危化企业大多是易燃易爆、有毒有害等危险品生产、充装、储存、供应、运输或者销售单位,发生雷电灾害天气时,容易直接或间接造成人员伤亡、较大财产损失或引发生产安全事故,是雷电防御重点单位。
危化企业遭遇雷击的严重后果
雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的Zui严重的十种自然灾害之一。据统计,我国每年有3000~4000人死于雷电伤害,50%的电力系统故障、25%的信息系统故障、32.5%的危险化工场所燃爆事故由雷击引起。
雷电放电时间短,但冲击电流大,电流可高达几万到几十万安培;冲击电压高,感应电压可高达万伏;释放热能大,瞬间能使局部空气温度升高至数千度以上;产生的冲击压力大,空气的压强可高达几十个大气压,极具破坏力。雷电的危害形式,主要有直击雷、雷击电磁脉冲。
雷电是雷雨云之间或云地之间产生的放电现象
直击雷,可直接击于建(构)筑物、其他物体、大地或外部防雷装置上,它的高电压、大电流会产生很强的电磁效应、热效应和机械效应,造成房屋倒塌、烟囱崩毁,油气库、火药库爆炸,造成户外人员伤亡等。直击雷特点是几率小、危害大。
雷击电磁脉冲,其损害原理包括“静电感应”“电磁脉冲辐射”和“雷电波侵入”。静电感应危害,是当雷云来临时,地面物体尤其是导体聚积大量电荷产生放电,放电电流若进入仪表和用电设备将造成设备损坏。电磁脉冲辐射危害,是雷电流在50-100微秒时间内,从零安培变化到几十安培,再由几十安培变化到零安培,在其周围产生瞬变的强电磁场。当被保护物距离雷电较近时,主要受静电感应的影响,距离雷电较远时,主要受电磁辐射的影响,轻则干扰信号线、天线等无线电通讯,重则损坏仪器设备。雷电波侵入危害,是雷电击到电源线、信号线及金属管道后,以电波的形式窜入室内,危及人身安全或损坏设备。
危化企业大多存在易燃易爆物品、设施、装置,拥有易燃、易爆、有毒物品的生产及仓储高危场所,选址多在郊外孤立旷野,罐区大多露天。
如石化企业,石油化工装置存在易燃易爆介质的危险场所中,操作压力高、装置规模大,装置的主要部分露天化,其塔、罐、容器、泵和管线等绝大部分在室外,装置自动化程度高。一旦遭遇雷击,就会带来极高危险,不仅可直接导致火灾爆炸,还可破坏电力系统,造成设备损坏、信息系统破坏等严重后果。对于石油和天然气化工等行业来说,雷电即便只造成信息控制系统破坏,也可能导致严重的生产安全事故。比如,设备损坏造成无法监控油气罐的压力、温度、流量、液位等参数,或各类阀门不受控制时,危险源将处于不受控状态,极易发生火灾爆炸等事故。
危化企业通常设有压力、温度、流量、液位、可燃气泄露、火灾探测等检测仪表和系统,并配置气动阀、联动阀、安全紧急截断阀、电动阀等控制设备。常见的控制系统有:PLC、DCS、FGS等控制系统。这些设备仪表绝缘强度、过电压耐受能力、抗电磁干扰能力都是有限的,一旦受到直接雷或其附近区域发生雷击,雷电过电压和脉冲电磁场会通过供电线、仪表信号线、穿线管等途径到达仪表设备,威胁仪表设备的正常工作和安全运行。如果雷电防护不到位,轻则使仪表设备工作失灵,重则使仪表设备损坏,严重时会产生一系列衍生事故,如爆炸、火灾、人员伤亡等。
危化企业防雷安全措施
危化企业领导要对防雷安全引起足够的重视,要做好防雷安全的风险评估;
要按照相关法律规范及防雷标准做全、做好防雷设计、安装,保证工程质量;
要加强危化企业防雷安全的日常检测、日常维护与管理。
Zui后企业还要做好企业内部员工的防雷安全培训。
1.雷电是个偶发事件,雷电事故具有很大的随机性,不能抱着侥幸的心理对待防雷安全,危化企业领导要对防雷安全引起足够的重视,保证防雷安全有足够的人力、物力及资金投入。对比起雷电灾害造成的事故损失,资金及人力方面的小投入换来是大安全。对新建危化场所,要做好防雷安全的风险评估。根据项目所在地雷电活动时空分布特征及其灾害特征,结合现场情况进行分析,对雷电可能导致的人员伤亡、财产损失程度与危害范围等方面的综合风险计算,从而为项目选址、功能分区布局、防雷类别(等级)与防雷措施确定、雷灾事故应急方案等提出建设性意见。
2.严格设计与施工危化企业综合防雷系统。根据《石油化工装置防雷设计规范》《建筑物防雷设计规范》等标准规定,对各类易燃易爆场所,对罐区、塔区、危险化学品生产储存场所建筑、各类电器设备、线路等进行摸底排查,是否有防雷装置?哪些设备、场所需要重点防雷?采取什么手段进行防雷?对直击雷防护措施通常采用接闪杆、接闪带、接闪网等通过引下线、屏蔽、接地装置等形成系统对雷电进行防护。对雷击电磁脉冲主要采用屏蔽措施或安装浪涌保护器(SPD)通过合理布线、接地系统、等电位连接等形成系统避免雷击灾害,从而保护设备。综合防雷系统设置如下图所示:
综合防雷系统示意图
3.加强防雷安全的日常检测、日常维护与管理。根据中国气象局《防雷减灾管理办法》、《广东省气象灾害防御重点单位气象安全管理办法》,投入使用后的防雷装置实行定期检测制度,对爆炸和火灾危险环境场所的防雷装置应当每半年检测一次。除了保证每半年请具有防雷专业检测资质的公司进行日常检测以外,还须对防雷装置进行日常维护,并建立防雷安全管理制度。广东省一年的雷暴日达到70d/a以上,每次雷暴日前后均需对防雷装置进行全面的检查,检查一旦发现问题,需要立即进行防雷设施整改,保证防雷安全万无一失。这就需要防雷日常维护并建立相应的检测、维护、应急等防雷安全管理制度。
4.企业特别要加强防雷安全培训和演练。要让员工熟知防雷重要性、防雷基础知识、防雷安全法律法规及相关标准等,这样企业才能更好地与防雷服务机构共同配合,做好雷电高发期前、中、后期的防雷工作,才能及时发现防雷隐患,及时检查维护好防雷装置,确保其有效性。
危化企业防雷现状及发展趋势
在实际工作中,我们发现部分危化企业存在防雷设施不完善、内部防雷安全管理能力弱、防雷安全意识有待提高等问题。
防雷设施不完善。通过安全检查或专业检测,发现有的危化企业存在施工时未使用完整防雷方案、扩建时未安装防雷设施、主管单位检测后发现防雷设施不完善等问题。
内部防雷安全管理能力弱。这是目前有些企业存在的比较大的一个问题。部分企业内部防雷安全管理制度不完善,对防雷服务企业依赖性大,这也与企业内部防雷安全维护与管理标准欠缺有一定关系。
历史问题留下一些安全隐患。国内防雷事业起步较晚,自上世纪90年代末以来,危化企业的雷电防护才逐渐受到重视,各危化企业才将防雷工作编入企业的安全生产规章制度中,但一些过去承建的危化企业还是留下一些历史遗留问题,如电源、控制线、信号线等敷设不合理、安全间距不符合规范要求,一些屏蔽电缆线屏蔽层没有很好接地,入户线没有采取任何屏蔽措施等。
企业防雷安全意识有待提高。如今,企业的安全意识已经有了很大提高,由于近年来,有些企业为了取得防雷合格证书应付上级部门的检查,不管自身防雷措施是否到位,要求检测企业直接“出证”,这种现象是很危险的。企业应该抱着实事求是的态度,有问题加强维护整改,整改后重新进行检测,保证防雷安全。
未来危化企业防雷安全将向着在线化、数据化、智能化发展。
利用物联网技术不仅可以24小时实时监测雷击计数、雷电电涌、SPD、接地电阻等的实时状态和数据,还能通过集成相关硬件,实时监测爆炸气体、粉尘、有毒气体的泄漏,以及监测大气电场、风速、能见度、温湿度等气象情况,实现自动雷电预警,从而将雷电危害牢牢控制在一定范围之内。