弱顶储罐安全性研究

发布时间：2020-10-23 22:54

　　 石化行业储罐中多储存易挥发、易燃易爆等物质,当这些物质遇到点火源并达到爆炸极限后就会引发火灾爆炸,造成巨大的安全隐患和经济损失。基于固定顶储罐意外超压容易导致罐体整体失效破坏的缺陷,储罐通常被设计成弱顶结构,其优势在于意外超压下罐顶位置掀开,避免了罐体整体报废的风险。但该起事故的弱顶储罐发生罐底提离,罐体报废,并没有按照人们的预期在罐顶位置掀开。鉴于弱顶储罐的发展历史较短,相关研究成果有限。弱顶储罐是否存在缺陷,还有待进一步研究。因此研究弱顶储罐的安全性具有十分重要的现实意义。本文的主要内容及结论如下:(1)以典型储罐爆炸事故为背景,进行事故树分析。找出导致储罐爆炸的46种故障模式,并通过事故树结构重要度的排序,得到:阀门密封失效、法兰密封失效、罐体破损和误操作引起的罐内介质泄漏是导致储罐爆炸的主要影响因素。(2)超压工况下弱顶储罐破坏位置的影响因素为:超压形式和储液高度。物理超压下,表现为罐顶破裂;燃爆超压下,与储液高度有关。当储液高度不低于最高液位的1/2时,表现为罐顶破裂;当储液高度低于最高液位的1/2时,表现为罐底破裂。(3)采用TNT当量法,对5000m~3粗苯储罐在不同液位状态下的蒸气云爆炸后果定量分析,储液高度分别是最高液位的1/2、2/3、3/4、4/5、5/6。分别计算蒸气云爆炸导致罐顶破裂和罐底破裂后的各级损伤半径的大小。结果表明:与罐底破裂相比,罐顶破裂造成的损失更接近各级损伤半径的最小值。(4)依据GB50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计标准》设计弱顶储罐。采用TNT当量法,计算内爆载荷下,不同液位的储罐薄弱位置处冲击波超压值的相对大小。结果表明:当储液高度接近最高液位的3/4时,超压值最大。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE65;TQ086
【部分图文】：

中北大学学位论文罐彻底损毁，相邻储罐的部分设施损坏以及部分防火隔堤、管道和电缆损毁，波还导致四周部分建筑物的玻璃震碎，所幸事故未造成人员伤亡，但直接经济 175.3317 万元，通过监控视频拍到的事故情景如图 1.1 所示。以上两起是典型事故多米诺效应，最初着火的储罐由于自身结构的缺陷等，在整体或部分特别构失效后内部可燃介质泄漏，导致相邻储罐和周围其他设施接连遭到破坏。

图 2.2 储罐外部爆炸引发多米诺效应全过程破裂产生的原因可能是由于储罐周围环境中的爆炸火焰窜入储能是由于储罐周围环境中的爆炸冲击波超压直接作用于储罐，造成储罐内介质泄漏。由于储罐区时刻处在危险状态下，事故故树分析析法析（Fault TreeAnalysis，缩写为 FTA）也被称为故障树分析。顶事件）开始，采用逆推思路，自上而下地找出所有顶事件发原因事件，直到基本原因事件（基本事件），并将这些事件之号表示出来。事故树分析是一种演绎分析方法，可从结果中分

图 2.3 逻辑门符号2.4.3 事故树的建立建立事故树，首先应该遵循顶事件确定原则。选择“储罐爆炸”作为顶事件，件确定后，采用逆推思路，自上而下地寻找导致顶事件发生的最直接的原因事件。通导致储罐爆炸的直接原因有以下两种情况：一是罐内压力在极短时间内迅速升高，压装置意外失灵不起作用，因储罐内瞬时超压值超过罐体所能承受的极限压力值而储罐爆炸；二是由于储罐内存储介质具有易挥发的特性，在储罐内液面上方有限气间内形成可燃气体混合物，在爆炸极限范围内遇意外点火源造成的储罐爆炸。然后起顶事件发生的直接原因事件再分别看作顶事件，采用同样的方法继续往下深入分直到基本原因事件为止，从而建立了以逻辑门符号表示的储罐爆炸事故树，如图 2示。该事故树共考虑了 21 个不同的基本原因事件，如表 2.2 所示。
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