石化行业储罐火灾安全对策研究
摘要针对石化企业储罐消防面临的新形势、新问题，重点分析了中国石化及国内外开展的储罐火灾安全和消防灭火技术的研究工作，通过系统化开展储罐火灾事故研究、消防灭火技术、储罐防火技术等系统的研究工作，形成系统性的解决方案是石化行业储罐火灾与消防技术研究的重点。
关键词：储罐、火灾安全、消防、石化行业
一、引言
罐区规模的日益扩大，随之而来的风险也就日益增大，其中火灾事故尤为突出。仅近三年内国内外就发生了多起储罐火灾事故，如2010年中石油大连储罐火灾事故，这类事故具有突发性强、危害性大、扑救难的特点，不仅危害广大人民群众生命和财产安全，而且会对社会和环境造成不良影响。针对这一形势，笔者对石化行业储罐火灾安全与消防技术面临的形势进行分析总结，探讨下一步研究走向，为我国储罐火灾安全研究工作提供借鉴及实践经验。
二、影响石化行业储罐安全因素分析
2.1储罐大型化，罐区规模化
储罐大型化以后，对标准规定提出了新的要求，如直径为40.5m汽油储罐，其全面积火灾产生的辐射热约为14.33×104kW，危害距离大于17.44m，超出《石油库设计规范》最小防护距离要求(0.4D)。
若直径80m以上单个石油储罐发生火灾其产生的辐射热将对相邻的油罐产生毁灭性破坏。另外，标准的变化也增大了储罐设施风险等级的判定。罐区大型化以后其火灾固有风险显著提高，若发生事故，就可能引发多米诺灾害效应，其后果不堪设想。
2.2油品复杂化，原油劣质化
就中国石化而言，近年来高硫原油的进口数量连年大幅度增长，2008年比上年增长了44.4%，2010年比上年增长17%，突破了7000万t。原油劣质化、复杂化增加了设备的腐蚀情况，加大了储罐的安全风险。
2.3极端天气频繁
近年来，我国极端天气气候事件出现了趋强增多之势，如2008年的南方“冰冻灾害”间接地增大了储罐的安全风险，2011年的台风“梅花”引发大连溃坝事件又使储罐安全面临更大的挑战与考验。
2.4缺乏成套的消防解决方案
目前国内最大储罐直径已达100m，针对储罐大型化，国外如BP等公司都相应地提高了消防供给及配备标准。国内常利用固定式为主、移动式为辅的消防配置，一旦固定消防设备被破坏，火势将很快扩大，这种情况下只能依靠移动式消防设备，然而国内缺少大流量、大功率的移动式消防装备，很难扑灭大型火灾。
三、石化行业储罐安全体系建设及研发重点
3.1储罐火灾事故研究
3.1.1火灾特性研究
储罐大型化以后，其火灾特性也随之变化。针对储罐火灾特性，国外进行了大量的理论、实验、模拟计算研究。
部分火灾理论模型虽然可以描述火灾态势的变化，但是大多停留在小型实验数据拟合的半经验水平上，存在一定的局限性。虽然部分学者开始利用数值模拟等技术从火灾动力学和传热学的机理出发，对火灾特性进行数值模拟，然而这种方法由于缺乏相应的实验支持与验证，其结果也存在着质疑。国内实验研究方面较为缺乏，如少有直径超过10m的全面积储罐火灾实验研究，相应的火灾特性数据也相对缺乏。为此从计算机模拟和实体实验2个方面研究储罐大型化之后储罐火灾特性的变化是下一步研发工作的重点。
3.1.2火灾事故规律研究
国外储罐事故规律统计分析研究表明，74%的火灾事故发生在炼厂和油库区域内，见表1。而我国储罐事故分析表明，火灾事故占油罐事故的42.4%，储罐区火灾事故占火灾事故的23.8%，作业区占50.6%，这2个区域是消防管理中的重点区域。
国内外储罐火灾的原因略有不同，在国外，雷电成为主要的油罐火灾原因，约占33%，其次为操作错误。而国内则是明火占主要地位，约占44%。原油储罐火灾事故占油罐火灾事故的32.5%，居各种油品火灾之首。
通过对火灾规律的研究可以为消防管理重点及相应技术研发提供依据，对有效地减少和控制石化火灾的发生具有较强的指导意义。现阶段，由于我国没有一个统一完整的储罐事故数据库，导致统计数据存在偏差。因此，推动事故数据库建设，制定统一的事故统计方法是下一步研发的重点。
3.1.3典型火灾事故机理研究
对于已发生的重特大事故以及火灾事故统计分析中发现的规律性问题，需要进一步深入研究。如针对金陵石化硫化亚铁自燃事故、大连油罐火灾事故等由于储存高硫油引发的储罐自燃火灾爆炸事故进行深入分析可以预防规避该类事故的发生，然而国内由于缺乏相应的实验及模拟等技术手段，个别研究仅进行实验室尺寸机理研究，总体来说该类事故的研究深度不够，部分典型事故的机理没有研究透彻，需要更深入的模拟实验研究，这也是研发的重点。
3.2灭火技术研究
3.2.1灭火剂研发
目前，我国大部分石化企业主要还是采用蛋白、氟蛋白泡沫灭火剂，然而国外研究学者已经相继开发成功耐海水型、压缩空气A类泡沫等泡沫灭火剂并实现了工业应用。国内新型泡沫灭火剂的研发进度相对缓慢，相关专利较为缺乏。沿海区域的部分储罐还配备不耐海水型泡沫灭火剂，严重制约了火灾状态下的消防灵活机动性。随着国内消防科研人员对高效、A类泡沫灭火剂等核心技术的研究与掌握，新型灭火剂的研发将是石化储罐消防技术研发的重点。
3.2.2灭火系统研究
我国油品储罐绝大多数采用固定式低倍泡沫灭火系统，启动时间较长，容易耽误灭火最佳时机，因此开发自发性泡沫灭火技术很有必要。火灾事故情况下，固定式消防系统往往会出现失效，而对于移动式消防灭火系统，目前国内缺乏大功率移动式消防灭火系统，无论是泡沫供给强度还是水源供给能力都远远低于发达国家水平。如美国威廉姆斯消防公司研制成功了大功率泡沫炮，成功扑救了目前世界上最大的汽油罐火灾(直径82.4m)。我国消防装备的配置主要来自于进口，缺少大功率、大流量移动式消防装备，消防装备的研发和配置工作需要进一步加强。
3.3防火技术研究
3.3.1火灾风险分析技术研究
随着储罐的大型化、集中化，其火灾风险的识别和评估已超出了现有风险分析技术的范围，因此有必要对国内外火灾风险评价方法进行梳理总结，提出大型油库火灾风险评估研究的新方法新技术，分析研究相关标准规定改进的可行性。
3.3.2设备腐蚀防护技术研究
随着我国高硫高酸劣质化原油加工量的不断增加，其储罐及设备的腐蚀情况呈加剧趋势，腐蚀形态和发生部位呈现复杂多样化，已经影响到了装置的安全及长周期运行。针对这一情况需要开展不同类型储罐腐蚀特性及影响因素研究，腐蚀控制技术及防腐措施等方面的研究，以及腐蚀技术的系统化解决方案研究。
3.3.3防雷防静电技术研究
目前，雷电成为除静电以外引发大型浮顶储罐燃爆及火灾事故的主要原因，随着储罐面积的增大，雷电击中率也明显增加，快速泄放雷电流和静电荷规避等技术成为防雷工作的热点。然而大多数防雷防静电技术研究还主要集中在实验室范围内，下一步需要开展防雷防静电的应用研究，提出有效预防与控制储罐雷击事故的系统方案，形成大型浮顶储罐成套防雷及预警技术。
3.3.4消防管理平台研发
火灾事故状态下进行资源调配、消防力量计算、应急预案等管理资源的快速调用对火场救援具有较好的作用。道达尔公司研发了消费管理平台并与公司监控摄像头相连，通过该平台可以快速实现火灾场景预测、消防应急力量估算调度等功能，为消防应急提供信息支持。国内缺少相关专业性消防管理平台，特别是化工园区等关键性区域现有平台功能不足，缺乏实用性。随着物联网、云计算等技术的发展，开展快速、实用的消防应急管理平台的研发是下一步研究的重点工作。
四、结论
(1)储罐火灾事故的研究是储罐火灾安全的研究基础，须在前期研究的基础上，进行火灾事故机理、事故统计、火灾燃烧特性的研究工作，强化计算机模拟和实体实验2个研究手段的建设，推动事故数据库建设以及典型火灾事故研究工作。
(2)进行新型灭火剂研发，重点进行针对性强的灭火剂研发工作。完善固定式灭火系统配置与评估，研发储罐大面积火灾扑救技术与装备。
(3)开展大型油库火灾风险评估研究的方法研究，推广应用储罐雷电静电防范技术，进行储罐火灾防护技术成套解决方案技术研究，开发专业性消防应急管理监控决策平台。
往期文章
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本文主要内容来自于：牟善军、赵祥迪、刘全桢、郎需庆(中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，化学品安全控制国家重点实验室，山东青岛266071)
版权归属于原作者。
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