大型储罐全面积火灾处置技术探讨
摘要：随着石化行业快速发展，全国储罐数量的增多，火灾危害也越来越严重，大型储罐一旦发生全面积火灾，火势蔓延，极易形成群罐火灾。在灭火技术方面，如何提供大流量的压缩气体将压缩气体泡沫灭火技术应用于大型储罐重大火灾扑救是解决罐区火灾隐患的关键问题。本文旨在通过对液氮泡沫灭火技术的介绍，为大型储罐全面积火灾隐患提供技术方案。
阅读前思考：
国内大型罐区的现状如何？
危化品行业消防安全的现状如何？
大型储罐火灾事故机制如何规定的？
一、典型罐区重特大火灾案例分析
1.国内大型罐区现状
随着石化的快速发展，生产装置高度集成、规模大，储罐单罐容积越来越大，总容量越来越多，石化区火灾对安全生产的威胁越来越大。全国10万立及以上大型浮顶储罐数量超过6000座，最大储罐15万立（直径100m）。区域性储罐集中布置最大储量已超过1000万立，世界最大。大型储罐一旦发生全面积火灾，火势蔓延，极易形成群罐火灾。
浮顶储罐的主要事故类型：全面积火灾、密封圈火灾、浮盘浮仓爆炸、防火堤池火、沸溢、浮盘溢油火灾。
2.危化品行业消防安全现状
（1）多事故形态耦合，燃烧、流淌火、池火、爆炸、有毒气体泄漏等多种类型的火灾事故复合，多米诺骨牌效应凸显，小事故快速升级为重大事故。
2010年7月16日，大连中石油国际储运有限公司原油库输油管道发生爆炸，引发大火并造成大量原油泄漏，导致部分原油、管道和设备烧损，另有部分泄漏原油流入附近海域造成污染。
（2）事故原因多种多样，包括人为因素，如动火、静电、明火、违章作业、操作失误等；设备故障，如管线泄漏、阀门损坏、液位计失灵等；极端恶劣天气，如台风、暴雨、暴雪及地质灾害（泥石流、山体滑坡等）；邻近石化企业的影响（风险外溢）。
（3）事故处置难度大，燃烧点多线长、燃烧面积大、热辐射强、影响范围广。
美国波多黎各油库火灾爆炸事故
2009年10月23日，加勒比石油公司一座位于波多黎各巴亚蒙的油库在油轮向其卸汽油时，一座1.9万立的内浮顶储罐溢油（储罐液位监控装置失效）约26min，在库区形成0.5平方公里的大面积蒸汽云，遇到点火源后发生爆炸和火灾，大火持续60多个小时，17台储罐被烧毁。
3.新加坡4万立内浮顶储罐火灾事故
2018年3月20日17时50分左右，Tankstore石油公司在新加坡布星岛（Pulau Busing）码头的终端站燃油储罐发生火灾事故，事故罐的容量为4万立方米。据报道，雷击引起储罐着火。消防局出动128名消防员、31辆消防车、2台大流量泡沫炮（26400升/分钟）进行救援，经过6小时奋战，储罐大火被扑灭，罐体未发生坍塌，未波及周边储罐，也未造成环境污染。
4.大连新港原油库7.16火灾事故
2010年7月16日晚18时许，30万吨原油船在大连新港中石油原油储备库卸油过程中，由于原油储备罐陆地管线在加催化剂作业时发生爆炸，引起火灾，并导致部分原油泄漏入海。
管道爆炸、火灾引起一期罐区阀组损坏；四台储罐原油泄漏，形成流淌火；103储罐（处于超低液位）起火。18时20分左右，油泵房、计量间、变配电间、消防泵房被烧毁。18时40分左右，流淌火和泄漏原油流入库区外和相部库区，造成南海罐区的油泵房和管道爆炸起火，80h后完成灭火。
13个消防支队、14个企业专职队的220 辆消防车、1380余名消防官兵增援火场。后方保障机构为现场车辆供给燃油110余吨，泡沫液1000 余吨。
5.福建漳州古雷腾龙芳烃项目的储罐火灾事故
2015年4月6日18时55分福建漳州古雷腾龙芳烃PX项目33号腾龙芳烃装置发生漏油着火事故，引发装置附近中间罐区3个储罐爆裂燃烧，分别是重石脑油储罐607罐（存油2000立方米）、608罐（存油6000立方米），以及轻重整液罐610罐（存油4000立方米），储罐多次发生复燃，4月9日2时结束灭火，历时56个小时。
6.美国威廉姆斯创世界最大储罐灭火纪录
5万立方米的汽油浮顶储罐：直径 82m、高9.76m；当时满罐，燃烧17h后威廉姆斯消防炮到达现场；用2台泡沫炮扑救，流量分别是36400和18200L/min，12min内即已经控制了压制住了火焰，65min完成灭火。共消耗3％的泡沫原液127.4立方米。灭火后，继续喷射泡沫55min，用于油面覆盖冷却。
注：日本在2003年曾因地震导致浮盘沉没，发生大型浮顶储罐全面积火灾（日本首次），由于消防设施配置不够，紧急从全国调配泡沫进行灭火，灭火时间长达44小时。
7.大型储罐火灾事故机制
二、大型储罐全面积火灾处置技术探讨
1.当前国外扑救大型储罐全面积火灾的设备
固定式泡沫系统（中东地区），大流量泡沫炮（欧美）。移动式消防炮泡沫供给强度：10-12L/MIN.㎡ ；固定式泡沫系统的泡沫供给强度：6-8 L/MIN.㎡。
2.国内罐区火灾处置特点
3.近些年国内典型罐区火灾事故处置：
4.压缩气体泡沫（CAFS）
NFPA11中的规定烃类固定顶储罐火灾，负压式泡沫混合液的最低供给强度为4.1L/min●㎡（30-55min），CAFS泡沫混合液最低供给强度为1.63L/min●㎡（5-10min）。特点：泡沫用量少、灭火快。
5.国内罐区火灾高效处置技术与装备研发
压缩气体泡沫灭火技术的应用现状：压缩空气泡沫消防车是欧美国家正在大力推广的新型消防装备，在欧美国家销量已占当年消防车销量的1/5。欧洲近几年开始研究压缩气体泡沫消防炮扑救储罐火灾的技术方案，开展了大尺度储罐灭火的对比试验，试图将压缩气体泡沫灭火技术应用储罐灭火。国内主要在市政消防救援中使用压缩气体泡沫消防车，未在石化工业领域应用。
6.大流量压缩气体泡沫灭火技术
压缩气体泡沫灭火技术在危化品行业应用的瓶颈。目前国外CAFS消防车能达到的泡沫混合液流量仅为15~25L/s（空气压缩机与消防泵在同一个车上），不足普通泡沫消防车流量的20%，无法用于储罐灭火。移动式空压机的产气能力限制了压缩空气泡沫消防车在大型火灾扑救中的应用。
※如何提供大流量的压缩气体是将压缩气体泡沫灭火技术应用于大型储罐重大火灾扑救的关键！
三、液氮泡沫灭火技术与装备应用
1.液氮泡沫灭火技术
工作原理：利用液氮罐替代车载空压机，将液氮通过自增压系统从液氮罐输出，直接注入混合与发泡模块，液氮与泡沫混合液换热气化并与泡沫混合液混合产生泡沫。
液氮气化后体积膨胀700倍，液氮气化供气的方式解决了压缩气体泡沫系统供气量严重不足、供气设备体积庞大的问题，能够实现该系统的超大流量喷射。液氮与泡沫液混合发泡灭火技术举世首创，在世界范围内独树一帜。
技术优势--适用于多种喷射模式
可与消防炮、高喷车、泡沫消防车、泡沫枪、消防机器人、罐壁固定式泡沫喷射器等联合喷射。
技术优势-大流量液氮泡沫灭火测试视频
液氮泡沫灭火技术优势-小结
2.液氮泡沫消防车装备
（1）装备1：超大流量液氮泡沫消防车
灭火目标：30,000-150,000立储罐全面积火灾
关键参数：泡沫混合液流量：250L/S，持续工作：2-3h。
主要配置：液氮罐、发泡装置及控制系统等。
主要优势：大型储罐全面积火灾、大面积流淌火池火、群罐火灾等重大火灾。
备注：该消防车已在中国石化管储公司黄岛原油库应用。
（2）大型储罐全面积火灾扑救消防装备配置方案
3-5万立浮顶储罐全面积火灾扑救：配置1套大流量液氮泡沫灭火编组。10-15万立浮顶储罐全面积火灾扑救：配置2-3套大流量液氮泡沫灭火编组。
（3）大流量液氮泡沫消防车扑救大面积地面火灾的配置方式
扑救式罐区/装置区/危化品仓库/码头等场所的流淌火、地面池火等。
（4）装备2:集成式液氮泡沫消防车
灭火目标：20,000立及以下储罐全面积火灾、装置区立体火、地面流淌火、池火等。
主要配置：液氮罐、泡沫比例混合装置、泡沫液罐、发泡装置及控制系统等。泡沫混合液流量100L/s。
特点：以20,000立储罐全面积火灾为设计配置基准，独立灭火作战，泡沫状态模式可调，也可覆盖。
优势：高效处置大型储罐区、生产装置区、仓库、码头等场所的大面积火灾。
持续输出大流量液氮泡沫；用200立及以下储罐重大火灾扑救；氮气窒息与泡沫双重灭火；固定顶储罐防复燃性能优异，填补行业空白。
（5）装备3:无动力免维护液氮泡沫消防车
基本配置：10立泡沫罐，500L液氮杜瓦瓶，泡沫混合液流量：4-40 L/s，泡沫枪与泡沫炮等多模式喷射方式。应用场景：5000立及以下储罐火灾、罐区管线、油泵区、装置区、危化品装卸场、大型仓库等。主要优势：操作简单，维护工作量少，快速扑救各类场所的初期火灾，还可长效覆盖泄漏液体。
（6）装备4:固定管网式压缩气体泡沫灭火系统：
固定管网式无动力免维护压缩气体泡沫灭火装置-喷射测试视 频：直径21m油池（5000立油罐）-单喷射管大流量倾泻式覆盖。
固定管网式无动力免维护压缩气体泡沫灭火装置-灭火测试视 频：直径21m油池（相当于5000立储罐），燃料是车用柴油，预燃60s，压缩气体泡沫灭火时间75s。
（7）固定管网式压缩氮气泡沫灭火装置案例
中国石化长岭分公司3台2000m3环氧丙烷成品储罐，按泡沫最低持续供给时间30min计算，泡沫原液的消耗量是5722L。依托罐区现有的消防供水系统，配置了泡沫发生装置、机械泵入式泡沫比例混合装置、泡沫液罐等。
（8）装备5：撬装式/拖车式无动力免维护压缩气体泡沫灭火装置
应用方式：将灭火装置置于保护区域，开启储罐出口阀门后，通过移动式泡沫喷射装置扑救各类火灾。泡沫储罐的罐容可根据保护区域的大小及火灾风险定制。
应用区域：装卸栈台；小型油库/罐区。
（9）液氮泡沫消防装备的应用布局
四. 展 望
1.围绕大型储罐燃烧与灭火，深入开展大型储罐的燃烧特性与灭火机理研究，从理论层面加深对此类火灾机理与规律的认识。
2.针对罐区重大火灾，开发高效泡沫灭火装备，与现有装备形成灭火编组，同时，与无人机、消防机器人等智能化设备结合，利用大数据、预警模型等构建全方位的重大事故应急处置指导智慧系统，打破目前罐区灭火“人海战、车海战、持久战”的困局。
3.高度重视罐区初期火灾的扑救，持续提升消防应急技术水平，打破体制的制度壁垒，缩短科技成果的产业化路径，加快新消防装备的推广应用。
往期文章
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本文主要内容来自于：朗需庆，中国石化安全工程研究院教授级高工；经燕化工平台整理
版权归属于原作者。
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在21世纪，消防所面临的挑战日益严峻并且仍在不断发生变化。这不仅涉及灭火材料本身的性能，而且对灭火解决方案的环保性、社会认同性方面提出了更高的要求。预防性和防御性的消防任务特别复杂，并且解决方案需要考虑到各种细节。特别是在工业方面，只能通过丰富多样、成熟的产品，来实现灭火效率更高，成本更低廉的解决方案。从早期Richard.Sthamer博士创立公司，直至现在公司第5代管理人，我们的目标始终如一：提供高标准、高质量的产品，并且始终尽最大努力满足各类客户的不同需求。自公司于1886年成立于汉堡起，我们始终致力于研制优质的泡沫灭火剂。如今，Dr.Sthamer公司已经是主流的泡沫灭火剂制造商之一。作为一家中型、家族式企业，Dr.Sthamer具备充分的灵活性是商业成功并且使世界各地客户均满意的保证。
现在，Dr.Sthamer泡沫灭火剂已成为灭火材料的代名词。这既是我们的职责所在，也是激励我们不断前进的动力所在。
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