1 雷电的基本概念
大气中尘埃等物质在云中翻滚运动的过程中, 分别带上了正负电荷。经过相互运动, 有相同电荷且质量较重的到达云层下部, 形成负电荷;有相同电荷且质量较轻的到达云层上部, 形成正电荷。这种运动导致同性电荷聚集, 形成带电中心。当异性带电中心之间的空气被强大电场击穿时, 便会形成云间放电, 即闪电。
2 甬沪宁管线概况
甬沪宁管道是中石化管道储运有限公司所管理运营的一条进口原油长输管道, 于2004年建成投运。管线全长680余公里, 沿线共有7 座油库与泵站, 大型储油罐罐88 座。储罐一次密封为机械密封, 而二次密封由镀锌钢板和内隔膜密封, 采用外层涂料与阴保联合防腐措施。
3 大型储罐防雷防静电安全隐患案例
此节举例叙述管道储运公司类似大型油罐在运行中出现的防雷防静电安全隐患案例:
3.1 2006 年8 月7 日, 管道公司管辖南京处仪征输油站16号储油罐 (15万方储罐) 遭遇雷击, 造成浮顶与罐壁间的二次密封局部起火。
3.2 2007年5月24日, 镇海国储库47号罐 (10万方储罐) 遭遇雷击, 也造成浮顶与罐壁间的二次密封局部起火。
3.3 2007 年6 月24 日, 镇海国家石油储备库47 号罐 (10 万方储罐) 再次遭遇雷击, 同样造成浮顶与罐壁间的二次密封局部起火。
3.4 2007年7月7日15日, 白沙湾站G3号10万立方米储罐一二次密封间被雷击后爆炸起火。
4 雷击大型储油罐导致起火原因分析
从雷电击中储罐引起火灾的案例分析, 其中多是雷雨天气, 罐区周边雨云层内不同种电荷相遇, 通过金属物体的放电, 产生雷电从而击中罐区。雷击产生的过电压引起强大的电流, 通过罐体进入地表, 产生破坏性极大的热效应。由此可见, 直击雷是引起储油罐雷击火灾的主要原因。
罐区防雷的薄弱措施主要是防雷设施不完善。罐区不可能屏蔽雷电不进入罐区, 一旦储罐遭遇雷击, 尽管罐壁接地良好并可以及时放电, 但在雷电强大的电流电压作用下, 罐顶的金属浮盘在放电过程仍会产生大量火花, 进而引发火灾。储油罐发生雷击并引起火灾后, 虽然在罐顶金属浮盘与罐壁接地系统间增加了两根静电导线, 但油罐遭雷击起火的事故依旧无法完全避免。因此应从罐区阻雷措施入手, 防止雷电进入罐区, 确保储罐安全运行。
5防雷措施及原理
5.1 对于普通密封储罐。罐壁厚度≥4毫米, 可不装避雷针, 做防感应雷接地, 并保证接。
5.2 有阻火器和呼吸阀的密闭金属储罐, 罐壁和顶盖≤4mm的, 可采取罐体自身保护。只要与储罐连接的管线, 以及其它金属配件有良好的电器连结, 且与接地装置相连处多与两点的, 便可不安装避雷针。
5.3 对于外浮顶油罐可不安装避雷针, 只做接地处理。由于罐顶随液面的升降而浮动, 罐内的空气间隙极小, 不易形成爆炸性混合物, 且浮顶和罐壁之间多是密封的。但浮动的金属罐顶, 要使用跨接线与金属罐体连接, 并通过金属罐体接地, 其接地电阻应满足≤1Ω。而对于内浮顶油罐则需要加强防雷措施, 虽然浮动部件与罐底、罐顶做了良好的电器连接, 并连接地表, 但内浮顶罐的浮盘与罐顶之间空间较大, 较易聚集爆炸性混合物。
5.4 对于其他油罐, 应采取安装避雷针的方式防雷, 且避雷针最好单独设置。避雷针可以安装在油罐顶部, 也可以安装在圈板边缘。对于拱顶罐, 需在罐顶先焊一块大小、厚度合适的钢板, 再安装避雷针。
6 甬沪宁管网原油储罐安全隐患整改措施
中石化管道储运有限公司对甬沪宁管网储油罐的安全隐患整改措施, 主要有以下几点:
6.1 分析储罐运行中出现的安全隐患多为雷击造成火灾事故发生, 在距罐区30 米外的距离安装48m高的避雷针, 吸引雷电直接入地, 预防雷电进入罐区。
6.2 通过改造储罐密封结构, 将一次密封更换为软密封。这项措施可以有效的封闭罐内油气渗漏, 二次密封建议取消内隔膜形式的不锈钢板, 且与浮船做电气连接, 以防一二次密封空间内积聚大量气体, 浮船移动时易产生静电和雷击引起爆炸。
6.3 采取罐区阻雷措施。利用罐区现有的消防通道, 每4座储罐形成一个防雷保护区, 防雷保护区长宽均为200米, 每边等距安装3 座针高48 米的避雷针。防雷保护区相邻的消防通道已在阻雷保护之内, 不需单独安装避雷针。一般空中移动的雷雨云面积会大于30平方米, 遇到避雷针就可放电, 使雷雨云內的原子核显中性, 不显电性, 便可阻止雷电进入罐区。
7结语
在大型储罐防雷防静电安全措施中, 使用避雷针防雷的措施很多人并不完全赞同, 认为避雷针会起到引雷的作用。我们从大自然雷电现象分析, 通过避雷针引雷, 使雷电云中带有电荷的物质提前放电, 让雷雨云在罐区附近不显电性, 从而阻止雷电云由电荷相互吸引而移动到罐区上方, 进而起到阻止雷电进入罐区的作用。此种防雷措施, 是比较可行且安全可靠的。
摘要：储罐的安全运行是确保石油能源企业安全生产的重要环节。但输油站罐区和末站炼厂库区油罐被雷击起火的事件屡有发生, 这直接威胁企业和国家安全。本文结合中石化甬沪宁原油管道大型原油储罐的防雷防静电情况, 对比国内外储罐防雷标准, 提出几项安全措施并进行研究分析。
关键词：静电,防雷,避雷针