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大连“7

 2020-02-10 10:02  

1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1目的及意义:

随着石油工业的蓬勃发展,世界各国都在加强石油储备战略,油气贮罐的数量与日俱增。石油化工技术上的发展主要表现为大型化、综合化,即储罐容量的增大,出现多种储存方式,所以储罐安定性也日益显得重要起来。

石油储罐中储存的石油及其产品具有易燃、易爆、易蒸发、易产生静电、受热易膨胀、易流动扩散、能在水上漂浮等特点,发生火灾爆炸的危险性很大,是火灾爆炸危险的多发区域。此外,若储罐发生破裂或泄漏等情况时,遇到适当条件,也常常在器外发生燃烧爆炸。储罐一旦着火,蔓延很快,扑救困难。燃烧储罐对邻近罐的威胁很大,其辐射热常常引起邻近罐的损坏、坍塌,进而燃烧、爆炸,使得火势扩大,难于扑救。石油储罐易燃物的火灾及其辐射、爆炸物产生的空气冲击波等还将对人员、财产、建筑物及大气环境产生一定影响,例如储罐发生火灾事故时,会产生有毒烟气,像云一样笼罩在大气中,有毒液体也会排到水源和河流中,不但会引起人员伤亡,影响正常生产,造成巨大的经济损失,还会造成周边环境的污染,其后果是十分严重的,造成的人员伤亡和财产损失也常常是难以估计的。

虽然油库爆炸与火灾作为油库事故中最严重的一类而受到所有公司的注重,但近年来国内还是发生了数起油库火灾事故,其中大连新港7.16油库爆炸事故作为其中较为严重的一起,受到了各界的关注。本文也将选取该事故作为案例进行分析研究。事故的基本情况如下:

2010年7月16日,位于辽宁省大连市保税区的大连中石油国际储运有限公司原油库输油管道发生爆炸, 事故原因是由于事故单位在输油作业时,向原油管道中注入含有强氧化剂的原油脱硫剂,造成输油管道内发生化学爆炸,引发大火,导致部分原油、管道和设备烧损并造成大量原油泄漏, 泄漏原油流入附近海域造成污染。事故造成1名作业人员轻伤、1名失踪;在灭火过程中, 1名消防战士牺牲、1名受重伤。事故造成的直接财产损失为22330.19万元。

事故发生后消防部队以科学的指挥,顽强的战斗作风并在各方面的支持下成功将事故进行了合理处置,堪称同类事故处置的典范,但同时此次油库火灾事故也暴露出特大型石油库在规范层面存在输油管道和油罐漏油防范、油罐区分隔、消防道路设置、重要设施的安全间距、供电可靠性等数个方面要求不足的问题。对于本次事故的研究涉及多方面,多角度的讨论,其一是详细还原了事故的处理过程,并从宏观角度分析研究在同类事故发生时应该如何进行消防力量的分配调度以及如何进行作战指挥工作;其二是对于此次事故处置过程中的难点进行了研究,从细处入手,规划具体的处理措施和步骤;也有对于事故发生所暴露出来的油库硬件设施及管理方面的不足进行的分析,并提出改进方案,力求从源头处降低事故发生的风险。

针对油罐火灾做好事故预测分析及事故控制,无论是对企业还是社会都具有非常重要的意义。

1.2国内外研究现状:

石油储罐区发生火灾爆炸事故类型主要有油罐区内地面池火或储罐池火、沸腾液体扩展蒸汽爆炸事故、喷射火焰、储罐内蒸汽爆炸、油罐区蒸汽云爆炸、原油的沸溢和喷溅。池火灾是指可燃液体泄漏后流到地面形成液池,或流到水面并覆盖水面遇到点火源而形成的火灾。沸腾液体扩展蒸汽爆炸是指过热液态压缩气体瞬间气化而发生的爆炸现象。

在爆炸机理方面国内外科研人员研究油罐火灾的基本思路主要是结合相关的火灾动力学、燃烧学理论,通过理论推导建立油罐火灾模型,得出燃烧过程中的相应参数,并通过实验进行对比分析,随着计算机技术的发展,现阶段运用计算机模拟的方法研究油罐火灾的发生发展规律也逐渐增多。

T. Steinhaus等[1]指出,选取火灾模型进行火灾场景分析时要考虑火灾场景自身因素、研究参数、预测准确性等问题。采用火灾模型对油罐火灾分析时应着重考虑火焰特征、燃烧产物和热传递这三个方面。

丛琦,徐梦轩[2]分析了不同类型油罐火灾的特点,并提出了相应的火灾扑救方法。

兰天其,王靖元等[3]分析了采用泡沫灭火时泡沫液对浮顶的影响,粗略计算了浮顶发生倾斜或沉降的时间。

赵大林,魏东等[4]建立了直径分别为1.0m、1.5m和2.7m储罐实验台,分别对汽油、柴油的燃烧进行了实验研究,得出燃烧介质、储罐直径、油液高度、风速对燃烧速率有较大影响,并拟合了关系式。

栾忠庆、章蓉等[5]通过对近年油库着火爆炸事故进行分析,分析了油库发生爆炸事故形成因素,找出了易导致发生事故的着火点,给出了事故发生的常见原因,并有针对性的对油库明火作业提出事故预防措施。为提高企业的安全管理水平提供了切实的参考。

国内外针对池火灾、沸腾液体扩展蒸汽爆炸、喷射燃烧、蒸汽云燃烧等火灾事故模型已经进行了大量研究,无论是理论研究、试验研究还是数值模拟研究都已经较为全面,从爆炸发生的机理,火势蔓延形态到可能造成的后果都有详尽的描述。

在安全评估方面Abdolhamidzadeh等[6]分析了224起油罐火灾事故,对事故的初始事件及二次事故的引发源进行了总结分析。

郭小芳、王长征[7]针对油库存在的环境风险隐患,对油罐发生火灾产生的热辐射、爆炸产生的冲击波的影响进行了预测评价,并对火灾事故发生时产生的有毒烟气对周围环境的影响进行了预测分析。

赵爽,姜虎生等[8]建立了油罐燃爆事故事故树,研究了事故与基本事件的因果关系,得出了事故发生模式,并对事故原因的重要度进行了分析,为事故预防提供了指导。

包丽雅[9]采用基于事件树的定量评估方法对该罐区进行火灾风险评估。通过危险源辨识、构建事件树、确定各事件频率构建出一个完整的油罐区泄漏火灾事件树,并对财产损失进行了分析计算。

宋志强,张清民等[10]采用事故树分析法对储油库进行了火灾爆炸事故分析,得出了事故的主要原因,并利用道化学方法对储油库进行了安全评价。

孙松杰[11]通过分析油库在生产作业过程中存在的一些不安全因素,指出油库火灾爆炸事故发生的基本条件,并对火灾事故发生的原因进行了分析,提出了石油库火灾预防的相关措施。

唐国帅、王帅等[12]分析了故障树分析法,并从事故树建立、爆炸事故树分析以及定量分析等方面探讨了事故树分析方法在油库安全管理的实际应用。

李新战、黄坤等[13]以油库管理过程中常见的各种故障类型为基本事件,火灾爆炸为顶事件,建立了油库火灾爆炸故障树,通过故障树分析法对油库火灾爆炸事故进行定性分析,找出了油库火灾爆炸事故发生的主要故障因素,并针对主要的故障因素提出了相应的安全措施。

吴贺[14]运用事故树分析法,针对油库生产环境、设备设施、作业过程以及作业人员等方面存在的不安全因素,分析了油库火灾和爆炸的成因,并对主要隐患提出相应的措施。

吉灵、熊悦等[15]对火灾发生后油库火灾燃烧爆炸特点、过程和类型等进行深入分析,掌握变化机制,为制定高效安全的消防扑救措施、减少人员伤亡以及降低财产损失提供了一定的理论科学依据。

李华伟[16]以原油罐区火灾爆炸事故为例,介绍了故障树分析法:确定某一事故为顶上事件,建立该事故的故障树图,可以辩识系统中可能导致事故的危险源,找出事故发生的原因、条件和规律,进而有根据地改进原有系统,指导运行和维修,防止事故的发生。

Daqing Wang、Peng Zhang等[17]确定了原油罐火灾和爆炸的各种潜在原因。构建原油罐火灾和爆炸故障树,并通过定性分析确定该树的最小割集。提出了一种模糊集理论与传统事故树分析的混合方法,用于量化模糊环境下的原油罐火灾与爆炸故障树,并通过提出的决策方法对该故障树进行重要性分析。

Lei Shi、Jian Shuai等[18]发现了钢制储油罐发生火灾与爆炸的各种原因,并确定了最关键的事件。提出了将改进分析层次过程和模糊集理论组合应用于钢制储罐的火灾事故分析。

Mengmeng Chen、Kai Wang[19]应用Bow-tie方法分析石油化工爆炸与火灾灾害的原因,后果和控制方法。基于故障树分析,实现了导致爆炸和火灾事故的主要事件的42种组合情景。确定主要事件的重要顺序。开发事件树,考虑紧急疏散和自动灭火系统的成功或失败,获得具有不同发生概率和损失程度的四种后果。建立了Bow-tie模型的结构,其中考虑了三个事故源,包括液化石油气的极限浓度,设备故障或操作误差和火源。在确定事故原因和后果后,建议采取预防措施和减少损失措施。

M.Dziubinacute;ski、M.Fra#731;tczak等[20]介绍了与输油管道中危险物质运输相关的危害的风险评估方法,该方法用于确定管道故障的基本原因及其可能的后果,同时也考虑到个人和社会风险。在这种方法的基础上,还提出了对长输管道构成严重威胁的风险因素的相关分析。

在事故处置方面李金华[21]详细描述了事故情况以及处置过程,总结了必须快速集中调度力量,必须实行扁平化决策指挥,必须有针对性地采取措施,必须配备先进的消防装备,必须建立强大的战勤保障和联勤联动体系,必须锻造过硬的消防铁军队伍共6条事故成功处置的关键因素,并对日后应对同种事故的防范与处理进行了展望。

苗国典、李红旗[22]通过对这起爆炸火灾事故特点及难点的详尽分析,论述了此次事故成功处置的关键环节和经验,提出了启示,对消防部队处置此类灾害事故具有一定的借鉴作用。

张成学[23]对于事故处置指挥过程中所做的决策进行了详细分析,总结了成功的经验,从特大石化爆炸火灾事故组织指挥层面提供了可供借鉴的经验做法。

韩钧[24]作为《石油储备库设计规范》(GB50737-2011)的主编,分析了大连 7#8226; 16 油库火灾事故暴露出的特大型石油库在规范层面存在的输油管道和油罐漏油防范、油罐阀门设置、油罐区分隔、消防道路设置、重要设施的安全间距、消防设施规模、供电可靠性和油罐操作等八个方面要求不足的问题。并表示新编国家标准《石油储备库设计规范》采取了有针对性的防范措施,并制定了相应的规定。

2.研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

1.1研究的基本内容:

本论文将以大连新港7.16油库爆炸案例作为切入点与研究对象,对各种系统的危险性进行辨识和评价。分析内容为爆炸的具体过程和消防队进行后续救灾处理的相关举措。

1.2研究的目标:

采用事故树分析的方法,找出油库爆炸事故的直接原因,并能深入地揭示出事故的潜在原因。

将储罐火灾爆炸事故的故障树模型的分析运用与储罐区防火以及灭火救援内容联系起来,构成一个有机整体,使得火灾爆炸事故故障树模型的分析运用不仅具有科学性,还具有实用性。各类火灾爆炸事故故障树模型的分析运用可以为储罐防火、灭火救援工作提供理论支持,可以使储罐防火、灭火救援工作不单单依靠规范、制度等来作为依据,还能够依据储罐实际情况的故障树模型分析结果作为依据,更具有说服力。

1.3拟采用的技术方案及措施:

在图书馆查阅故障树分析相关文献著作,建立故障树分析模型。

采用故障树分析法,对各种系统的危险性进行辨识和评价。

在图书馆以及中文期刊网站等查阅油库火灾与爆炸事故的相关文献,了解各方专家意见。

综合各方建议,以及故障树分析结果,提出针对油库火灾事故成因的相关报告以及防范工作如何开展的初步建议。

在指导老师的指导下,对论文进行撰写与修改,完成论文任务。

3.进度安排

(1)1-3周为文献查阅与调研时间,撰写开题报告;

(2)4-15周为设计阶段,完成设计任务,并在第9周接受中期检查。

(3)4-16周内完成外文的翻译工作。

(4)16-17周为论文撰写与答辩准备阶段,完成毕业论文,按照学校论文规范装订。

4.阅读的参考文献不少于15篇(其中近五年外文文献不少于3篇)

[1] T. Steinhaus, S. Welch, R. Carvel, JL, Torero, “Large-Scalepool fire”, Thermal Science Journal (in press, expected Vol 11 issue 3,specialon fire),2007.

[2]丛琦,徐梦轩.浅析油罐火灾的成因及消防对策[J].安全、健康和环境,2007.7(6):19-21.

[3]兰天其,王靖元等.浮顶结构对内浮顶油罐火灾扑救的影响研究[J].武警学院学报.2016.32(2):19-23.

[4]赵大林,魏东等.汽油储罐火灾燃烧特性的实验研究[J].工程热物理学报,2004.25(2):341-344.

[5]栾忠庆、章蓉、邓宗成.油库爆炸事故原因分析及安全管理措施[J].油气田环境保护,2017.27(2):55-57

[6]Bahman Abdolhamidzadeh,Tasneem Abbasi. Domino effect inprocess-an inventory of past events and identification of some Patterns[J].Journal of Loss Prevention in theProcess Inducetries ,2011,24 .575 -593.

[7]郭小芳、王长征. 储油库火灾爆炸环境风险评价[J].石油与天然气化工,2012.42(1):114-118

[8]赵爽、姜虎生、陈广方、付路路、马文涛.基于事故树分析的油库燃爆事故安全评价研究[J].当代化工,2014.43(12):2585-2587

[9]包丽雅.基于事件树的石油储罐区火灾风险的定量评估[J].防灾科技学院学报,2013.15(1):82-87

[10]宋志强、张清民、张莹.基于道指数法的储油库火灾危险性评估分析[J].石油库与加油站,2015.24(6):21-23

[11]孙松杰.浅谈油库火灾爆炸事故原因及其控制措施[J].科技创新导报,2011.(2):99

[12]唐国帅、王帅、李安琪、王虹宇.事故树分析方法在油库安全管理中的运用[J].科技展望,2016.(22):163.

[13] 李新战、黄坤、陈建霞、韩院峰.油库火灾爆炸故障树分析[J].油气储运,2011.29(3):21-23,41

[14]吴贺.油库火灾爆炸原因分析及其预防措施[J].中国石油和化工标准与质量,(4):169-170

[15]吉灵、熊悦、孙旭.油库火灾燃烧爆炸机制的研究[J].辽宁化工,2016.45(8):1089-1091

[16]李华伟.原油储罐区火灾爆炸事故的故障树分析[J].石油库与加油站,2006.15(2):36-37

[18]Daqing Wang、Peng Zhang、Liqiong Chen. Fuzzy fault tree analysis for fire and explosion ofcrude oil tanks [J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries,2013.26(6):1390-1398

[19] Lei Shi、Jian Shuai、Kui Xu. Fuzzy fault tree assessment based on improved AHP for fireand explosion accidents for steel oil storage tanks [J]. Journal of HazardousMaterials,2014.278:529-538

[19]Mengmeng Chen、Kai Wang. A bow‐tie model for analyzingexplosion and fire accidents induced by unloading operation in petrochemicalenterprises [J]. Process Safety Progress,2018.38(1):78-86

[20] M.Dziubinacute;ski、M.Fra#731;tczak、A.S.Markowski. Aspects of risk analysisassociated with major failures of fuel pipelines [J]. Journal of LossPrevention in the Process Industries,2006.19:399-408

[21]李金华.大连“7#8226;16”油罐区爆炸火灾事故处置引发的思考[J].灭火救援技术,2012.12:32-34

[22] 苗国典、李红旗.大连“7#8226;16”油库爆炸火灾扑救难点及经验启示[J].武警学院学报,2010.26(10):23-26

[23]张成学. 大连7#8226;16油罐区爆炸火灾事故成功处置的启示[J].消防科学与技术,2010.26(12):32-34

[24]韩钧.大连7#8226;16油库火灾事故教训及防范[J].石油化工安全环保技术,2012.28(1):1-5

[25]陈利琼.油气储运安全技术与管理[M].第1版.北京:石油工业出版社,2012.8:1-257

[26]杨艺、刘建章、付士根.油库安全评价与应急救援技术[M].第1版.北京:中国石化出版社,2009:183-210

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