摘 要

由于石油产品本身的危险性，其在储运过程中存在诸多可能导致火灾爆炸事故的风险因素。随着近年来石油储罐单体罐容的逐渐大型化，石油储备库储量逐渐增加，导致了一旦发生火灾爆炸事故，后果将是灾难性的。所以本文选取大连7.16油库火灾爆炸事故这一典型案例进行了相关分析。

本文通过事故树分析方法，以油库火灾爆炸为顶事件，研究了导致事故发生的各类风险因素之间的逻辑关系，分析了它们对于导致顶事件发生这一方面的结构重要性。分析结果表明加强人员业务素质培训、强化安全意识，防止出现油气泄漏是防止火灾爆炸事故发生的重点。

本文还进行了救灾处置工作的分析，总结了救灾成功的经验在于消防力量快速集结，救灾工作指挥得当，消防器械先进可靠，后勤体系完备成熟，消防战士战斗力强。

本文的特色在于对传统油库火灾事故树进行了补充，加大了对点火源的防范范围。本文对于事件的分析条理清晰，思路明确，对今后类似事故的预防具有一定的参考价值。

关键词：原油储罐；火灾爆炸；事故树分析；化学反应热；救灾处置；火灾预防

Abstract

Due to the danger of petroleum products themselves, there are many risk factors that may cause fire and explosion accidents during the process of storage and transportation. With the gradual enlargement of the capacity of petroleum storage tanks in recent years, the reserves of oil reserves have gradually increased. As a result, if the explosion happen, the consequences will be catastrophic. Therefore, this paper selects the typical case of Dalian 7.16 oil depot fire and explosion accident to carry out relevant analysis.

In this paper, through the fault tree analysis method, taking the oil depot fire explosion as the top event, the logical relationship between various risk factors leading to the accident is studied, and their structural importance to the top event is analyzed. The analysis shows that strengthen personnel quality training, strengthen the staffrsquo;s safety awareness and preventing oil and gas leakage is most important to preventing fire and explosion accidents.

This paper also carried out the analysis of disaster relief work, summed up the successful experience of disaster relief in the rapid assembly of firefighting forces, proper command of disaster relief work, advanced and reliable fire fighting equipment, complete and mature logistics system, and strong fighting power of fire fighters.

The characteristic of this paper is the supplement to the traditional oil depot fire fault tree and increase the scope of prevention of the ignition source. This paper has certain reference value for the prevention of similar accidents in the future.

Key Words：oil tank；fire and explosion；fault tree analysis；chemical reaction heat；disaster relief；fire disaster prevention

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究的背景、目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究内容与技术路线 4

第二章 油库火灾及爆炸事故分析 5

2.1 事故基本情况调研 5

2.2 爆炸成因及机理 5

2.3 救灾处置过程 5

2.4 本章小结 7

第三章 火灾及爆炸事故树分析 8

3.1 事故树分析法与油库火灾爆炸事故 8

3.2 事故树绘制 8

3.3 事故树定性分析 11

3.3.1 最小割集与最小径集计算 11

3.3.2 事件重要性分析 13

3.4 本章小结 14

第四章 防范措施研究 16

4.1 经验及启示 16

4.2 事故防范方面的建议 17

4.2.1 加强人员管理 17

4.2.2 加强罐区合理布局 18

4.2.3 加强消防设施配备 18

4.3 本章小结 19

第五章 结论与展望 21

5.1 主要结论 21

5.2 展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

1.1 研究的背景、目的和意义

石油是我国能源储备中的重要组成部分，近年来我国的石油进口量持续走高，这就对石油的储存设施提出了越来越高的要求。石油储罐容量日趋大型化，功能日趋多样化。储罐容量的增大的同时，储罐安定性与罐区安全性也显得越来越重要。

石油及其各类副产品具备易燃、易爆、易蒸发、易产生和积聚静电等特性，有较高的发生火灾爆炸的危险性，由于石油及其副产品的密度普遍小于水，所以油品能在水上漂浮，所具有易流动扩散的特点，这也导致了如果发生火灾爆炸事故，火势可能会以惊人的速度蔓延；除此之外，燃烧管散发的辐射热也可能导致邻近罐体损坏变形，甚至再次引发油品的爆炸或燃烧，使事故严重化，大型化。

油库是火灾爆炸危险的潜在风险区域，储罐一旦着火，蔓延快，扑救难，易造成巨大的经济损失甚至人员伤亡。除此之外，燃烧产生的有毒烟气和泄露的有毒液体也会对周围环境造成污染，所以油库火灾爆炸事故造成的各种显性或隐性的危害是难以估量的。

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石油储存库在规范层面存在油罐区布局不合理、消防道路设置不合理、消防设施维护工作不到位等数个方面的问题。对于本次事故的研究涉及多方面、多角度的讨论，有学者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；有学者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；也有学者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工作，就企业自身而言在维持生产安全方面具有非常积极的意义，在社会方面，避免油库火灾事故意味着人民的生命和财产安全得到了保障，本论文通过对大连“7bull;16”油库爆炸火灾事故致因机理及防范措施的研究，希望能提出相关的建议以供参考。

1.2 国内外研究现状

在爆炸机理的研究方面国内外学者的基本思路是结合相关的燃烧学和动力学理论，由理论的推导逐步建立油罐火灾模型，找到影响燃烧过程的相关参数，再通过实验对模型进行验证和分析，也有的学者通过计算机模拟的方法对油罐火灾的发生规律进行研究。

丛琦、徐梦轩^[1]分析了各类型储罐发生火灾时的特点，并提出了针对不同类型油罐火灾的救灾方法。

兰天其、王靖元、张国强 ^[2]分析了泡沫灭火时泡沫液对浮顶的影响，指出了浮顶变形对火灾扑救的不利影响。

赵大林、魏东、杜玉龙等^[3]对汽油、柴油的燃烧进行了研究，研究了对燃烧速率有较大影响相关因素，并提出了相关的关系式。

栾忠庆、章蓉、邓宗成^[4]通过对近年来发生的油库火灾爆炸事故的致灾因素进行分析，总结事故发生的常见原因，并有针对性地提出了如何在油库作业中防范出现油库明火。

在安全评估方面郭小芳、王长征^[5]针对油罐火灾爆炸事故发生时产生的热辐射与冲击波进行了分析，并研究了事故中产生的有毒气体对环境的影响。

赵爽、姜虎生、陈广芳等^[6]以青岛中石化黄潍管线为研究对象建立了油罐燃爆事故树，研究了顶事件与基本事件的因果关系，并进行了相关的重要性分析。

包丽雅^[7]运用事故树分析的方法进行了石油储罐区的火灾风险评估，并分析计算了发生事故可能造成的财产损失。

宋志强、张清民等^[8]通过对储油库进行的的火灾爆炸事故树分析找到了事故的主要致灾因素，并简述了如何通过道指数法对储油库进行安全评价。

孙松杰^[9]通过分析了油库火灾爆炸事故发生的基本条件，并给出了预防控制方面的建议。

唐国祥、王帅、李安琪等^[10]从多方面探讨了如何将事故树分析的方法应用在油库安全管理中。

李新战、黄坤、陈建霞等^[11] 通过对油库火灾爆炸事件树的定性分析找出了主要致灾因素，并就如何提高油库安全性提出了相关措施。

吴贺^[12]运用事故树分析法，分析了油库各方面存在的不安全因素，并提出相应的措施。

吉灵、熊悦、孙旭 ^[13]深入分析了油库火灾爆炸事故的特点、过程和类型，为救灾工作应该如何进行和如何减少财产损失以及人员伤亡提供了相关的科学依据。

李华伟^[14]以原油罐区火灾爆炸事故为例,介绍了故障树分析法的原理和建立过程，并且阐述了故障树分析所反映出的油库火灾事故中存在的各方面因素，强调了故障树分析在提高系统可靠性方面的作用。

Daqing Wang、Peng Zhang、Liqiong Chen^[15]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、Kui Xu^[16]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^[17]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˛tczak、A.S.Markowski^[18]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。该方法将定性分析和管道安全评估定量技术的结合，用于确定管道故障的基本原因及其可能的后果。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^[19]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等六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^[20]详细描述了火灾特点与救灾难点，总结了六条救灾成功的经验，为以后处置同类事故提供了可借鉴的依据。

张成学^[21]对于事故处置指挥过程中所做的决策进行了详细分析，从指挥层面为事故处理提供了参考。

韩钧^[22]作为《石油储备库设计规范》（GB50737-2011）的主编，分析了大连 7bull; 16 油库火灾事故暴露出的石油储备库所存在的输油管道和油罐漏油防范等八个方面要求不足的问题。并针对这些不足引用相关规范作了阐述。

1.3 研究内容与技术路线

本论文的研究内容主要有：

（1）大连“7bull;16”油库爆炸火灾事故致因机理；

（2）大连“7bull;16”油库爆炸火灾灾后处置工作的成功经验；

（3）石油储罐区火灾爆炸事故危险源辨识；

（4）石油储罐区火灾爆炸事故预防工作；

（5）石油储罐区火灾爆炸事故灾后处置；

本论文的技术路线主要采用事故调研与理论分析结合的方法，在详细了解事故发生前后状况的寻找导致事故发生的根本原因并由此发散建立油库火灾事故树，探究油库火灾事故的各项诱因所在及其各自的重要性；在详细了解7.16油库火灾爆炸事故救灾工作及灾后处置过程的基础上总结相关经验，力求为以后发生同类事故时可以提供可参考的意见。相关资料来源主要为事故纪实以及事故通报。

第二章 油库火灾及爆炸事故分析

2.1 事故基本情况调研

事故的基本情况如下：

2010年7月15日15时30分,新加坡太平洋石油公司所属的30万吨级油轮“宇宙宝石”号开始向国际储运公司的原油罐区进行卸油作业。由于该原油中硫化氢含量较高，中油燃料油股份有限公司决定向输油管道中注入脱硫剂。天津辉盛达公司受委托负责该工程，上海祥诚公司受其委托进行现场作业。脱硫剂由辉盛达公司生产。

7月16日13时，油轮停止卸油作业，但岸上操作人员没有停止注入脱硫剂。截至岸上作业停止，原油管道共被陆续注入22.6吨脱硫剂。

7月16日18时，脱硫剂注入完毕后，作业人员用含有大量铁锈的消防水冲洗输油管道，随后注入脱硫剂的管道发生爆炸，引发了火灾和连环爆炸。罐区内的电力系统和消防系统因为火灾和爆炸而瘫痪，导致灾情未能在第一时间的到有效控制。爆炸破坏了附近的其他管道和储罐以及相关阀组，造成了大量原油泄漏，形成了地面流淌火，火势迅速蔓延形成了大范围火场，部分泄漏的原油流入海中，造成了严重污染。

2.2 爆炸成因及机理

事故的直接原因是由于脱硫剂大量积聚在输油管道内的某一部位，而脱硫剂中的过氧化氢发生强氧化反应并产生了大量的反应热与极高的压力。同时输油管道内部相对狭小的环境也限制了反应产物的排放和压力的释放，最终造成输油管道发生物理性爆炸，空气进入管道使油气混合物达到了爆炸范围，发生油气闪爆，进而引发临近油罐着火和原油泄漏。

事故的间接原因在于事故单位在进行卸油作业的过程中存在违规操作；相关公司在安全生产方面的相关制度不够健全；对作业过程中是否做到安全施工的监察工作不够到位；对承包商是否具备施工资质未进行严格审核；对脱硫剂的危险性没有进行相关的风险评估。施工现场参与卸油作业的双方未做好沟通，施工进度不统一；收油方指挥人员命令下达不及时。

2.3 救灾处置过程

事故发生后，大连消防支队第一时间调集了128辆消防车、1000余名消防人员赶赴事故现场开展救灾工作。根据火场情况，大连消防支队派出了攻坚组进入罐区关闭管道阀门，切断了对着火区域的燃烧物供给；并且利用消防水炮对着火的103号罐以及周围罐体进行降温冷却，防止出现二次爆炸；除此之外，还利用泡沫枪阻截地面流淌火，有效抑制了着火区范围的扩大。

辽宁省消防总队在接到消息后，立即启动了跨市增援预案，共调集220辆消防车、1380名官兵到达事故现场参与增援,总队指挥员到场后，以“先控制、后消灭，确保重点、兼顾一般”为第一原则，在详细考虑了火场的火势，罐区布局以及消防力量分布的基础上，对现场的力量进行了规划部署：现场划分为4个区域，每个区域指定两位救火方面的专家负责具体的灭火指挥。所有区域均严格遵守“先控后灭，确保重点”的基本方针，罐体冷却工作与筑堤围堰，阻截消灭流淌火的工作有序进行，第一区域灭火重点是冷却102号以及106号储罐，压制并消灭103号原油储罐附近火势；第二区域作战重点是冷却37号储罐，压制并消灭37号和42号储罐附近火势；第三区域灭火重点是冷却42号储罐并消灭周围火焰，阻止流淌火向43号和48号储罐蔓延；第四区域的主要任务是阻止火势向其它油品储藏区域的方向蔓延。火场火势得到有效控制后，4个作战区域发起了全面灭火工作，罐体火势被消防员们利用泡沫炮和泡沫枪进行了扑灭；蔓延到海面的大火以消防艇作为依托平台，完成了对海面火势的控制；管线火势通过水流切封的方式进行了处理。全面灭火工作发起一个半小时后，救火工作基本完成。灭火结束后现场的消防力量对火场区域进行了详细的排查，残火扑灭以及对着火罐体的持续冷却工作有条不紊地进行，从根源上杜绝了火势复燃的风险。

本次事故中共有全省公安消防支队14个和企事业专职队17个参与了处置工作，共出动348辆消防车、2380余名消防员，11名包括院士在内的灭火专家提供了救火的技术支持，在经过15小时的艰苦奋斗之后，大火基本扑灭。在如此短的时间内成功处置如此严重的油库火灾爆炸事故，在全球范围内也属罕见。事故发生后的86小时，残火完全扑灭，消防力量陆续撤出事故现场。