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柴油存储与安全技术
杨坚 张琴
摘 要：本文在分析柴油闪点、挥发性、爆炸性等燃烧与爆炸危险特性后,结合近年修订的相关标准规范,较为系统论述、提出了柴油存储使用安全技术要求和安全管理要求.关键词：柴油；存储及使用；安全技术；燃烧与爆炸；危险特性
柴油作为一种燃料或者溶剂被广泛存储和使用,它的安全风险比汽油低,也正因为此,人们往往忽略对柴油的风险管控.多年来,柴油爆炸着火事故时有发生,如山东青州市潍坊弘润石油化工助剂总厂柴油罐爆炸事故,某机场柴油罐在改造施工过程中油罐油气爆炸失火事故,中石油大连石化柴油罐发生爆炸着火事故等,事故带来了较大的人员伤亡和财产损失,教训深刻.在实际的柴油存储和使用环节中,了解柴油特性和主要风险点,掌握柴油存储和使用新的标准和要求,对柴油安全风险管控是十分必要的.
1.柴油燃烧及爆炸危险性分析
柴油是一种有色透明液体,含碳原子数约10~12的复杂烃类混合物,可分为轻质柴油和重柴油（轻柴油主要作柴油机车、拖拉机和各种高速柴油机的燃料,重柴油主要作船舶、发电等各种柴油机的燃料）.难溶于水,易溶于醇和其他有机溶剂.作为可燃液体,柴油的安全性能指标主要有闪点、挥发性和爆炸极限.1.1柴油闪点及火灾危险性分类
对可燃液体而言,闪点是在标准条件下,使液体变成蒸汽数量能够形成可燃性气体混合物的最低液体温度,是可燃液体的主要安全性能指标,衡量油品在运输、储存和使用过程中火灾危险性[1].闪点越低火灾危险性越大,汽油闪点在-58~10℃之间,柴油闪点一般在40~120℃之间,润滑油一般在210℃以上[2],依据我国石油产品标准GB252~2011和GB19147~2013,柴油标号及相应闪点如表1：
又根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160~2015）、《石油库设计规范》（GB50074~2014）等规定,易燃和可燃液体火灾危险性分类按如表2（摘录）所示：
其中《石油化工企业设计防火规范》在附录三种对火灾危险性分类举例中将~35#轻质柴油列入乙B类,其他轻柴油和重柴油列入丙A类.又《石油库设计规范》中规定：闪点低于60℃但不低于55℃的轻柴油,其储运设施的操作温度低于40℃,可视为丙A类液体.
因此,我们认为一般情况下,大部分柴油应为丙A类液体,少部分的轻柴油（主要为车用柴油）列为乙B类液体.考虑到安全风险管控就高不就低原则,在实际的柴油管理中,可将柴油视为乙B类可燃液体进行安全管控.
1.2柴油挥发性
液体挥发性主要依据饱和蒸汽压参数,饱和蒸汽压越高,说明液体挥发性越强,安全风险越大.柴油馏分重,沸点为282~338℃,常温下饱和蒸汽压在4kPa左右,属于不易挥发性石油产品,在储存和使用过程中一般不易引起燃烧和爆炸.但是随着温度升高,柴油蒸发速度急剧增大,其饱和蒸汽压与温度大体呈指数关系上升.
1.3柴油爆炸性能
当油气与氧化性气体混合,达到一定混合比范围,遇到一定引爆能量时,就会发生爆炸.爆炸极限是衡量物质爆炸性能的重要指标,柴油的爆炸极限指的是柴油蒸汽在空气中的体积含量,爆炸范围为0.6%~6.5%,点火能量大于或等于0.2mJ.有研究表明[3],当温度达到40℃时,轻柴油储罐饱和蒸汽压下蒸气浓度达到爆炸下限的50%.
点火能量可来源于外部热能如明火、高温,也可源自液体内部静电.一般情况下,当油品导电率在1×10~9至1×10~11S/m时极易产生静电,经测试汽、柴油电导率均在0.5×10~11至2×10~11S/m范围,存在较大的内部静电风险,实践证明,柴油产生静电能力比汽油强.而这些静电放电能量一般都能超过油气的最小点火能量.
2.存储及使用设计中应注意的安全问题鉴于柴油燃烧和爆炸的危险性,对于柴油存储和使用企业,应该注意以下安全技术要求：
2.1柴油储罐平面布置要求
（1）在进行柴油储罐平面布置时,应考虑柴油蒸汽易积聚、爆炸下限小、柴油液体流动易产生静电等特性,办公室、控制室、锅炉房、消防泵房、总变电室等应设置在储罐全年最小频率风向的下风侧,并能宜位于地势相对较高的场所.
（2）柴油储罐宜选用钢罐,其存储可使用固定顶储罐和卧式储罐,当选用浮顶式存储方式时一定要注意避免浮顶与液面形成的空间爆炸混合气体.
（3）柴油存在火灾危险,其相关的建构筑物应合理选材,耐火等级要满足相应防火规范要求：
（4）为防止柴油蒸汽积聚,柴油储罐宜露天设置或半敞开式库房设置,严禁封闭库房和地下室存储油罐,地上柴油库房应考虑足够的泄爆面积和通风措施,如泄压轻型屋顶、门窗设置向外开启等.
（ 5 ） 对于小型的柴油供油站, 其柴油储量不宜大于10m3,供油站采用满足要求的耐火等级材料单层设置,并设有直接向外的出入口和防止液体流散的设施.
（6）在柴油储罐选址和总图设计时,应考虑与周边建构筑物的距离和布置位置关系应满足表4、表5要求：
2.2存储区安全附件设置
（1）柴油储罐属于常压设备,为了保证压力平衡,固定顶储罐、地上卧式储罐和覆土卧式储罐通向大气通气管管口应设置呼吸阀,呼吸阀排气压力应小于储罐的设计正压力,进气压力大于储罐设计负压力（柴油饱和蒸汽无惰性气体保护技术要求）.
另外,为了防止外界火花通过呼吸阀进入罐内,呼吸阀上管还加装阻火器,且储罐通气管管口应设在室外,高出罐顶（覆土面）1.5m,高出储罐周围地面4m,与配电间门、窗距离不小于5m.
（2）企业根据需要考虑是否安装就地液位显示装置,但容量大于100m3的储罐应设液位测量远传仪表,包括自动控制系统中的高、低液位报警.对于以下储罐还应设置高、低液位报警联锁,报警同时联锁关闭储罐进口管道控制阀或联锁停泵：
1.年周转次数大于6次且容量大于或等于10000m3的储罐.
2.年周转次数小于或等于6次且容量大于20000m3的储罐.
3.容量大于或等于50000m3的外浮顶和内浮顶储罐（报警高度不应低于浮顶落地高度）.
（3）输送泵出口管道应设置压力测量仪表并能就地显示,柴油泵出口管道阀门与泵出口法兰之间管道上宜设置止回阀,防止突然停电或油泵压力不足导致柴油回溢.
（4）根据《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（GB50493~2009）,在生产或使用可燃气体及有毒气体的工艺装置和储运设施的区域内,对可能发生可燃气体和有毒气体的泄漏进行检测时,应按下列规定设置可燃气体检（探）测器和有毒气体检（探）测器.这里的可燃气体,指甲类气体或甲、乙A类可燃液体气化后形成的可燃气体.而柴油中部分轻柴油列为乙B类,其他柴油列为丙A类可燃液体,可见柴油储（罐）区无需设置可燃气体检测装置.
2.3柴油存储及使用雷、静电防护技术要求
柴油饱和蒸汽与空气的混合气体很容易达到爆炸下限,在极小的点火能量下就能引爆混合气体,使用过程中,要落实雷电和静电的防护措施.
（1）地上固定顶罐（钢罐）厚度不小于4mm时可不设置避雷针,直接利用储罐作为接闪设施,但需做好防雷接地措施.钢储罐防雷接地点不应少于2处,接地地阻不应大于10Ω.
（2）罐区内仪表和控制系统配电电缆应穿镀锌钢管保护,管两端还应与罐体做电气等电位连接.
（3）装卸场所跨接的防静电接地装置宜采用能检测接地状况的防静电接地仪器.在泵房门外、上罐扶梯入口、装卸作业区操作平台扶梯入口处还应设置消除人体静电装置,防静电接地装置接地电阻不应大于100Ω.
（4）立式储罐高度大于5m时,应采用盘梯,并有防止磕碰产生火花的措施.
（5）进液管应从罐底部接入,避免进液导致的大幅度液体罐内流动造成静电积聚,液体流速不应大于4.5m/s.若必须从上部接入,宜延伸至距罐底200mm处.
（6）柴油工艺管道应刷防腐涂漆,宜地上或敞口管沟敷设,如需要局部埋地敷设,要采用充砂封闭管沟敷设以避免局部存在爆炸极限范围内的柴油蒸汽和空气混合气体.埋地管道不宜穿越电缆沟,如不可避免时应设置保护套管.
2.4消防设计要求
（1）柴油是一种粘稠液体,其泄漏容易形成流淌火灾.防火堤及罐组分区之间的隔堤是防止流淌火灾的主要措施.防火堤容积不应少于其中最大储罐的容积,立式储罐防火堤高度不应小于1米,卧式储罐不应小于0.5米；立式储罐离防火堤距离不应小于储罐高度的一半,卧式储罐至防火堤距离不小于3米.与灌区无关的管道、埋地输电线不得穿越防火堤.
（2）对于多罐的罐组区域,应考虑因热辐射、热对流和飞火造成的火灾蔓延,储罐之间应有足够的安全距离,柴油罐之间最小防火间距如表6所示：
（3）覆土式储罐需要考虑最大冻土深度和地下水位等影响,其覆土厚度不应小于0.5米.
（4）储罐区应设置事故存液池,事故存液池距储罐和明火地点不应小于30米.五级油库可不设漏油及污水收集池,但要注意含油污水引出防火堤时,应设置柴油流出罐区的切断措施.当前普遍做法是利用柴油密度与雨水密度差在出水孔设置水封设施.
（5）除单灌容量小于或等于100m3的储罐外,至少应与1条消防车道相邻,距离不应大于80m.（消防）条件受限时,覆土油罐和四、五级柴油库可只设1处车辆出入口.
（6）覆土卧式油罐应配置相应灭火毯；无消防协作条件的四、五级油库,当立式储罐不多于5座,柴油储罐单罐容量不大于2000m3时可采用烟雾灭火方式,不大于1000m3时可采用超细干粉灭火方式.其他储罐应设置泡沫灭火系统.
（7）除采用烟雾灭火或超细干粉等灭火设施的五级油库外,其他地上油库还应设置消防冷却水系统,消防阀门与对应储罐罐壁距离不应小于15m.五级油库消防给水可与生产、生活用水系统合并设置、其他级别油库应设置独立消防给水系统.消防水水压应保证每个消防栓出口处给水压力不小于0.15MPa.
（8）小型车间柴油供油站其柴油储量不宜大于10m3,供油站采用满足要求的耐火等级材料单层设置,并设有直接向外的出入口和防止液体流散的设施.油泵房与地上储罐防火距离不小于5m,与埋地卧式储罐防火距离不小于3m（露天设置除外）.
3.柴油存储使用过程中的安全管理
（1）2015年修订的《危险化学品目录》将闪点在60℃以下的柴油列入危化品.一般来说,市场上车用的柴油均可列入危险化学品.《危险化学品目录（2015版）实施指南（试行）》中指出对生产、经营柴油的企业（每批次柴油的闭杯闪点均大于60℃的除外）按危险化学品企业进行管理.因此,存储和使用柴油应该遵照《危险化学品安全管理条例》相关要求：
1）生产、储存、使用其他危险化学品的单位,应当对本单位的生产、储存装置每两年进行一次安全评价；安全评价报告应当报所在地设区的市级人民政府负责危险化学品安全监督管理综合工作的部门备案；如达到使用临界量的应该办理安全生产使用许可证.
2）对于储存量大于5000t的,还应该按照《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（安全监管总局令第40号）开展重大危险源评估、登记建档、监控和定期检测等工作.
（ 2 ） 柴油作为一种较为复杂的烃类混合物, 很难找到针对性的设计标准.2 0 1 4 年《石油库设计规范》
（GB50074~2014）修订后,将液体化工品纳入该规范中,解决了柴油等液体化工品库没有适用规范的问题,使得柴油存储有了标准依据.在柴油库设计时,要审核各项措施是否达到设计规范要求,对已建好的柴油库,要对照规范检查落实各项安全技术措施及其设备设施完好性,从本质安全着手控制油库安全风险.
（ 3 ） 根据《爆炸危险环境电力装置设计规范》
（GB50058~2014）,对闪点低于或等于环境温度的可燃液体蒸汽与空气混合形成爆炸性气体混合物,这种环境列为爆炸性气体环境,应该进行爆炸性气体环境电力装置设计.需要说明的是,这里的环境温度是可选用可燃液体所在环境最热月平均最高温度,除特殊情况外,一般可取45℃.另外,《石油库设计规范》中规定：操作温度超过其闪点的乙类液体视为甲类液体,丙A类液体视为乙A类液体.因此考虑柴油安全技术特性时还需要关注柴油的操作温度.而实际应用中,有相当一部分企业的柴油储罐操作温度达到或接近45℃的,尤其南方炎热地区,因此,对于进罐油温大于45℃或部分炎热区域,建议按照爆炸危险环境电力装置设计规范来进行照明、电动、通讯等电气设备的选型、安装和线路敷设（按防爆区域管理）,个别区域在罐区可设置可燃气体探测仪并实现报警及冷却水联锁控制.
（4）通风不良的区域会发生柴油蒸汽积聚,且国内商品柴油闪点低于45℃的现象时有发生,个别企业生产的柴油质量不达标,混有汽油、煤油等轻油成分,对柴油储存安全性带来极大隐患[4].实际使用过程中,切不可随意切换储罐用途,尤其使用存放过低闪点液体的储罐存放柴油.地上储罐尽可能设置遮阳篷,防止阳光直晒,对于无法采取遮阳措施的,应涂刷防晒漆,降低夏季暴晒因此罐内温度升高带来的安全风险.
（5）加强防火区域动火作业管理.多起柴油事故表明,在油库区域动火作业直接或间接产生的明火是爆炸事故的点火源,遇到油库内柴油蒸汽与空气形成的爆炸性混合气体而引起爆炸着火事故.务必做好罐区和管道动火的作业票审批管理,《化学品生产单位特殊作业安全规范》（GB30871~2014）中明确了在危险区域动火作业的管理要求,作业前切断原料入口并加盲板,清空罐内柴油并做清洗、通风置换,并经气体检测合格后方可作业.通常动火可燃气体控制在气体爆炸下限10%（柴油爆炸下限的10%即0.06%）,如有人员入罐作业氧气含量不得低于19.5%；作业过程中实行旁站监护,如有异常情况应立即停止作业.
（作者单位：中化化肥有限公司HSE部/中国中化股份有限公司HSE部）
参考文献
[1]周永生,赵彦,黄开胜等.柴油国家标准GB19147和GB252的对比[J].中国石油和化工标准与质量,2013（4）,P12[2]李选民,陈卫兵.柴油存储安全问题分析[J].油气储运,2004,23（3）,P50～52
[3]牟善军,彭湘淮,姜春明.轻柴油危险性指标变化及安全储存措施[J].石油商技,2003,21（2）,P17～19
[4]于新宇.柴油场所爆炸危险性的分析及安全建议[J].湖南安全与防灾.2009,P49～50
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