火災(zāi)爆炸事故樹(shù)分析（油庫(kù)靜電）——引言（1）

    當(dāng)液相與固相之間，液相與氣相之間，液相與另一不相容的液相之間以及固相和氣相之間，由于流動(dòng)、攪拌、沉降、過(guò)濾、沖刷、噴射、灌注、飛濺、劇烈晃動(dòng)以及發(fā)泡等接觸、分離的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，都會(huì)在介質(zhì)中產(chǎn)生靜電。許多石油化工產(chǎn)品都屬于高絕緣物質(zhì)，這類非導(dǎo)電性液體在生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，產(chǎn)生和積聚大量的靜電荷，靜電聚積到一定程度就可發(fā)生火花放電。如果在放電空間還同時(shí)存在爆炸性氣體，便可能引起著火和爆炸。油庫(kù)靜電引起火災(zāi)爆炸是一種惡性事故，因而對(duì)于油庫(kù)中防靜電危害具有非常重要的意義。因此，如何安全有效地管理和維修油庫(kù)，提高油庫(kù)的安全可靠性，已是當(dāng)前油庫(kù)安全管理工作所面臨的一個(gè)重大課題。故障樹(shù)分析法（FTA法）是分析復(fù)雜、大型系統(tǒng)安全可靠性的有效工具。通過(guò)油庫(kù)靜電故障樹(shù)分析，可找出系統(tǒng)存在的薄弱環(huán)節(jié)，然后進(jìn)行相應(yīng)的整改，從而提高油庫(kù)系統(tǒng)的安全性。
 

火災(zāi)爆炸事故樹(shù)分析（油庫(kù)靜電）——事故樹(shù)（2）

1 故障樹(shù)分析法方法

     故障樹(shù)分析方法（FTA）是一種圖形演繹法，是從結(jié)果到原因描繪事故發(fā)生的有向邏輯樹(shù)分析方法。這種樹(shù)是一種邏輯分析過(guò)程，遵從邏輯學(xué)演繹分析原則（即從結(jié)果到原因的分析原則）。把系統(tǒng)不希望出現(xiàn)的事件作為故障樹(shù)的頂事件，用邏輯“與”或“或”門自上而下地分析導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的直接原因及相互間的邏輯關(guān)系，并由此逐步深入，直到找出事故的基本原因，即為故障樹(shù)的基本事件。

    2 故障樹(shù)分析的基本程序

     FTA法的基本程序：熟悉系統(tǒng)—調(diào)查事故—確定頂事件—確定目標(biāo)—調(diào)查原因事件—編制故障樹(shù)—定性分析—定量分析—安全評(píng)價(jià)。故障樹(shù)分析過(guò)程大致可分為9個(gè)步驟。第1~5步是分析的準(zhǔn)備階段，也是分析的基礎(chǔ)，屬于傳統(tǒng)安全管理；第6步作圖是分析正確與否的關(guān)鍵；第7步定性分析，是分析的核心；第8步定量分析，是分析的方向，即用數(shù)據(jù)表示安全與否；第9步安全性評(píng)價(jià)，是目的。

    3 油庫(kù)靜電火災(zāi)爆炸故障樹(shù)的建立

     油庫(kù)靜電火花造成油庫(kù)火災(zāi)爆炸的事故樹(shù)的建立過(guò)程，如圖1所示。

     圖1 油庫(kù)靜電火災(zāi)爆炸事故樹(shù)

     （1）確定頂上事件——“油庫(kù)靜電火災(zāi)爆炸”（一層）。

     （2）調(diào)查爆炸的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“靜電火花”和“油氣達(dá)到可燃濃度”。這兩個(gè)事件不僅要同時(shí)發(fā)生，而且必須在“油氣達(dá)到爆炸極限”時(shí)，爆炸事件才會(huì)發(fā)生，因此，用“條件與”門連接（二層）。

     （3）調(diào)查“靜電火花”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“油庫(kù)靜電放電”和“人體靜電放電”。這兩個(gè)事件只要其中一個(gè)發(fā)生，則“靜電火花”事件就會(huì)發(fā)生。因此，用“或”門連接（三層）。

     （4）調(diào)查“油氣達(dá)到可燃濃度”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系，直接原因事件：“油氣存在”和“庫(kù)區(qū)內(nèi)通風(fēng)不良”?！坝蜌獯嬖凇边@是一個(gè)正常狀態(tài)下的功能事件，因此，該事件用房形符號(hào)?！皫?kù)區(qū)內(nèi)通風(fēng)不良”為基本事件。這兩個(gè)事件只有同時(shí)發(fā)生，“油氣達(dá)到可燃濃度”事件才會(huì)發(fā)生，故用“與”門連接（三層）。

     （5）調(diào)查“油庫(kù)靜電放電”的直接原因事件、事件的性質(zhì)同和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“靜電積聚”和“接地不良”。這兩個(gè)事件必須同時(shí)發(fā)生，才會(huì)發(fā)生靜電放電，故用“與”門連接（四層）。

     （6）調(diào)查“人體靜電放電”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“化纖品與人體摩擦”和“作業(yè)中與導(dǎo)體接近”。同樣，這兩個(gè)事件必須同時(shí)發(fā)生，才會(huì)發(fā)生靜電放電，故用“與”門連接（四層）。

     （7）調(diào)查“靜電積聚”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“油液流速高”、“管道內(nèi)壁粗糙”、“高速抽水”、“油液沖擊金屬容器”、“飛濺油液與空氣摩擦”、“油面有金屬漂浮物”和“測(cè)量操作失誤”。這些事件只要其中一個(gè)發(fā)生，就會(huì)發(fā)生“靜電積聚”。因此，用“或”門連接（五層）。

     （8）調(diào)查“接地不良”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“未設(shè)防靜電接地裝置”、“接地電阻不符合要求”和“接地線損壞”。這3個(gè)事件只要其中1個(gè)發(fā)生，就會(huì)發(fā)生“接地不良”。因此，用“或”門連接（五層）。

     （9）調(diào)查“測(cè)量操作失誤”的直接原因事件、事件的性質(zhì)和邏輯關(guān)系。直接原因事件：“器具不符合標(biāo)準(zhǔn)”和“靜置時(shí)間不夠”。這2個(gè)事件其中有1個(gè)發(fā)生，則“測(cè)量操作失誤”就會(huì)發(fā)生。故用“或”門連接（六層）。

火災(zāi)爆炸事故樹(shù)分析（油庫(kù)靜電）——結(jié)構(gòu)重要度定性分析（3）

    故障樹(shù)分析的任務(wù)是求出故障樹(shù)的全部最小徑集或最小割集。如果故障樹(shù)中與門很多，最小割集就少，說(shuō)明該系統(tǒng)為安全；如果或門多，最小割集就多，說(shuō)明該系統(tǒng)較為危險(xiǎn)。最小徑集就是頂事件不發(fā)生所必需的最低限度的徑集。一個(gè)最小徑集中的基本事件都不發(fā)生，就可使頂事件不發(fā)生。故障樹(shù)中有幾個(gè)最小徑集，就有幾種可能的方案，并掌握系統(tǒng)的安全性如何，為控制事故提供依據(jù)。故障樹(shù)中最小徑集越多，系統(tǒng)就越安全。下面介紹采用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)，得到若干交集的并集，每個(gè)交集都是成功樹(shù)的最小割集，也就是原故障樹(shù)的最小徑集。

     （1）判別最小割（徑）集數(shù)目。根據(jù)“加乘法”判別方法判別得該事故樹(shù)的最小割集共25個(gè)。將其事故樹(shù)轉(zhuǎn)化為成功樹(shù)，求得該成功樹(shù)的最小徑集共7個(gè)。

    

（4）事故樹(shù)分析的結(jié)論

     通過(guò)定性分析，最小割集25個(gè)，最小徑集7個(gè)。也就是說(shuō)油庫(kù)發(fā)生靜電火災(zāi)爆炸事故有25種可能性。但從7個(gè)最小徑集可得出，只要采取最小徑集方案中的任何一個(gè)，由于靜電引起油庫(kù)火災(zāi)爆炸事故就可避免。

     第一方案（x₁₄、x₁₅ 、x₁₆）的方案，由于油氣的揮發(fā)是一個(gè)自然過(guò)程，即只要有揮發(fā)的空間，油氣就存在。油氣達(dá)爆炸濃度，是一個(gè)濃度的大小問(wèn)題。因此，只要庫(kù)區(qū)內(nèi)通風(fēng)暢通良好就可以預(yù)防。其次是第二方案（x₉、x₁₀、x₁₁），為了保證庫(kù)區(qū)內(nèi)導(dǎo)體的接地良好，應(yīng)使防靜電接地裝置、接地電阻及接地線等處于正常的工作狀態(tài)。第三方案（x₁₂、x₁₃）應(yīng)盡量避免進(jìn)入庫(kù)區(qū)的人員通過(guò)人體靜電放電，特別是作業(yè)人員應(yīng)穿上不產(chǎn)生靜電的服裝和把人體作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的靜電及時(shí)導(dǎo)走。第四方案（x₁、x₂、x₃、…、x₈）庫(kù)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的靜電不發(fā)生積聚，或盡量減少靜電產(chǎn)生和積聚。因此，從控制事故發(fā)生的角度來(lái)看，要想從第四方案入手是比較困難的。所以，可從第一方案和第二方案采取預(yù)防事故對(duì)策。當(dāng)然，并不是說(shuō)第三方案和第四方案不重要，也應(yīng)該加以重視，不能掉以輕心。
火災(zāi)爆炸事故樹(shù)分析（油庫(kù)靜電）——措施（4）

    靜電放電引起火災(zāi)爆炸必須具備以下四個(gè)條件：（1）有產(chǎn)生靜電的來(lái)源；（2）使靜電得以積聚，并具有足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度和達(dá)到引起火花放電的靜電電壓；（3）靜電放電的能量達(dá)到爆炸性混合物的最小引燃能量；（4）靜電放電火花周圍有爆炸性的混合物存在，其濃度必須處于爆炸極限內(nèi)。反之，防止靜電事故的措施是從控制這四個(gè)條件著手。控制前三個(gè)條件實(shí)質(zhì)上是控制靜電的產(chǎn)生和積累，是消除靜電危害的直接措施?？刂频谒臈l件是消除或減少周圍環(huán)境爆炸的危險(xiǎn)，是防止靜電危害的間接措施。

     在油品的儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，防止靜電事故的安全措施主要有以下幾個(gè)方面：

    1 防止爆炸性氣體的形成

     大爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所采用通風(fēng)裝置加強(qiáng)通風(fēng)，及時(shí)排出爆炸性氣體使?jié)舛炔辉诒ǚ秶鷥?nèi)，以防止靜電火花引起爆炸。同時(shí)對(duì)應(yīng)于爆炸濃度范圍還與溫度密切相關(guān)，把溫度控制在爆炸溫度范圍之外也是防止靜電引起爆炸的途徑。對(duì)于油面空間不能采用正壓通風(fēng)的辦法來(lái)防止爆炸性混合氣體的形成，可采用惰性氣體覆蓋的方法（如氮?dú)飧采w），或采用浮頂罐、內(nèi)浮頂罐。浮頂罐或內(nèi)浮頂罐雖可消除浮盤(pán)以下的油氣空間，尤其是內(nèi)浮頂罐浮頂上面含有較多可燃?xì)怏w，但浮盤(pán)上部的可燃?xì)怏w發(fā)生火花放電現(xiàn)象也應(yīng)該予以重視。

    2 加速靜電泄漏，防止或減少靜電聚積

     靜電的產(chǎn)生本身并不危險(xiǎn)。實(shí)際的危險(xiǎn)在于電荷的積聚，因?yàn)檫@樣能儲(chǔ)存足夠的能量，從而產(chǎn)生火花將可燃性氣體引燃。為了加速油品電荷的泄漏，可以接地、跨接以及增加油品的電導(dǎo)率。

    2.1 接地和跨接

     靜電接地和跨接是為了導(dǎo)走或消除導(dǎo)體上的靜電，是消除靜電危害的最有效措施之一。靜電接地的具體方法是把設(shè)備容器及管線通過(guò)金屬導(dǎo)線和接地體與大地連通形成等電位，并有最小電阻值?？缃邮侵笇⒔饘僭O(shè)備以及各管線之間用金屬導(dǎo)線相連造成等電位。顯然，接地與跨接的目的在于人為地與大地造成的一個(gè)等電位體，不致因靜電電位差造成引起危害。管線跨接的另一個(gè)目的是當(dāng)有雜散電流時(shí)，給它以一個(gè)良好的通路，以免在斷路處發(fā)生火花而造成事故。油罐取和油品作業(yè)區(qū)的管與管、管與罐、罐上的部件及其附近有可能感應(yīng)帶電的金屬物體都應(yīng)接地。根據(jù)《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ74—84）和《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160—92）的規(guī)定，防靜電接地裝置的接地電阻不宜大于100Ω。

    2.2 添加抗靜電劑

     油品容器的接地只能消除容器外壁的電荷，由于油品的電導(dǎo)率較小，油品表面及其內(nèi)部的電荷很難靠接地泄漏。添加抗靜電劑既可以增加油品的導(dǎo)電率、加速靜電泄漏和導(dǎo)出，又可減少油品中積聚的電荷并降低油品的電位。

    2.3 設(shè)置靜電緩和器

     靜電緩和器又叫靜電中和器，它是消除或減少帶電體電荷的裝置。其工作原理是它所產(chǎn)生的電子和離子與帶電體上相反符號(hào)的電荷中和，從而消除靜電危險(xiǎn)。

    3 防止操作人員帶電

     人體表皮有一定的電阻，如果穿著高電阻的鞋，因人體和衣服之間相互摩擦等原因，會(huì)使人體帶電。因此，經(jīng)常在油泵房、灌發(fā)油間及從事裝卸作業(yè)的人員，應(yīng)避免穿著化纖服裝，最好穿著棉織品內(nèi)外衣和穿防靜電鞋。

    4 減少靜電的產(chǎn)生

     從目前的技術(shù)狀況來(lái)看，還不能完全杜絕靜電產(chǎn)生。對(duì)于防止石油靜電危害來(lái)說(shuō)，不能完全消除靜電電荷的產(chǎn)生只能采取減少產(chǎn)生靜電的技術(shù)措施。

    4.1 控制油品的流速

     油品在管道中流動(dòng)產(chǎn)生的流動(dòng)電荷和電荷密度的飽和值與油品流速的二次方成正比，因此控制流速（尤其是油品在進(jìn)罐、灌裝和加油時(shí)的流速）是減少油品靜電產(chǎn)生的有效方法。根據(jù)《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ74—84），裝油鶴管的出口只有在被油品淹沒(méi)后才可提高灌裝流速，且汽油、煤油和輕柴油等油品的灌裝流速不宜超過(guò)4.5m/s，初始灌裝流速應(yīng)低于1m/s。

    4.2 控制加油方式

     油罐從頂部濺裝油時(shí)，油品必然要沖擊油罐壁，攪動(dòng)罐內(nèi)油品，使其靜電量急劇增加。實(shí)驗(yàn)表明，從頂部噴油裝油產(chǎn)生靜電量與底部進(jìn)油產(chǎn)生的靜電量之比為2：1。另外，頂部裝油還會(huì)使油面局部電荷較為集中，容易發(fā)生放電?？梢?jiàn)從油罐底部（或從頂部沿油罐壁伸至罐底）裝油比頂部裝油安全得多。

    4.3 防止不同閃點(diǎn)的油品相混及控制清掃介質(zhì)

     不同油品或油中含有的水和空氣之間發(fā)生摩擦而產(chǎn)生靜電。同時(shí)，輕質(zhì)油品內(nèi)混合重質(zhì)油品時(shí)，重質(zhì)油就會(huì)吸收輕質(zhì)油的蒸氣而減少了容器內(nèi)氣體空間混合氣體中油蒸氣的濃度，使得未充滿液體的空間由原來(lái)充滿輕質(zhì)油氣體（即超過(guò)爆炸上限）轉(zhuǎn)變成合乎爆炸濃度的油蒸氣和空氣的混合氣體。因此，防止不同閃點(diǎn)的油品相混或降低油品中的含氣率和含水率。嚴(yán)禁使用壓縮空氣進(jìn)行甲乙類油品的調(diào)合和清掃作業(yè)。

    4.4 流經(jīng)過(guò)濾器的油品要有足夠的漏電時(shí)間

     流經(jīng)過(guò)濾器的油品產(chǎn)生了劇烈的摩擦，油品的帶電量會(huì)增加10~100倍。為了避免大量帶電油品進(jìn)入油罐或罐車，流經(jīng)過(guò)濾器后的油品漏電時(shí)間需30s以上。