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由典型石化储罐区火灾事故引发的罐区消防安全思考

2021-11-05 15:31:21      点击:846

摘要:分析了近十年国内外发生的多起典型石化储罐区火灾事故及其特点,从罐区自身消防安全设计、消防应急体系建设与消防人员专业技能提升等方面,提出了加强储罐消防安全和火灾防控的对策。

关键词:消防安全;储罐区;火灾;应急处置

 

一、火灾案例及特点分析

 

1.1案例

近十年来,国内外发生了多起石化品储罐区(以下简称罐区)重大火灾事故,如2005年英国邦斯菲尔德油库火灾爆炸事故、2007年浙江宁波镇海某企业5000ITI石脑油储罐火灾事故、2009年印度斋普尔油库火灾、2010年中石油大连大孤山新港码头10×10m储罐区火灾爆炸事故、同年上海某企业5000m石脑油储罐火灾事故、2014年江苏南京某石化企业的污水罐火灾事故、2015山东日照某石化有限公司液化烃球罐火灾事故、同年福建漳州古雷火灾事故及2016年江苏靖江某仓储公司“4-22”罐区火灾事故等。这些罐区燃爆事故造成了严重的社会影响,也给石化储运领域的安全工作敲响了安全警钟。

1.2特点

纵观这些事故,有以下共同特点:①发生事故时的天气状况恶劣,多伴随着降雨、雷击、大风等现象;②着火点多,过火面积大,事故升级迅速,消防处置难度大;③初期火灾导致固定式消防系统受损,电力中断;④灭火过程次生灾害事故接连发生,如邻近储罐被引燃、间歇性爆炸、漏油溢流等。

1.3分析

这些事故状况多数超出了人们对罐区火灾爆炸事故的认识程度,也一次次的更新着人们对罐区风险的认识深度,其为罐区消防安全管理、罐区消防安全设计及消防应急提升提供了宝贵的经验和教训。这些事故的发展过程多种多样,事故原因也各不相同,但从事故本质来看,罐区自身消防安全设计存在缺陷,消防系统设置与应急处置指挥需要提升。鉴于此,本文从罐区设计、消防体系配置和应急指挥三个方面进行重点阐述,旨在从整体上提升罐区安全水平。

 

二、罐区自身消防安全设计

 

罐区是一个庞大的系统,包括输油单元、储油单元、监测单元、控制单元、消防单元等,每个单元又包括多种类型的设备。罐区生产作业类型尽管相对单一,但是罐区的物料储存量极大,能量高度集中,一旦发生储存介质泄漏、火灾或爆炸事故,处置难度很大,若处置不当,极可能对周围的储油和输油设施造成破坏,进而造成事故升级。

2.1储罐本体安全

(1)提高罐体重点部位防腐等级。罐底和浮盘底部是储罐腐蚀防护的重点部位之一。罐底长期浸泡在油水混合物中,且罐底的沉积物成分复杂,多为细菌微生物,腐蚀问题突出;罐底板因面积大、罐基础不均匀沉降等因素而受力不均,化学腐蚀与应力腐蚀并存,存在多种腐蚀形态,极易造成底板腐蚀穿孔或焊缝处开裂,造成油料泄漏事故。

浮盘底部长期浸泡在油料内,存在被腐蚀的风险。另外,浮盘面积大,受外界风力和进出油时液面波动的影响,浮盘在油面上波动频繁,造成浮盘的局部应力剧增,可能造成浮盘的焊缝处开裂。浮仓破裂后,油料泄漏至浮仓内,油气在浮仓内集聚,并通过浮仓内顶部的缝隙扩散至邻近的浮仓内,遇到点火源易爆炸,破坏多个浮仓,可能造成浮盘倾斜甚至沉没。从实际情况看,浮仓泄漏后不易被及时发现,所以油气在浮仓内大面积扩散的可能性较大,爆炸风险很高。

(2)罐壁顶部增设一个逃生通道。在发生地面池火或邻近罐着火时,火焰可能会覆盖其中一个盘梯,影响储罐上人员逃生。尤其在发生群罐火灾时,着火面积大,火焰影响范围广,邻近储罐容易处于周围火焰的包围中。从人员防护角度看,大型储罐顶部宜设2个逃生通道,可采用盘梯、竖梯等形式。

(3)防火堤内设置隔堤。近几年发生了多起管道泄漏造成的地面池火事故,泄漏出来的油料在防火堤内漫流发生地面池火,邻近的储罐和管道受到火焰破坏。防火堤内设置隔堤,实现一罐一堤,加强物理隔离,在一定程度上可防止油料扩散至其他罐组,减少火焰对邻近设施的影响。

2.2安全控制

(1)罐内液位监控与输油系统实现联锁。罐顶溢油是常见的储罐事故之一。防止罐顶溢油的关键是准确控制储罐液位,真正实现储罐液位计与输油阀门及泵的逻辑联锁是根本。在进行联锁设置时,需将整个罐区作为一个整体考虑,将静罐、动罐及输油管网动态地连接在一起,采用系统化的设计理念解决溢油罐的转输问题,避免水击等次生事故发生。

(2)储罐关键阀门采取被动防火保护措施。防火堤内发生池火后,火焰可能包围罐底进出油管道的阀门,导致阀门执行器损坏,无法启闭阀门进行倒油作业,影响事故处置。这些控制储罐进出油的管道阀门执行器及其电缆、数据线等应采取防火措施,如阀门执行器外置防火罩,可耐受1093cI=的烃类高温火焰至少30min。

2.3监测系统

(1)罐区火灾探测实现全覆盖。当前罐区火灾探测都是针对罐内火灾,如浮盘密封圈的光栅光纤火灾报警系统,而罐外火灾很少配置火灾探测手段。近几年多起火灾都是发生在罐外。随着火灾探测技术的进步,新型火灾探测技术可逐步应用于罐区,如光纤感温火灾报警、图像火灾报警、双波段火灾报警等,这些技术可实现高精度、大范围的火灾监控与报警,还可与消防系统进行联动,如浮盘表面溢油火灾、防火堤内阀门处漏油火灾、防火堤内污水渠污油火灾等均可无死角覆盖,提高了罐区火灾的应急响应速率。

(2)漏油检测与可燃气报警双重保护。当前防火堤内地面上均设置了固定式可燃气报警系统,但是防火堤内发生漏油后,受漏油位置、漏油量、漏油速率、风向、风力、气温等因素影响,可燃气报警器响应迟缓甚至无报警响应,影响了事故处置。另外,当前罐区尚未安装有效的油料泄漏监控系统,对油料泄漏的监控存在盲区。建议在罐区可能漏油的部位增设烃类物质传感器,利用接触式监测方式快速识别油料泄漏位置,第一时间发出事故报警信号。

 

三、消防应急体系配置

 

当前罐区消防系统设计完全参照规范要求执行,在灭火过程发挥了关键作用,但从灭火实战的角度看,该系统在某些方面的设计配置尚需改进,提出如下建议

(1)罐壁顶部泡沫发生器应相互独立,每个泡沫发生器配置独立的泡沫混合液管道,且在地面处应设独立阀门,在该泡沫发生器受火灾破坏后可关闭地面阀门,不影响其他泡沫发生器正常工作。

(2)当前罐区消防栓的设置间距是60m,且最大口径是DN100,而当前大型消防车车载泵流量较大,往往需要几个消防栓才能供一台大型消防车正常工作。在发生储罐火灾后,往往数十辆消防车到达现场参与灭火作业,这造成灭火现场连接消防车的消防带交叉布置,严重影响火场救援车辆的通行,且供水效率低。为了满足大型消防车的正常工作需求,提高灭火效率,建议罐区消防栓集中布置,增加布置点,且采用大口径消防栓。另外,消防部队应配置足量消防带过桥装置,提高火灾现场道路通行程度。

(3)大型罐区应配置移动式远程供水系统,提高罐区消防供水能力,满足大型消防装备的灭火需求。

(4)罐区增加移动式自摆消防炮和消防机器人,可在重大火灾现场深入灭火前线保护多个区域,实现远距离操作,避免人员伤亡。

(5)大型储罐火灾事故现场供电往往会中断,导致现场的用电设备无法工作,建议罐区配置应急发电车和举高照明车,为泵、阀门和消防装备等设备紧急供电。

(6)区配置泡沫液运输和转输设备,如泡沫运输车、泡沫液转输泵等,满足大流量泡沫喷射装置的泡沫供给需求"。

(7)在灭火现场应设消防员休息区,消防人员定时轮换修整,提高灭火效率。

(8)由于消防车辆在灭火现场需长时间连续运转,多者长达数十个小时,现场需安排加油车,为消防车现场补充燃料。

(9)在灭火现场之外的空地设消防车集结地,指挥部应设消防车总调度员,统一调度和指挥消防车协同作战,提高消防车队伍的整体战斗力。

 

四、消防人员素质与专业技能的持续提升

 

储罐区灭火救援是一个复杂多变的过程,其包括设备、燃烧物及人员三个重要因素。这三个因素在灭火救援过程中都在不断变化,设备的功能会逐步丧失,完整性被破坏,可能造成事故升级;燃烧物会受设备、风力、天气状况、介质性质、燃烧时间、灭火干预程度等多个因素影响而发生变化;人在灭火过程中经受着体力的大量消耗和心理的极大考验,其作战状态也在发生着变化。

(1)世界上没有两起火灾事故是完全相同的,所以人在灭火过程中的作用是至关重要的。作为消防员,应对着火区的设备设施、物料风险特性、生产工艺流程、消防装备和消防设施等非常熟悉。消防人员除了体能训练和消防设备操作训练外,更重要的是要加强保护区域的装置生产工艺学习,掌握其风险点,了解其生产过程,熟悉现场地形。

(2)消防人员应加强现场各种场景的演练,熟悉消防装备在现场如何占位、如何工作。应急预案仅仅是假想的事故场景,实际火灾现场与应急预案相差很远。应急预案只是提供训练机会,锻炼操作,这是灭火的基础。真正的灭火需要经验判断和仪器的侦察,用智慧去灭火。处置石化燃爆事故要培养高素质的专职消防队,在灭火时应以专职消防队为主,增援消防队为辅,企业人员应参与现场指挥。

 

五、结束语

 

(1)罐区火灾形势多变,灭火如同打仗,知己知彼加上粮草充足才是灭火获胜的关键。粮草充足是消防物资和消防装备齐全,人员和装备补给及时,能满足处置各种事故的需要。知己知彼是既要清楚自身的作战能力和作战条件,又要掌握火场的形势变化,能预测火场的发展趋势,预判风险。最关键的也是最难的是要掌握火场的形势变化,熟悉燃烧区域生产装置的特点和工艺特点,掌握其风险特性,有针对性地制定消防战术,根据火情变化及时调整作战策略。这需要消防人员在平时要下功夫,针对负责区域的生产装置进行生产工艺知识的学习和培训。

(2)罐区火灾的预防与控制除了加强消防人员的技能提升外,还要提升罐区的安全设计水平,从灭火的角度去有针对性的优化罐区设计,弥补薄弱环节的不足,加强罐区监控与事故预警,逐步提升在事故初期控制事故的能力。

(3)从多起罐区灭火案例看,在灭火过程也遇到一些难题,如罐壁冷却后在防火堤内集聚大量消防水,可能造成次生灾害;灭火现场通讯受噪音影响大,作战各方沟通不畅,导致战术传达不到位。诸多问题需要逐一研究解决,罐区安全与应急处置研究需要持续关注和加强。

 

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