摘要：通过分析油罐火灾的起因、火灾模式及超大型油罐的特点，结合消防实战需要，提出了超大型油罐火灾纵深防控体系的构想。结合国家“十二五”科技支撑计划的研究，对纵深防控体系的内容进行了方案设计、产品开发、性能测试和样机试制。实验结果表明，超大型油罐火灾纵深防控体系的构建可以有效地控制和扑救油罐火灾，对解决超大型油罐火灾预防与扑救过程中的重点和难点技术问题，提升超大型油罐火灾的防控能力具有重要意义。

关键词：超大型油罐；防控体系；油罐火灾

随着国家能源安全战略实施和经济社会快速发展需要，我国大量兴建石油战略储备库，10×104m³以上容积超大型石油储罐不断增多。超大型油罐对防火、灭火的要求超出现有标准和规范，一旦发生火灾，如无有效防控措施，必然危及人民生命和财产安全，造成严重经济损失、环境污染和社会影响等严重后果。超大型油罐火灾自身致灾因子及着火规律与常规油罐火灾不同，有其独特性。因此，急需开展超大型油罐火灾防控与处置技术研究，以适应超大型油罐发展趋势及国家能源战略的需要。

基于国家“十二五”科技支撑计划课题“超大型油罐火灾防治与危险化学品事故现场处置技术研究”专题，针对超大型油罐火灾防控和扑救过程中的关键技术问题，构建并实现了超大型油罐火灾纵深防控体系。对提高油罐火灾防控和扑救能力，最大限度地降低火灾损失具有深远而现实的意义。

一、构建思路

1.1油罐火灾起因及模式

全球主要石油工业国家在1944－2003年发生的油罐火灾爆炸事故共628起，其中不明原因约占44.5%，雷击事故约占32.5%，明火约占6%，人为破坏约占5.4%，油品泄漏约占4.9%，此外还包括静电、爆炸、过热等原因。从我国发生过的超大型油罐火灾看，雷击造成密封圈破坏，并在环形面积引起燃烧的火灾是主要危险。

油罐火灾模式因油罐的类型、起火原因和油品种类而差异较大。如外浮顶原油储罐由于密封不严或浮盘破裂着火时，会在密封不严或浮盘破裂处产生稳定的预混燃烧模式；内浮顶油罐的上部空间油气浓度达到爆炸范围，如遇点火源发生爆炸，如果爆炸未将油罐破坏，不继续燃烧形成只爆炸不燃烧的火灾模式；若爆炸将油罐破坏，将罐顶掀掉或形成爆裂口，将继续燃烧形成先爆炸后燃烧的火灾模式；有水垫层原油储罐或重质油储罐着火后，随着燃烧的进行，热波将向油面下层传播，当水的温度升至100℃以上时，水将发生沸腾而冲出，同时带着火团冲向天空或由于沸腾而使油品溢出罐外，形成沸溢、喷溅燃烧模式。

由此可见，油罐火灾的起因比较复杂，火灾模式迥异。尽管由固定泡沫灭火系统、冷却水喷淋系统和防火堤构成的油罐区消防三道防线对阻止火势蔓延、有效限制火灾后果起到了重要作用，但由于超大型油罐自身的特点，单一的、被动的防控措施已经无法满足油罐消防安全形势的需求。

1.2纵深防控体系的提出

尽管油罐火灾差异性较大，但无论哪种模式的火灾，其燃烧的过程都可以大致分为4个阶段，即初起阶段、发展猛烈阶段、持续燃烧阶段和衰减熄灭阶段。针对火灾发展的不同阶段、规模及超大型油罐的特点，研究多样化的、主动式的超大型油罐火灾扑救方法、手段和技战术措施，构建超大型油罐纵深防控体系，解决超大型油罐火灾预防与扑救过程中的重点和难点技术问题，提升超大型油罐火灾的防控能力。

超大型油罐纵深防控体系主要包括6个阶段：

一是针对雷电等原因造成的初起火灾研发的火灾定点报警与分区灭火联动控制技术，及时探测，定点喷射，将火灾遏制在萌芽中；

二是如果定点喷射不能有效消灭火灾，则需要油罐登顶作战，必须研发登顶平台与防护技术；

三是针对火灾规模继续扩大，则需要开发新型高效灭火技术与装备；

四是针对流淌火研发的可膨胀干粉灭火技术；

五是针对油罐冷却研发的高效冷却节水技术；六是针对大规模火灾研发的跨地区力量调集与现场指挥技术。

二、技术实现

2.1定点报警与分区灭火联动控制技术

针对油罐初起火灾，引入光纤光栅感温火灾探测技术，设计并实现了超大型油罐定点报警系统，实现了超大型油罐火灾实时定点报警功能。通过理论分析和实验测试，得出了油罐火灾的分区灭火方案和实现方法。通过泡沫流动性实验和快速管网分区灭火实验验证了分区灭火方式的可行性和实用性。研发了超大型油罐火灾定点报警与分区灭火联动控制平台，如图1所示。通过设计小尺寸浮顶油罐、安装光纤光栅感温探测系统、泡沫分区灭火系统，实现了超大型油罐火灾初期响应、第一时间定点报警、联动泡沫系统自动喷射，从而实现准确、迅速扑救初期火灾的功能。

2.2登顶作战与防护技术

针对油罐火灾发展阶段，设计了一套完整的油罐火灾登顶作战平台与防护技战术措施。油罐火灾登顶作战平台分为固定式和移动式，便于火场应用和实际情况的选择安装，如图2所示。

登顶作战平台安装有自动泡沫炮、泡沫管枪接口，可供2名消防员同时作业，可以实现油罐火灾发展阶段的全方位、无死角的灭火覆盖。针对不同火灾规模的登顶作战措施，研究并实验测试了应采取的防护措施和方法。

2.3三相射流灭火技术

为了能同时发挥不同类型灭火剂的优势，可以在灭火过程中将各类灭火剂同时使用，从而构成了气、液、固三相射流灭火技术。三相射流灭火技术实现了不同灭火剂之间的优势互补：“憎水”型超细干粉灭火剂灭火速度快；KFR100抗复燃能力超强；水系灭火剂喷射距离远，冷却效果好，灭火彻底。

课题组与某消防科技公司合作研发了三相射流消防样车。消防车有效工作举高高度25m，灭火剂有效射程40m，可实现单一灭火剂、两相灭火剂和三相灭火剂的单独、复合喷射。经1000m³油罐火灾灭火效能实验，三相射流灭火技术具有灭火快、环境污染小的绝对优势，如图3所示。

2.4可膨胀干粉灭火技术

针对地面流淌火研发了可膨胀干粉灭火剂，经不同流淌速度下10m×5m的流淌火实验装置测试，可以证明：可膨胀石墨灭火剂能够有效抑制流淌火的热辐射；可膨胀石墨灭火剂在着火油面上能够发生显著膨胀；随着坡度增加，流淌火的火焰高度、温度、热辐射和质量燃烧、速率均呈逐渐降低趋势，能够有效降低火场的热辐射功率，达到控火的目的。大规模流淌火实验证明，课题组开发的可膨胀干粉灭火剂对于流淌火具有明显的灭火优势，灭火效率和成本远低于各类泡沫灭火剂。

2.5高效冷却节水技术

针对油罐火灾处置过程中，油罐冷却水冷却效率不高、大部分冷却水无效流失的问题，课题组开发了高效持水冷却剂。并通过实验室实验和中尺寸火灾实验对冷却剂的冷却效果进行了测试，持水冷却剂测试原理图，如图4所示。结果表明，同样火灾热辐射强度下，冷却温度降相同的情况下，持水冷却剂相比冷却水节水在50%以上。在大功率火场条件下，节水效率可大幅度提高。

结合实战需求，课题组研发了一套持水冷却剂喷射装置，可无缝对接到水罐消防车上，可实现持水冷却剂的快速、定量喷射，为实战转化奠定了基础。

2.6跨地区力量调集与现场指挥技术

当超大型油罐火灾失去控制时，仅凭辖区执勤力量是无法满足灭火救援需要的，从国内的经验看。都无一例外地启动了跨地区灭火救援程序。

尽管跨地区救援已经成为消防的惯例，但是仍然有许多技术问题亟待解决。如何准确确定灾害现场所需救援力量，如何第一时间将最有效的救援力量及时调集到位，如何将所需力量有序调入现场而不造成拥堵，如何做到多地区、多部门、多警种信息共享，实现真正意义现场实时指挥，已经成为跨地区灭火救援的关键。加强对这些问题的研究，具有十分重要的意义。

课题组开发了《跨地区灭火救援力量调集系统》，建立了灭火救援力量需求分析模型，为准确调集力量打下基础；建立了灭火救援战斗编成模型，保证将最有效的人员、装备和灭火剂第一时间调集到现场；建立了跨区域灭火救援力量调集的数学模型，并开发了软件系统。

三、结论

在分析油罐火灾起因和燃烧模式的基础上，从六大方面构建了超大型油罐火灾纵深防护体系，并对防护体系的技术实现方案进行了论证、试制和测试。通过实验证明：提出的超大型油罐火灾纵深防护体系可以有效地控制和扑救油罐火灾，对解决超大型油罐火灾预防与扑救过程中的重点和难点技术问题，提升超大型油罐火灾的处置能力具有重要意义。

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