摘要：随着我国经济建设的迅猛发展，石油化工产品的种类和应用越来越多，原油的需求量与日俱增，原油储罐区大幅增多，外浮顶原油储罐的储油量不断扩大，火灾起数及火灾损失均成正比增长。外浮顶原油储罐发生火灾，伴随着爆炸、密封圈、全液面、沸溢、喷溅等多种燃烧形式，现场情况十分复杂，不仅会造成惨重的人员伤亡和巨大的经济损失，也会给消防部队灭火救援工作带来极大的困难和挑战。深入研究外浮顶原油储罐密封圈火灾的形式规律，对于提高消防部队的灭火作战能力，有效控制和扑救外浮顶原油储罐火灾，具有重要而深远的意义。

关键词：外浮顶；原油储罐；密封圈；火灾；对策

引言

2010年7月16日18时12分，位于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，输油管道内大量原油带压喷涌燃烧，引发临近103号10万m³的外浮顶原油储罐罐顶发生火灾[1]。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。造成1名作业人员失踪，1名作业人员轻伤。灭火过程中造成1名消防战士重伤，1名消防战士牺牲。直接经济损失2.2亿元。目前我国外浮顶原油储罐储油量单罐容积少则5千m³、1万m³、3万m³，多则10万m³、15万m³、20万m³，一旦发生火灾，必将造成伤亡大、损失大和影响大等后果。因此，认真研究外浮顶原油储罐密封圈火灾的形式特点和处置措施，掌握扑救外浮顶原油储罐初期密封圈火灾的有效扑救对策，就显得尤为重要。

一、外浮顶原油储罐和浮盘密封圈的概念及结构形式

1.1外浮顶储罐的概念

所谓外浮顶储罐，是指把油罐的罐顶直接放在油面上，浮在油面上的罐顶可随油品进出油罐时液面的升降而上下浮动[2]。油罐的浮顶与罐壁之间设有可随液面上下移动的密封装置，有一次密封和二次密封之分，油罐的一次密封也称弹性密封，是在耐油橡胶袋内放有泡沫、塑料块等材料，使之与储罐内壁表面紧贴相连，很好适应了储罐内壁的表面。二次密封也称机械密封，主要是起降低和防止油品挥发的作用。外浮顶主要用于大型储存原油和重油的储罐。

1.2外浮顶储罐固定泡沫灭火系统的种类

外浮顶储罐的固定泡沫灭火系统主要分壁挂式和升降式两种。壁挂式系统，是指泡沫产生器固定在油罐顶部的壁沿上，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对燃烧的液面进行覆盖灭火。升降式系统，是指罐顶浮盘上固定有多条泡沫混合液输送横管，升降式混合液输送软管位于罐内浮盘下与罐底外部混合液输送管线相连，泡沫发生器设置在罐顶浮盘的密封圈区域，泡沫混合液通过软管输送到罐顶密封圈处的多个泡沫产生器处，产生的泡沫对密封圈区域的火势进行覆盖灭火。

1.3外浮顶储罐常用浮盘形式的种类

外浮顶储罐常用的浮盘形式主要分单浮盘式浮顶和双浮盘式浮顶两种。单浮盘式浮顶是由中间单盘板和外围环形浮舱两部分组成，中间单盘板是由一层薄钢板制成，主要是起将罐内油液面与大气隔离的作用。外围环形浮舱是由钢板组成的许多独立的隔舱，主要用于增加整体浮盘的承载能力和稳定性。双盘式浮顶是由浮顶的顶板、浮顶的底板、边缘板和径向隔板、环向隔板以及加强框架等组成，其稳定性和承载能力都优于单浮盘浮顶。

1.4外浮顶原油储罐的组成部分

外浮顶原油储罐通常由以下部分组成：罐壁、泡沫产生器、导向柱、量油管、罐顶平台、二分水及泡沫混合液竖管、罐外盘梯、固定泡沫装置混合液竖管、固定消防冷却喷淋、抗风圈、加强圈和罐底、加热器、牺牲阳极块、罐底切水阀、罐顶切水阀、进出油管道、泡沫管路以及喷淋水管路罐前分配阀、半固定接口等。

1.5外浮顶原油储罐浮盘的组成构件

外浮顶原油储罐的浮顶分别由以下部分组成：浮盘、浮船、双盘浮船、密封、二次机械密封、泡沫围堰档板、刮蜡装置、浮顶支柱及桁架柱、构架拉杆、罐顶排水口、自动换气阀、浮顶强制呼吸阀和浮顶浮舱检查孔、浮顶紧急排水排油器、扶梯轨道、转动扶梯以及静电导出装置、紧急虹吸排水装置、升降式泡沫灭火管线、光纤光栅感温报警系统等。

二、原油的理化性质及其外浮顶储罐密封圈的火灾特点

2.1原油的理化性质

原油是从地下开采出来的未经加工的石油。一种黑褐色并带有绿色荧光，不溶于水，略轻于水与水形成具有特殊气味的粘稠性油状液体[6]。比重0.78～0.97，凝固点-50～24℃，分子量280～300。原油是一种易燃液体，自然点350～380℃，闪点-6.67～32.22℃，热值29302～41046千焦/公斤，爆炸极限1.1～6.4%，燃烧温度1100℃。

主要成分是碳和氢两种元素，分别占83～87%和11～14%，还有少量的硫、氧、氮和微量的磷、砷、钾、钠、钙、镁、镍、铁、钒等元素，是烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃等多种液态的混合物。原油经加工可以获得各种燃料油、润滑油、溶剂油、润滑脂、沥青、石蜡以及液化气、芳烃等产品。原油为电介质，电阻率在1012欧•厘米左右，搅拌时和在管道、容器中流动时能产生静电。

2.2外浮顶原油储罐密封圈的火灾特点

（1）外浮顶原油储罐为常压油罐，正常储油时原油紧贴浮盘，钢制浮舱式浮盘随原油液面的升降而上下浮动，罐壁与浮盘之间的密封圈处有油气挥发，火灾初期会出现密封圈局部点式或弧形带式燃烧，油气挥发少，热值不高。但如果出现浮盘卡住、浮盘沉降等情况时，就会导致储罐半液面、全液面燃烧。

（2）原油具有“热波”特性，在储罐中燃烧时，高温层的温度可达130℃～160℃，热波速率为24～36厘米/小时，燃烧直线速度为9～18厘米/小时，原油温度越高，其粘度越低，油品中的水分向罐底沉降的速度就越快，油品含水量越多，热波头的传热速度也越快，当热波头的高温触及罐底水垫层时，水会迅速气化成水蒸汽，体积瞬间扩大约1720倍左右，形成一股压力巨大的水蒸汽，向罐顶油面涌涨冲升，形成沸溢和喷溅。

(3)具有火焰辐射热强，参战力量多，灭火作战时间长，用水量大，持续供水难度大和极易导致固定、半固定消防灭火设施损毁以及危险性大，处置难度大，社会影响大，技术要求高等特点。

三、外浮顶原油储罐密封圈火灾处置措施及扑救对策

2015年4月6日18时54分，在福建漳州古雷石化腾龙芳烃有限公司爆炸火灾事故中，处置102号外浮顶油罐罐顶密封圈火灾时，在罐体固定泡沫灭火设施损坏无法使用、地面喷射泡沫灭火效果不佳的情况下，现场指挥员果断组织精干力量实施了登罐强攻近战灭火，利用泡沫管枪战术成功处置了此次外浮顶油罐密封圈火灾事故。

3.1组成侦察小组，迅速查明相关情况

扑救外浮顶原油储罐密封圈火灾，首先要组成侦察小组通过外部观察、询问知情人和仪器检测等方法迅速查明以下内容：

（1）燃烧油罐内油品的储量、温度、液面高度、液面积和有无水垫层；

（2）着火罐、邻近罐的固定、半固定消防设施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；

（3）固定、半固定灭火设施是否完整好用以及受着火油罐火势威胁的邻近罐情况；

（4）举高喷射消防车、泡沫消防车的停车位置，设置泡沫枪、泡沫炮的阵地位置以及当天的风向、风速情况；

（5）防火堤内整体储油和防火堤内有无水封设施，能否顺利排水以及阻油情况；

（6）现场指挥员在灭火过程中要安排专人全程在控制室随时监控汇报着火罐和邻近罐的火势变化等情况。

3.2对着火罐和邻近罐罐壁进行冷却降温

（1）着火罐的冷却部位是储罐液位以上全周长的冷却。着火罐直径1.5倍范围内邻近罐的冷却部位是面向着火罐方向的罐壁；

（2）在固定消防喷淋设施好用的情况下，在火情侦查的同时启动固定消防喷淋设施对着火罐和邻近罐进行冷却；

（3）在固定消防喷淋设施无法启动时，利用半固定消防喷淋设施和车载炮、移动炮等移动消防喷射器具对着火罐和邻近罐进行冷却；

（4）利用半固定消防设施冷却罐壁前，要关闭固定消防设施在防火堤外联通泵房的阀门，防止冷却水回流；

（5）利用移动消防喷射器具冷却着火罐罐壁时，冷却的位置是储罐液面与浮盘密封圈结合处罐壁外的上方，冷却过程中要控制好喷射压力防止射流将罐壁的保温层破坏。

3.3对着火罐密封圈火灾实施灭火

（1）火灾初期固定泡沫灭火设施完好可用时，在组织火情侦查的同时应立即启动固定泡沫灭火设施实施灭火，同时组织攻坚组人员利用罐外盘梯登至罐顶平台或浮盘上，进行近距离快速灭火；

（2）固定泡沫灭火设施出现故障无法使用时，利用半固定泡沫灭火设施消防车直供泡沫混合液出泡沫对着火罐进行灭火，同时组织攻坚组人员利用罐外盘梯登至罐顶平台或浮盘上实施强攻灭火；

（3）在半固定泡沫灭火设施无法使用的情况下，应在上风方向组织攻坚组人员利用罐外盘梯或喷淋竖管，攀登至罐顶平台或浮盘上，进行强攻近战快速灭火。在罐顶平台或浮盘上攻坚组人员实施灭火时要佩戴空气呼吸器，防止硫化氢气体中毒。喷射泡沫灭火剂灭火时，要将泡沫最大限度地喷射到泡沫挡板与罐壁之间的环形密封圈区域内，充分发挥泡沫覆盖的灭火效能；

（4）在利用固定、半固定消防泡沫灭火设施和移动泡沫喷射器具实施灭火前，现场指挥员要对固定泡沫灭火系统和参战的车载泡沫液的种类、比列和发泡倍数等参数进行全面核查，要避免出现不同种类泡沫液在火场上同时喷射，造成相互抵消影响灭火效果的现象；

（5）要配合厂区的技术人员及时关闭原油加热系统、雨水排水阀和排污阀。定时开闭罐顶排水阀，及时排出罐顶浮盘上的积水。定时开闭罐底排水阀，及时排出罐底水垫层的积水，防止发生沸溢和喷溅。

3.4扑救火灾过程中，要安排专人全程在控制室对罐区火势实施监控

现场指挥员在灭火过程中要安排专人全程在控制室随时监控和及时向现场指挥部汇报着火罐和邻近罐的火势变化等情况，并根据指挥部的指令协助厂区技术人员远程操控着火罐、邻近罐的固定、半固定消防设施管线上及其各条进出油管线上的电控阀门。处置过程中出现导向柱弯曲变形、浮盘被卡住、浮盘倾斜等情况时，要及时向着火罐内注入同一型号的油品将浮盘升起顶平，防止浮盘倾斜沉陷导致储罐半液面和全液面燃烧。灭火过程中应灵活采取关阀断料、倒油输转、同质油品冷油循环、升降油位、氮气吹扫等工艺处置措施，科学有效地扑救外浮顶原油储罐密封圈火灾。

四、结论

（1）应对辖区内的大型石化企业、原油储罐区等相关单位的原油储罐，进行登记造册六熟悉演练和调查评估。准确掌握每个外浮顶原油储罐的浮盘形式是单盘式还是双盘式、罐顶平台的两分水是否完好、固定泡沫灭火设施是壁挂式还是升降式、半固定消防灭火设施是否好用以及储罐的直径、容量等信息，科学修订完善灭火救援预案，增强预案的针对性和可操作性，做到知己知彼。按照相关标准督促指导原油储罐区等相关单位，完善固定、半固定消防灭火设施的建设，备足专业的消防装备器材和储备充足的灭火药剂。

（2）平时要加强与石化企业专职消防力量联合实战演练的频次与力度，不断改进实战状态下的联动机制和处置程序。密封圈火灾是原油储罐火灾的初期阶段，油气挥发少，热值不高，密封圈处于点式或圈型带式火焰，是最佳的扑救阶段。处置密封圈火灾，应首先利用固定消防灭火设施出泡沫进行灭火，其次利用半固定灭火设施用消防车直供泡沫混合液出泡沫灭火，在固定或半固定泡沫灭火设施灭火效果不佳时，应立即组织攻坚组人员登至罐顶平台或浮盘上进行近距离有效灭火。

（3）要着力搭建社会联勤保障平台，构建社会联勤保障网络，充分发挥消防联勤保障的社会潜能。制定完善各类战勤保障预案，进一步增强生活供给、医疗勤务、油料供应和车辆装备抢修等保障队伍的力量建设。提请政府要加大对大型原油储罐等石油化工火灾扑救，所需的专用车辆装备器材的投入和灭火药剂的储备，并健全和完善战时紧急调运专用车辆装备及灭火药剂的联动机制，确保能够满足战时条件下灭火救援处置的需要。

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