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浅析原油储罐防火堤内流淌火灾处置及扑救

2022-07-07 01:55:59      点击:863
摘要:随着我国改革开放和经济建设的快速发展,原油的开采和需求量与日俱增,越来越多的原油储罐区拔地而起,罐区和单个储罐的储油量迅猛增加。近年来原油储罐的火灾时有发生,给国家财产和人民群众生命安全造成了不应有的损失及危害。由于原油起火原因多样,发生火灾后大多伴有爆炸、罐体移位、防火堤内流淌火、沸溢、喷溅等燃烧形式,现场情况复杂多变,给消防部队灭火救援战斗带来了重重困难和极大的挑战。深入研究原油储罐防火堤内流淌火灾的形式和规律,对于提高消防部队扑救此类火灾的灭火救援战斗能力,有效控制和扑救原油储罐防火堤内流淌火灾,具有重要而深远的意义。

关键词:防火堤;流淌火灾;措施;对策

引言
近年来随着原油储罐区发展规模的日趋大型化、基地化,原油储罐的火灾事故也呈现出了概率高、处置难、危害大等特点。尤其2010716号辽宁省大连市大孤山新港码头的中石油国际储运有限公司保税区油库输油管线发生爆炸起火”,引发了临近10310万立方米的原油储罐防火堤内大面积流淌火和罐顶火灾,该起火灾事故造成罐区部分管道、设备和大量原油烧毁及环境污染,直接经济损失达2.2亿元,灭火过程中造成1名消防战士牺牲,1名作业人员失踪。
大型原油储罐单罐容量多则可达10万至20万立方米,一旦其防火堤内因油品溢流,管线、阀门老化故障等原因造成大量泄漏形成流淌火灾,扑救过程中处置方法不当或油罐发生爆炸,就会出现火势漫堤、灾情扩大等严重后果,因此研究其科学有效的处置措施和扑救对策,是将此类火灾损失和影响降至最低的根本途径。


一、原油储罐的类型及结构


1.1原油储罐的类型
原油储罐按设置形式可分为埋地油罐、覆土油罐和地上油罐。按结构形式可分为固定顶油罐和浮顶油罐。所谓埋地油罐是采用直接覆土的方式埋在地下,罐内的最高液面低于罐外4米范围内地面最低标高0.2米的油罐。覆土油罐是置于被土覆盖的罐室中,且罐室顶部和周围的覆土厚度不少于0.5米的油罐。地上油罐是油罐底部在相邻区域标高以上或油罐的埋入深度小于本身高度的一半的油罐。固定顶油罐也称拱顶油罐,常用的拱顶罐罐顶是沿罐顶周边支撑的一种形式,拱顶本身是承重构件,一般为油罐直径的1.2倍。
所谓浮顶储罐主要用于储存原油和重油的大型储罐,一般分为内浮顶储罐和外浮顶储罐,其浮盘形式常用的主要有浅盘式、单盘式和双盘式。浅盘式浮顶主要由单盘板和框架等部分组成。单盘式浮顶主要由单盘板和环形浮舱等部分组成。双盘式浮顶主要由浮顶顶板、浮顶底板、边缘板、环向和径向隔板及框架等部分组成。内浮顶储罐是指在固定顶储罐内有一个可以随着液面上下浮动的顶。外浮顶储罐是指把油罐的罐顶直接放在油面上,浮在油面上的罐顶随着油品进出油罐时液面的升降而上下浮动。
1.2原油储罐的固定泡沫灭火系统
原油储罐的固定泡沫灭火系统主要有升降式和壁挂式两种。升降式泡沫灭火系统,是指罐顶浮盘中心设有泡沫混合液分配器,与分配器连通有多条固定金属泡沫混合液输送横管,泡沫发生器设置在罐顶浮盘与罐壁之间的环形密封圈区域,泡沫混合液输送软管位于浮盘下与罐底外部泡沫混合液输送管线相连接。泡沫混合液通过软管输送到罐顶浮盘中心分配器,通过分配器经多条金属横管再输送至密封圈处的多个泡沫产生器,产生的泡沫对密封圈区域的火势进行覆盖灭火。
壁挂式泡沫灭火系统,是指泡沫产生器固定在油罐顶部的罐壁壁沿上或罐壁上,将泡沫混合液从防火堤外通过混合液管线直接输送到油罐顶部的泡沫产生器处,产生的泡沫沿罐壁流入罐内密封圈区域或油面上对其进行覆盖灭火。
1.3原油储罐其结构组成
原油储罐其结构通常由罐顶、罐壁、泡沫产生器、罐顶平台、二分水、导向柱、单浮盘、双浮盘、罐顶浮梯、量油管和罐外盘梯、固定消防冷却喷淋、固定泡沫装置混合液竖管、抗风圈、加强圈及罐底、罐顶切水阀、加热器、进出油管道、泡沫管路以及喷淋水管路罐前分配阀、半固定系统接口等部分组成。


二、原油储罐区防火堤的设置


原油储罐或储罐组,其四周均应设置不燃材料的防火堤,沸溢性油品的地上式、半地下式储罐,每个储罐均应设置一个防火堤或防火隔堤I。防火堤内储罐的布置不宜超过2排,防火堤内有效容量不应小于其中最大储罐的容量,浮顶罐防火堤的有效容量为其中最大储罐容量的一半。含油污水的排水管应在防火堤的出口处设置水封,雨水排水管应设置阀门等封闭隔离装置。防火堤内侧基脚线至立式储罐外壁的水平距离不应小于储罐高度的一半。防火堤的高度应为1.0-2.2m,在防火堤的适当位置应设置便于灭火救援人员进出防火堤的踏步。


三、原油理化性质和防火堤内原油流淌火灾特点及燃烧规律


3.1原油的理化性质
3.1.1原油的物理性质
其颜色为黑褐色。比重在20~C时为0.780.97。凝固点为-35℃~37℃。粘度在50℃时测试为1.91179.90厘泊。馏分,初馏点在88~C148"C,在300℃时馏出16%50.8%
3.1.2原油的化学性质
其原油的化学成分主要由碳氢化合物组成,还含有少量的氮、氧、硫,其中碳占83~87%,氢占1114%,氮、氧、硫占1%。原油的组成成分主要是胶质、油质、沥青质、碳质和一定数量的石蜡和硫化物。原油含沥青质和胶质6.12%~45.8%。含硫0.021%0.495%,含蜡4.09%13.92%。原油闭口闪点在6℃~44℃。
根据原油的闪点、凝固点等理化性质,可有效掌握不同产地原油发生火灾危险性的大小。原油产地的地质构造不同其理化性质也各不相同,理化性质不同其扑救措施也不尽相同,根据原油的粘度,可有效掌握原油火灾发生沸溢、喷溅的危险性大小,其粘度大的比粘度小的更容易发生沸溢或喷溅。火场上根据原油比重的大小可采用不同的灭火剂,比重大的可以用水扑救,比重小的用泡沫和干粉进行扑救。
3.2防火堤内原油流淌火灾特点及燃烧规律
3.2.1燃烧速度快、火焰温度高、持续时间长
原油的燃烧热值决定了其具有闪点低,油蒸气挥发快,燃烧温度高,持续时间长等特点。原油的性质决定了其在燃烧过程中火焰会周期性的起伏现象,原油中的重组分越多火焰周期性的起伏现象就越明显,火场上可通过观察烟雾的浓淡和火焰的高低来判断原油火灾的起伏阶段,在烟雾淡、火焰低时要及时抓住有利战机迅速展开灭火战斗行动。
3.2.2烟雾浓、热值大、辐射热强
防火堤内原油流淌火在燃烧猛烈阶段时浓烟滚滚,火焰可达10米至25米左右。1公斤原油燃烧可产生10500左右大卡热量,热值大辐射热强。
3.2.3易发生沸溢
一是原油具有“热波”特性,其温度越高粘度越低传热速度越快,原油中含有的自由水和乳化水受热后其体积会迅速膨胀]。二是用水和泡沫灭火时,射入燃烧区的水一部分被汽化蒸发,一部分溶解在热油中的水受热后体积迅速扩大造成沸溢现象的发生。


四、防火堤内原油流淌火灾处置措施及扑救对策


原油储罐防火堤内因油品溢流及人孔、管线、阀门老化故障等原因造成大量泄漏形成的流淌火灾,如果处置不及时或不能有效将其控制,防火堤内的油罐、管线、阀门等就会长时间处于油火的直接烧烤中;如果灭火处置方法不当或油罐发生爆炸,就会出现火势漫堤、灾情扩大等灾难性后果。原油储罐防火堤内流淌火灾扑救现场情况复杂多变施救困难,因此要及时有效地控制消灭其火灾,就要研究掌握科学正确的处置措施及扑救对策。
4.1组成侦察小组,迅速查明相关情况
扑救原油储罐防火堤内流淌火灾,首先要组成侦察小组通过外部观察、询问知情人等方法迅速查明相关情况:
(1)防火堤的高度、面积、泄漏量、燃烧时间,原油比重、防火堤内整体的储油能力和能否顺利排水及阻油情况,防火堤内受流淌火直接威胁的油罐内油品的储量、温度、油面高度及有无水垫层情况。
(2)防火堤内受流淌火直接威胁的油罐和其邻近罐的固定、半固定消防系统管线上及其各条进出油管线上的远程电控阀门、手动阀门的开闭情况以及是否好用情况。
(3)泡沫消防车、举高喷射消防车的停车位置和设置水枪、泡沫管枪、泡沫勾管、泡沫炮的阵地位置以及当天的风向、风速情况。
(4)现场指挥员在灭火过程中要全程安排专人在控制室随时监控汇报受流淌火直接威胁的油罐及其邻近罐的适时变化等情况。
4.2对防火堤内受原油流淌火直接威胁的油罐及其邻近罐罐壁实施冷却
(1)防火堤内受流淌火直接威胁的油罐,对其冷却的位置是油罐液位以上罐壁的全周长。受流淌火直接威胁的油罐直径1.5倍范围内邻近罐的冷却口位置是,朝向受流淌火直接威胁油罐方向的半面罐壁液位以上的适当位置。
(2)固定消防喷淋系统完整好用时,在火情侦察的同时将其启动对防火堤内受流淌火直接威胁的油罐及其邻近罐的罐壁实施冷却。
(3)固定消防喷淋系统无法使用时,利用半固定消防喷淋系统消防车直接供水对防火堤内受流淌火直接威胁的油罐及其邻近罐罐壁进行冷却。利用半固定消防喷淋系统冷却罐壁前,要关闭固定消防喷淋系统在防火堤外联通泵房的阀门,防止冷却水回流。
(4)利用车载炮、移动炮等移动消防喷射器具,冷却防火堤内受流淌火威胁的油罐及其邻近罐罐壁时,要控制好喷射压力防止射流将罐壁的保温层破坏。
4.3扑救防火堤内原油流淌火灾
4.3.1用水扑救防火堤内原油流淌火灾
(1)水是扑救防火堤内原油流淌火灾最为廉价经济的灭火剂,因为水的比重接近于原油,水的热容量较大,可在高温油面上短暂停留迅速冷却油面温度,同时水接触到高温油面时会迅速汽化,产生的大量蒸汽会冲淡稀释燃烧区内油蒸汽的浓度,起到了降低燃烧速度隔绝空气窒息燃烧的作用。
(2)用水扑救防火堤内原油流淌火灾,会出现水接触到高温油面时,在冲击力的作用下会破坏稳定的燃烧油面,油层下的轻组分会急骤上翻,火焰会突然升高瞬间气化增大并加剧燃烧,同时油面鼓出油泡,发出“哗哗”响声并使油面迅速上涨沸动的燃烧现象。这种燃烧现象的出现不要误认为是沸溢将要发生,这种现象持续1分钟左右时间就会逐渐减弱下来,只要持续不断地向防火堤内喷射灭火剂,就会有效地控制其火势
(3)利用直流、喷雾和开花水流扑救防火堤内原油流淌火灾。利用直流水流采取平推拍打的方法,扑救防火堤内高液位的原油流淌火灾效果较好,就是根据防火堤面积的大小,确定可覆盖封住燃烧油面的直流水枪的数量,水枪阵地设在上风或侧上风方向防火堤上适当位置。水枪手水平并列一字排开,一齐向油面上火焰的根部喷射水流,同时横扫平推逐步向前推进,为防止回旋火造成油面复燃应在水枪手后面再设置若干支候补水枪。将火焰推至防火堤边沿时,为防止将原油火推出防火堤外,要抬高水枪口以拍打的方式扑灭余火。以拍打的方式灭余火时,若干名水枪手在原处堵截火焰回窜的同时,要再设置若干支水枪来实施拍打灭火。防火堤内原油的液位较低时,要以高吊的方式从上风方向,利用水枪并列拍打向前推进的方法将火扑灭。利用开花和喷雾水流扑救防火堤内原油流淌火时,要从上风方向以拍打平推的方法,严密覆盖封住油面徐徐向前推进将火扑灭。
(4)直流水枪以平推拍打的方法灭防火堤内原油流淌火时,其平推喷射的俯角越小越好,最好成水平角,拍打火焰时水枪口抬起的仰角要视情而定。水枪手要在现场指挥员的统一指挥下,步调一致协同配合速度得当,横扫平推时水流要全面覆盖封住油面不留间隙。原油流淌火灾辐射热强,火场上要做好对水枪手的保护,防止飞溅的油火对作战人员造成不应有的灼伤或烧伤。
4.3.2用泡沫扑救防火堤内原油流淌火灾
(1)固定泡沫灭火系统完整好用时,在组织火情侦察的同时将其启动,对受防火堤内流淌火直接威胁油罐内的油面进行覆盖防止油蒸汽挥发。固定泡沫灭火系统无法使用时,利用半固定泡沫灭火系统消防车直供泡沫混合液出泡沫,对罐内油面进行覆盖防止油蒸汽挥发。利用半固定泡沫灭火系统实施覆盖罐内油面前,要关闭固定泡沫灭火系统在防火堤外联通泵房的阀门防止泡沫液回流。
(2)利用固定、半固定泡沫灭火系统对罐内油面实施覆盖或利用移动泡沫喷射器具实施覆盖灭火前,为避免出现不同种类泡沫液在火场上同时喷射,造成相互抵消影响覆盖灭火现象的发生,现场指挥员要对固定泡沫灭火系统储存的泡沫液和参战车辆的车载泡沫液进行全面核查,火场上要统一使用同一种类的泡沫液进行覆盖灭火
(3)现场指挥员应根据防火堤内原油流淌火面积的大小和火情侦察的情况,估算出灭火所需的作战力量,科学部署各参战队的战斗任务。在火灾现场外围设立警戒,禁止无关人员进入,指定现场安全员适时观察火情的变化情况,出现危险征兆时应及时发出紧急撤离信号。指定专人配合厂区技术人员远程关闭防火堤内受流淌火直接威胁油罐的罐根阀门和邻近罐及相邻罐组与其相连各条进出油管线上的电控阀门,电控阀门无法远程关闭时要利用手动阀门进行关闭。及时关闭受流淌火直接威胁的油罐及其邻近罐的原油加热系统,定时开闭罐底排水阀,及时排出罐底水垫层积水。
(4)参战的消防车辆要在防火堤上风、侧上风方向停靠在适当位置设泡沫管枪、泡沫钩管和泡沫炮灭火阵地。泡沫管枪和泡沫钩管的灭火阵地,应设在防火堤上风方向墙头上适当位置,其阵地之间的距离要均匀分布。泡沫钩管灭火时,应将泡沫喷射到防火堤内壁与燃烧油面交汇处上方的适当位置,使泡沫顺防火堤内壁流向燃烧油面进行覆盖灭火。泡沫管枪灭火时,应将泡沫喷射到罐壁和两侧防火堤内壁与燃烧油面交汇处上方的适当位置,使泡沫顺罐壁和防火堤内壁流向燃烧的油面进行覆盖灭火。
(5)在防火堤上风方向设置的泡沫管枪和泡沫勾管灭火阵地对燃烧油面实施覆盖后,再从防火堤两侧分别设置泡沫管枪和泡沫炮阵地,两侧阵地要对称向罐壁与燃烧油面交汇处上方的适当位置喷射泡沫进行覆盖灭火。当防火堤内上风方向形成泡沫覆盖层后,在防火堤两侧的适当位置分别延伸泡沫管枪阵地对流淌火进一步实施泡沫覆盖,同时增设适当数量的泡沫炮阵地配合其覆盖灭火。根据现场情况在防火堤的适当位置,可适时增设泡沫钩管和泡沫炮阵地进一步加大提高泡沫的覆盖灭火效果。泡沫管枪和泡沫炮的射流不要直接注入燃烧的油面上影响泡沫覆盖的灭火效果,要喷射到防火堤内壁、油罐罐壁与燃烧油面交汇处上方的适当位置形成反射,使泡沫顺防火堤内壁、油罐罐壁流向燃烧油面进行覆盖灭火或将泡沫喷打到空中使泡沫在空中自由落在燃烧油面上对其进行有效的覆盖灭火。
4.4火灾扑救过程中要全程安排专人在控制室对罐区火势实施监控
灭火过程中现场指挥员要全程安排专人在控制室,对防火堤内受原油流淌火直接威胁的油罐及其邻近罐适时进行监控,及时向现场指挥部汇报其温度变化等情况,根据指挥部的指令协助厂区技术人员远程操控,受流淌火直接威胁的油罐和其邻近罐的固定、半固定消防系统管线上及其各条进出油管线上的电控阀门,及时关闭受流淌火直接威胁油罐的罐根阀门和邻近罐进出油管线上以及与其相连罐组各条进出油管线上的电控阀门,电控阀门无法远程关闭时要利用手动阀门进行关闭。处置过程中要灵活采取关阀断料、倒油输转、同质油品冷油循环、升降油位和向防火堤内倒入冷油、筑堤拦截、分段分割等工艺处置措施,科学有效地处置扑救防火堤内原油流淌火灾。


五、结论


(1)要积极参与推动相关部门制定修订石化企业防火规范及地方相关标准工作,使其规范标准的内容更加贴近灭火救援工作实际。使储罐区的消防设施符合防火工作要求的同时,在发生火灾事故时能满足灭火战斗的实际需要,使防火与灭火救援工作紧密衔接起来,如在油罐区的泡沫液储罐上要设置消防车取液接口、在油罐区的地上消防水罐出水管线上要设置消防车取水接口、在油罐区的地下消防水池要设置消防车取水口等,这样在火灾情况下罐区平时储存的大量泡沫液和消防水源就能有效地被利用,就会大大提升灭火救援初期的战斗能力。
(2)要有计划地精心选拔锻炼一批熟悉罐区生产工艺流程及其油罐、管线、防火堤内流淌火等不同形式火灾事故处置措施和扑救对策的灭火救援专业人才。定期不定期地邀请相关石化企业工艺处置组专家及技术人员为官兵讲解相关知识和工艺流程,不断提高官兵扑救处置此类火灾事故的能力。组织官兵进入相关企业,深入了解掌握整个罐区的生产工艺流程和每个油罐的结构特点及工艺处置方法等,确实做到底数清、情况明。
(3)防火堤内原油流淌火灾具有沸溢的特性,扑救过程中其危险性大,技术要求高,扑救时要力争在短时间内速战速决,消灭火灾。此类火灾扑救在思想上要做好初战既是决战的准备,按预案按决战条件下的需要一次性调足第一出动的作战力量。要提高灭火出动速度,第一出动力量要快速到达现场。消防车要快速抵近防火堤上风、侧上风方向停靠。作战人员要快速实施战斗展开,快速抵近受流淌火直接威胁的油罐及其邻近罐对其罐壁进行冷却。要快速抵近防火堤的上风、侧上风适当位置,设置泡沫管枪、泡沫勾管和泡沫炮灭火阵地,快速喷射泡沫对流淌火实施覆盖堵截控制其蔓延扩散,作战人员必须在火灾扑救的每个环节上贯穿“快速”的理念,以快速赢得灭火战斗的主动权。



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