工艺灭火措施在储油罐火灾扑救中的应用
摘要：工艺灭火措施是扑救油罐火灾的有效方法。详细介绍了关阀断料、开阀导流、搅拌灭火、填充物料、系统置换、排除积水、筑堤导流7项工艺灭火措施的工作原理和适用范围，提出了这些措施在应用过程中需要注意的事项，分析了工艺灭火措施运用不当引起的严重后果。通过采用简单、有效的工艺灭火措施，成功扑救了大连石油储备罐区内输油管道爆炸起火引发的火灾，避免了巨大的经济损失。
关键词：工艺灭火；油罐；火灾扑救；事故
储油罐作为储存各类油品的大型容器，发生火灾时，燃烧猛烈、火焰温度高、辐射热强、罐体易破坏，时常造成火灾蔓延扩散，扑救时需要大量人力、物力。在油罐火灾扑救中，如果灭火救援人员对工艺灭火措施不熟悉，不能在第一时间快速、有效地控制住火势，容易丧失扑灭火灾的有利时机；如果工艺灭火措施使用不当，也可能导致火灾蔓延，扩大事故。分析油罐工艺装置特点，掌握相应的工艺灭火措施，对提高灭火人员的救援能力，有效控制和扑救油罐火灾意义重大。
一、主要工艺灭火措施
在扑救生产装置、储罐、管道火灾中，工艺灭火措施往往起到关键性作用，运用得当，可以解决其他方法不易解决的问题，是火灾扑救过程中不可替代的科学、有效的方法。工艺灭火措施是利用生产装置、储罐及管道本身的装备和特征，扑救火灾的技术手段，主要包括以下7项措施。
1.1关阀断料
关阀断料是基于隔离法灭火原理，将着火油罐的油品输入与输出阀门关闭，隔断事故罐与相连工艺设备、罐体的油品联系，断绝着火罐的油量补充并消除燃烧油品可能对下游设备或储罐内可燃物的影响，为集中力量扑灭着火罐创造良好条件。该措施常用于向油罐输送油品时起火或工艺流程中的中间油品储罐起火的情况，是减轻或消除事故危害的最有效手段之一，也是火灾扑救中最先考虑采用的工艺灭火措施。
关阀断料时，必须注意几点：①明确阀门的位置和形状、物料的数量和流速、关阀时的技术要求，并在技术人员协助下进行；②关阀时，操作人员着防护服、戴好手套；③当温度高、辐射热强时，操作人员应在水枪掩护下实施操作；④选择离燃烧点最近的阀门予以关断，并估算出要关闭的阀门位置到起火点之间所存物料的数量，以确定所需灭火剂的量，必要时辅以导流等措施。
1.2开阀导流
开阀导流是通过减少着火油罐或受到火势严重威胁的临近油罐中的物料，控制着火罐的燃烧时间和火势，降低临近罐受热被引燃引爆的可能性，为控火和灭火创造有利条件的工艺灭火措施。该措施应在关断着火罐进料阀的基础上，根据火灾的具体情况、灭火工作需要和油品输转条件，采用油品输转的方法，将着火油罐或受火势严重威胁的临近油罐内的可燃物料通过安全装置导入安全储罐。
开阀导流时，必须注意几点：
①严格控制导流的速度，使被导流设备内的压力不低于0.1MPa，防止被导流设备内出现负压而吸入空气发生回火爆炸；②向被导流储罐输入氮气或水蒸气等，以防止储罐内形成负压；③当储罐受到其自身或周围火势作用时，慎用该措施，这是因为储罐受到的破坏程度与油品的液位高度成反比，储罐中的油品能够吸收火灾散发出的大部分热量，可防止储罐过热、变形及毁坏；④在紧急输转、排放油品之后，采用水蒸气吹扫整个排放管道。
1.3搅拌灭火
搅拌灭火是基于冷却法灭火原理，采取搅拌降温的方法，使可燃物料的温度降至燃点以下而停止燃烧。原油、重质油品储罐火灾具有沸溢、喷溅的特点，搅拌灭火措施可以破坏重质油品火灾中形成热波的条件，防止沸溢、喷溅发生。该措施适用于扑救油罐内高闪点的油品火灾，主要方法有：
①由罐底向上倒油，即在罐内液位较高的情况下，用油泵将油罐下部的冷油层抽出，再由油罐上部热油层注入罐内，进行循环；
②使用油泵从非着火罐内泵出与着火罐内油品相同质量的冷油注入着火油罐；③使用储罐搅拌器搅拌，将冷油层与高温油层融在一起，降低油品表面温度。
搅拌灭火具有一定的危险性，必须注意几点：
①由其他油罐向着火罐倒油时，选取与燃烧油品相同或相近密度的冷油；②在重质油罐倒油搅拌前，判断冷、热油层的厚度及液位的高低，计算倒油量和时间，防止倒油超量，造成溢流；③不得将罐底积水注入热油层，以免造成发泡溢流；④在倒油搅拌的同时，对罐壁加强冷却，以加速油品降温；⑤充分做好灭火准备，倒油停止时，即刻灭火；⑥密切注意火情变化，若有异常，立即停止倒油搅拌。
1.4填充物料
填充物料采取向着火罐油品液面下注入填充物料，目的是适当提升油罐内的燃烧液面。该措施适用于液面位置较低、敞开式燃烧的轻质油罐，罐盖、罐壁出现局部塌陷或内卷而遮盖部分燃烧液面的火灾灭火。在塌陷状燃烧的油罐火灾中，由于罐盖或部分金属构件塌入罐内或随燃烧液面以上罐壁受热软化内卷，一部分沉入液面下，另一部分却覆盖在液面上，导致灭火时出现死角或隐蔽火焰，造成灭火困难。同时，由于塌陷构件温度高、传热快，易导致复燃或着火的重质油品过早出现沸溢和喷溅。因此，当塌陷状罐内的燃烧液面太低而不利于迅速有效扑灭火焰时，可由油罐底部向罐内注入水或较重质的油，以提升液面，使燃烧液面露出遮盖物。但是，需在液面之上留有相应的灭火泡沫覆盖空间，以便向罐内喷射泡沫灭火。
填充物料时，必须注意几点：①对于重质油品，应注入同质油品，提升液位后的液面与罐口之间留有足够空间，以防止射入泡沫时发生满溢；②提升液位停止时，立即进行灭火。
1.5系统置换
系统置换基于窒息法灭火原理，将氮气、水蒸气、二氧化碳等惰性气体引入着火区，以稀释着火空间的氧，达到使燃烧熄灭的目的。在油罐火灾灭火过程或火灾后期处理中，为保障设备系统的安全，往往需要对系统加注保护氮气或水蒸气，以抑制或消除危险源。
在扑救后期，一般对着火油罐、管道进行氮气或水蒸气填充，逐步缩小危险区域；火灾彻底扑灭后，为防止个别部位残留物料复燃，也需使用惰性气体对相关油罐、管道进行吹扫、置换。
系统置换时，必须注意几点：①在系统置换前，制定置换方案，绘制置换流程图，全面检查安全附件是否灵活好用，压力调节系统是否可靠，防止发生超压爆炸事故；②根据置换介质密度的不同，选择置换介质进入点和被置换介质的排放点，确定取样分析部位，以免遗漏，防止出现死角；③利用氮气进行系统置换时，氮气用量一般为被置换介质体积的3倍以上，氮气置换至氧含量小于0.5%，并保证系统气体压力处于微正压状态，以防止空气窜入。
1.6排除积水
在燃烧过程中，原油、重油等沸溢性油品会发生喷溅，其原因主要是油层下部水垫层汽化膨胀而产生压力的结果。为了防止沸溢性油罐火灾喷溅的发生，必须排除油罐底部的水垫积水。通过油罐底部的虹吸栓将沉积于罐底的水垫排除到罐外，即可消除险情。
排除积水时，必须注意几点：①排水口处指定专人监护，防止排水过量，出现跑油现象；②排水与灭火同时进行。
1.7筑堤导流
当油罐形成大面积流淌火灾时，可利用有利的地形和油库现有设施，采取筑堤导流，阻止漫流，将流散的燃烧液体控制在一定范围内，为灭火创造条件。主要方法包括：①利用防火堤堵截。大量油品由罐内流淌到防火堤内燃烧时，充分利用防火堤的作用，力争将流淌油品控制在防火堤内。②导向引流。当油品发生沸溢，漫过防护堤燃烧时，可在防火堤外建立油品导向沟，将燃烧油品疏导至安全地点。③筑堤堵截。未设防火堤的油罐如果发生火灾，油品已经流散或有可能流散时，根据火场地形条件、流散油品的数量、溢流规模等情况，迅速地组织人力、物力，在适当距离处建立一道或数道坝形土堤，堵截油品流散，阻止火势蔓延。④设围油栏。油品由罐内流散到水面上燃烧，会对水面及其下游的建筑物构成威胁，必须将水面漂浮燃烧的油品控制在一定范围内，通常用拦油栅将油品围起，使油品控制在有限的水面范围内燃烧。
筑堤导流时，应注意几点：①利用防火堤堵截油品流散时，应迅速组织人力、物力，关闭防火堤的排水阀门，防止油品流散到堤外；②采用筑堤堵截油品流散时，可调用大型工程机械到场协助作业，先在地势较低区域筑堤，再在地势较高区域筑堤。筑堤区域与事故区应有一定的安全距离，以保证筑堤堵截的有效性和安全性。
二、工艺灭火措施运用不当的后果
如果工艺灭火措施运用不当，会导致更大面积的火势蔓延或其他严重后果，主要表现在以下几方面：
（1）当开阀导流紧急输转与排放罐内油品时，如果控制不当，物料流速过快，液体上方气相空间扩大，罐内压力减小，被导流油罐内可能出现负压而吸入空气，与油蒸气混合，导致发生回火爆炸。
（2）在搅拌灭火时，如果使物料流动变快，会产生一定的热量，对于闪点低的油品可能使没有燃烧的物料燃烧起来。此外，在搅拌灭火的过程中，若因搅拌系统故障或传输过量而导致溢流，将导致火势扩大。对重质油罐倒油搅拌时，若将罐底积水注入热油层，容易造成发泡溢流。因此，在搅拌灭火前，必须对搅拌系统和搅拌方法进行评估，全程监控搅拌灭火过程，确保其安全性。
（3）实施填充物料操作时，应根据实际情况准确估算需要填充物料的量。如果填充物过量，将造成罐中油品溢出，形成流淌火，使火灾蔓延扩大。
（4）实施系统置换措施，存在两个危险因素。一是采用氮气或水蒸气进行系统置换时，若压力调节失常，油罐、管道内将发生超压爆炸事故；二是若系统置换不彻底，出现死角，容易发生回火爆炸事故。
（5）在排出油罐底部积水前，由于不能准确计算出需要排出水垫的厚度、吨位及排水时间，容易造成排水过量，发生跑油现象，导致火灾蔓延扩大。
（6）如果筑堤导流操作不当，不仅不能阻止油品漫流，而且会使流淌火灾进一步蔓延扩大，难以控制。
三、实例分析
大连石油储备罐区内输油管道爆炸后，流淌火不断扩大蔓延。在大火烧毁了罐区配电设施，油罐阀门无法快速关闭的情况下，采取了关阀断料的措施：一方面选派精干人员组成攻坚组，在技术人员的协助下进入罐区，手动关闭泄漏的主管道阀门；另一方面调派电力应急队抢修配电设施，并采用移动发电机供电，关闭罐区内其他7个100×104吨级油罐的阀门，从而成功切断了大火的燃料源，使火势得到了有效控制。
该罐区内T103号罐在大火的烧烤下，罐体北侧上部迎火面受热变形，向内塌陷。罐内浮船（内浮顶）下沉到最低位置（舱底距罐底约1.8m），塌陷的北侧罐体将浮船北部挤压变形。罐内存油在罐壁热传导的作用下被引燃，燃烧液面低于浮船舱底。油罐液面约5000㎡，浮船面积约4700㎡，燃烧的原油绝大部分在浮船下方。由于罐体和浮船变形，灭火剂很难直接喷射到燃烧的液面上，造成罐内火势扑灭难度极大。
因此，采用常规方法难以扑灭残火，故而采取了填充物料以提升油罐液面的工艺灭火措施，在强行冷却并稳定燃烧的同时，对油罐强行注水、淹没残渣、抬高液面，最后灌注泡沫，一举歼灭火势，取得了明显效果。
面对该罐区内近2×104㎡的流淌火，紧急调运沙土和大型工程机械到场，先用泡沫灭火，然后在水枪掩护下，用工程机械设备推土筑堤，层层推进，逐步缩小流淌火的面积；另一方面利用沙土筑堤导流，将燃烧油品引导至安全地点集聚，控制燃烧范围，并用沙土覆盖过火管道，防止发生复燃复爆。
四、结论
工艺灭火措施是扑救油罐火灾的有效手段，要快速、合理地运用工艺灭火措施扑灭火灾，需要做到以下几点：
（1）灭火人员应熟悉储油罐及其管道的装备特征、工艺流程、油品的火灾危险性与特点，并掌握常用的工艺灭火措施，定期开展消防演练。
（2）在实施工艺灭火措施时，认真侦察，准确掌握火灾现场的情况，避免采取工艺灭火措施时可能发生的误操作，保证灭火过程的安全。
往期文章
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本文主要内容来自于：黄郑华、李建华（中国人民武装警察部队学院，河北廊坊）
文章编号：1000-8241（2012）10-0768-03
版权归属于原作者。
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