置这ns个消火拴;4计算一支消火拴的保护半径R，使R≤120m;5选定另一个油罐为着火油罐，并确定其邻近油罐;6重复第2、3、4步，注意利用已经布置好的消火拴，作适当的调整;7重复第5、6步，最终确定并布置罐区的消火拴Ns。（可见）,54,第二节油库防雷,一、雷电一般知识简介（一）雷电的形成构成雷电的基本条件是雷云。重力分离起电机制雹粒（或霰）与冰晶的碰撞雹粒（或霰）的结凇对流起电机制,55,,（二）雷电的种类线状雷电（发生在云、地之间）片状雷电（发生在云、云之间）球雷,56,,二、雷电的危害,直接危害电效应热效应机械效应,间接危害雷电反击跨步电压静电感应电磁感应,57,,三、防雷装置及设计,避雷针分为独立避雷针和附设避雷针；独立避雷针是离开建筑物单独装设的，附设避雷针不是单独存在的。,58,,,（一）避雷针的结构接闪器引下线接地体垂直接地体水平接地体复合接地体避雷针的保护原理,59,,（二）避雷针的保护范围,1.单支避雷针的保护范围在地面上的保护半径任一高度hx水平面上的保护半径式中h避雷针的总高度，mhx被保护物体的高度，mrx高度为hx处避雷针的保护半径，mP避雷针超过30m时，保护范围受高度影响的系数。当m时，P1当30h120m时，ha避雷针的有效高度，m;,60,,2.双支等高避雷针的保护范围,；,式中bx两避雷针之间中间点处hx高度上保护宽度的一半，ma两避雷针之间的距离，mh0两避雷针之间中点处所能保护的最大高度。,61,,3.双支不等高避雷针的保护范围,62,,4、三支或多支避雷针的保护范围三支或多支避雷针保护全部面积所需要的条件为D≤8haP式中D三支避雷针所组成的三角形外接圆的直径或多边形最长的对角线。其他符号意义同前。,63,,（三）接地电阻的计算,1.垂直接地体的接地电阻式中土壤电阻率，L接地体全长，md接地体直径或当量直径，mt地面到接地体中部的深度，m,64,,2.水平接地体的接地电阻式中d水平接地体直径或等效直径，mK水平接地体形状系数,65,,3.复合接地体的接地电阻式中Rf复合接地体的接地电阻，R单根垂直（水平）接地体的接地电阻，n垂直（水平）接地体的根数；复合接地体的屏蔽系数，一般取0.8。,66,,通常设计计算中，当单根接地体的接地电阻R＞10时，应考虑用适当数量的单根接地体组成复合接地体，使Rf≤10。可反算出（向上圆整）,67,,四、油罐防雷措施,地上固定顶金属油罐我国的石油库设计规范规定顶板厚度≥4mm，不设避雷针；顶板厚度＜4mm，设避雷针。浮顶油罐按石油库设计规范规定，浮顶罐可以不设避雷针，罐体做良好的接地，并且浮顶与罐体之间用两根截面积不小于25mm2的软铜线作电气连接。,68,,地上非金属油罐应装设独立避雷针。油罐的金属附件和外露金属件做电气连接并接地，为了防止电磁感应、静电感应的破坏，在罐顶铺设金属网并接地，金属网采用直径不小于8mm的圆钢做不大于6m6m的网格。覆土油罐凡覆土厚度在0.5m以上者，可不设避雷装置。,69,第三节石油静电与防护,一、液体带电的双电层理论固体带电双电层原理,70,,1、液体带电双电层一般模型,71,,2、液体带静电的成因a、液体与固体（气体、不相容的液体）接触，形成双电层；b、接触两相的相对运动，两者带有极性相反的电荷。,[接触、分离],72,,二、油品起电途径油品管路流动起电水滴、杂质在油品中的沉降起电油品冲击起电喷射起电,73,,三、非导电性介质中电荷的流散和积累,1、介质中电荷的流散,根据静电学原理，在静电场中电荷流散规律为,或,Q0、t0时的电量、电荷密度;Q、t时刻的电量、电荷密度;,,介质放电的时间常数,s;,介质的介电常数;,真空介电常数。,8.84510﹣12c2/Nm2,k介质电阻率，Ω.m,74,,讨论（1）从公式中可以看出，介质中电荷量或电荷密度是以指数规律减少的，而且时间常数越小，电荷流散越快。,介质中电荷的流散,75,,,（2）时，这就是说，为电量泄漏到原电量的所需要的时间。（3）从的定义式可以看出时间常数仅与介质本身的性质有关。因而可以得出结论电荷泄漏的快慢仅与介质的性质有关。,76,,2、介质内部电荷的积累,当介质的性质、运动状态和环境一定时，电荷的产生速率是一定的。我们可以推导出介质电荷积累规律的表达式。设单位体积介质起电电流为Is（Isc）在某时刻t，介质内部的电荷密度为ρ，单位体积介质的流散电流为I，在dt时间内，单位体积的介质的电荷增量是dρ，则有,77,,应用高斯定理、求解一个一阶非齐次线性微分方程，可得,令，则,介质中静电积累规律可图视为,78,介质内部电荷的积累,79,,四、管内流动液体带电的理论方程,1、管内流体冲流电流方程,取半无限长管路，管道半径r；液体性质、k。,,dl段流动电流变化量为,,,80,,求解可得,令,管内流体冲流电流方程,81,管内流动电流的变化情况,82,,五、影响静电产生和积累的因素,（一）介质电阻率的影响,（1）当电阻率k处于10101012范围时，油品放电次数最多，即k处于处于10101012范围时，最易积累静电；,（2）k＜109或k＞1013时，静电放电次数很少，即k＜109或k＞1013时，不易积累静电。,注上述电阻率k的单位为,83,,影响电阻率k的因素1油品所含杂质的影响；2介电常数对电阻率的影响；3液体粘滞性对电阻率的影响；4混合溶质对电阻率的影响。,84,,（二）管线材质及管壁粗糙度的影响,管壁粗糙度对静电产生也有影响，相粗糙度大，接触面积大，冲刷、分离电荷的机会多，冲流电流较大。,液体带电主要是双电层的电荷分离，不同材质使液体中产生的双电层是不一样的，因此产生的电流也不同。,85,,（三）管路中的设备、附件的影响油品在管线中流动时，若通过泵、过滤器、阀、弯头等等设施时，油品带电量会急剧增大。（四）流态的影响通常是紊流状态下流动电流比层流大。,86,,六、静电放电和引爆,（一）静电放电类型电晕放电火花放电刷形放电（二）影响静电放电的因素电极形状电极极性气体状态电压作用时间,放电危险程度火花放电＞刷形放电＞电晕放电。,油品带负电荷更易放电。,87,,（三）静电的引爆静电放电引起爆炸和火灾事故的四个必要条件有静电产生的来源；静电能积累到放电的程度；静电放电能量达到爆炸性混合物最小引燃能量；放电空间有处于爆炸极限范围之内的可燃气体。,88,,七、防止静电事故的措施减少静电的产生控制流速控制加油方式防止不同油品相混或油品中含有空气和水油品经过过滤器后，要有足够的静电泄漏时间增强电荷的流散接地与跨接加抗静电剂设置静电消除器设置静电缓和器消除危险放电消除爆炸性混合气体,89,,,THEEND,,90,,,,91,,,,92,,,,93,,,,,,,,,94,,,,95,,,,96,,,,97,,,,98,,,,,,,,99,,,,100,,,,101,,,,102,,,,103,,,,104,,,,105,,,,106,,,,107,,,,108,,THEEND,2008.11,