外浮頂儲(chǔ)罐滅火救援新技術(shù)研究

張智

摘要：油品儲(chǔ)罐類型多樣，數(shù)量龐大，儲(chǔ)存介質(zhì)復(fù)雜，火災(zāi)危險(xiǎn)性較高。外浮頂儲(chǔ)罐作為其中一類，在沿江沿海一帶，由于國(guó)儲(chǔ)庫(kù)、商儲(chǔ)庫(kù)的廣泛使用，常用來儲(chǔ)存重質(zhì)原油，荷載很大，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高。加強(qiáng)對(duì)此類儲(chǔ)罐的火災(zāi)防控要素及滅火救援要點(diǎn)的研究，有助于掌握此類災(zāi)情處置的針對(duì)性、主動(dòng)性。特別是對(duì)外浮頂儲(chǔ)罐主動(dòng)防御的新技術(shù)進(jìn)行研究，為我們的滅火救援提供新的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：外浮頂儲(chǔ)罐;火災(zāi)防控要素;主動(dòng)防御技術(shù);滅火救援要點(diǎn)

一、外浮頂儲(chǔ)罐火災(zāi)防控要素

從沿海沿江一帶調(diào)研情況來看，外浮頂火災(zāi)防控重點(diǎn)應(yīng)著重深入固定設(shè)施設(shè)置同滅火救援實(shí)際需求的角度，要站在設(shè)計(jì)規(guī)范的角度看如何為滅火救援行動(dòng)服務(wù)，在滅火救援角度看設(shè)計(jì)規(guī)范要求應(yīng)該如何落實(shí)。例如外浮頂罐五萬以上單盤的情況在沿海沿江一帶民企罐區(qū)情況比較普遍。此種浮盤的儲(chǔ)罐單盤登罐滅火，消防員應(yīng)尤為慎重，著火后面積過大由于熱應(yīng)力變化，焊縫容易撕開，為消防人員登罐增加危險(xiǎn)。

（一）設(shè)有氮?dú)夥鈱又鲃?dòng)防御系統(tǒng)的外浮頂儲(chǔ)罐

大型外浮頂油罐采取氮封主動(dòng)防御系統(tǒng)的根本原因是解決罐體密集區(qū)上空云層形成云團(tuán)氣，云層相對(duì)較低，遇雷雨天氣，造成地滾雷發(fā)生，對(duì)儲(chǔ)罐威脅較大。采取設(shè)避雷塔的方式，成本過高，故采用氮?dú)舛杌姆绞?，解決揮發(fā)油氣聚集的問題。使用建造過程中，需要對(duì)相關(guān)附屬配件進(jìn)行規(guī)范，例如氮?dú)鈱?dǎo)管設(shè)計(jì)是從旋轉(zhuǎn)走梯延伸至浮頂，再由浮盤設(shè)二次轉(zhuǎn)接，設(shè)置兩個(gè)分叉管道，分別從環(huán)形管道亮點(diǎn)注氮，確保氣體注入均勻。通過調(diào)研情況來看，一是氮?dú)夤芫€多采用軟管垂直鋪設(shè)，沒有通過旋轉(zhuǎn)走梯加固，遇大風(fēng)天氣，軟管易破損，隨風(fēng)擺動(dòng)，為極端天氣情況下系統(tǒng)運(yùn)作和消防員登罐作業(yè)均留下隱患。二是氮?dú)夥峙鋾r(shí)，沒有考慮氮?dú)夤┙o強(qiáng)度問題，采取一端直接供給氮?dú)獾姆绞阶⑷氲獨(dú)?，?dǎo)致浮盤下氮?dú)庾⑷雺毫Σ痪猓绊懚杌Ч?。三是在處理此類外浮頂?chǔ)罐火災(zāi)時(shí)，灌注泡沫滅火前要提前關(guān)閉氮?dú)庵鲃?dòng)防御系統(tǒng)。一旦氮?dú)夥烙到y(tǒng)由于雷擊等原因無法關(guān)閉，火災(zāi)發(fā)生后，泡沫灌注同內(nèi)部氮?dú)庑纬蓪?duì)應(yīng)壓力，造成泡沫無法對(duì)密封圈進(jìn)行全覆蓋。

1.氮?dú)夥鈱又鲃?dòng)防御系統(tǒng)研發(fā)內(nèi)容和技術(shù)特點(diǎn)

項(xiàng)目特點(diǎn)：

項(xiàng)目研發(fā)內(nèi)容介紹：大型油罐使用可燃?xì)怏w探測(cè)器，監(jiān)測(cè)在一、二次密封防蒸發(fā)膜之間存在的可燃?xì)怏w濃度。在達(dá)到設(shè)定的一級(jí)報(bào)警值25%LEL、二級(jí)報(bào)警值50%LEL時(shí)，先后作出黃色警報(bào)和氮?dú)獬淙氲姆答佇畔⑻幚?，降低可燃?xì)怏w濃度，待達(dá)到安全設(shè)定值時(shí)，氮?dú)忾y關(guān)閉。

具體方案如圖：

從上圖可以看出可燃?xì)怏w探測(cè)通過系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)探測(cè)油氣濃度并給出報(bào)警信號(hào);通過系統(tǒng)控制補(bǔ)充氮?dú)?，降低可燃?xì)怏w的濃度，并解除警報(bào)。

可燃?xì)怏w探測(cè)及保護(hù)系統(tǒng)在儲(chǔ)罐上面的運(yùn)用可以清楚地了解油罐一、二密封間的油氣濃度，隨時(shí)可以采取充氮措施，由原來的被動(dòng)消防處理變?yōu)橹鲃?dòng)防預(yù)。大大增加油罐使用的安全性，避免安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。

2.項(xiàng)目投入使用情況

投入使用：

目前，“大型儲(chǔ)罐一、二次密封可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)處理系統(tǒng)”已在浙江天祿能源儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目和中化天津港石化倉(cāng)儲(chǔ)基地建成投入使用。

后臺(tái)監(jiān)測(cè)、聯(lián)動(dòng)畫面

3.項(xiàng)目推廣使用前景

我們分析基于燃燒的原理，著火點(diǎn)必須具備可燃物質(zhì)、助燃劑（氧氣）及點(diǎn)火源三要素，現(xiàn)在多數(shù)大型儲(chǔ)罐內(nèi)二次密封處可能存在油氣積聚即存在可燃物，密封腔內(nèi)沒有充惰性氣體即存在空氣（氧氣），當(dāng)雷電擊中二次密封或雷電擊中浮盤產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電流引起高溫，引燃二次密封腔內(nèi)混合氣體產(chǎn)生火災(zāi)。針對(duì)這一事故原因，正確有效解決一、二次密封防蒸發(fā)膜之間存在的可燃?xì)怏w聚集這一難題，保證油庫(kù)的安全運(yùn)行，已刻不容緩。此次可燃?xì)怏w檢測(cè)及保護(hù)系統(tǒng)的提出，就是要以降低一、二次密封間的油氣濃度抑制可燃?xì)怏w達(dá)到爆炸極限，解決大型浮頂儲(chǔ)罐被雷擊后浮船上強(qiáng)電流堆積造成的著火爆炸等危害，消除著火因素，提高油罐運(yùn)行的本質(zhì)安全。

（二）壓縮空氣吹掃主動(dòng)防御方式在沿海沿江一帶有十萬立方外浮頂儲(chǔ)罐設(shè)置。

100000m3外浮頂儲(chǔ)罐空氣主動(dòng)防御系統(tǒng)（一二次機(jī)械密封之間空氣加壓到0.02Mpa釋放，罐頂由6根空氣分配管線組成）。設(shè)置的目的同氮?dú)夥鈱又鲃?dòng)防御的設(shè)置根源相同，區(qū)別在于一個(gè)采取惰化保護(hù)，一個(gè)采取正壓通風(fēng)原理。當(dāng)該地區(qū)設(shè)置的雷電預(yù)警系統(tǒng)報(bào)警后，確定雷電云已經(jīng)產(chǎn)生有發(fā)生雷擊可能，壓縮空氣吹掃主動(dòng)防御啟動(dòng)，通過解壓器縮小壓力至0.02兆帕，由分配器將空氣注入到設(shè)置在一二次密封之間的環(huán)狀管線，再通過管線上的篩孔對(duì)“0”區(qū)進(jìn)行正壓空氣吹掃，降低油氣爆炸濃度，從而起到控制雷擊引燃罐體密封圈火災(zāi)的作用。注入空氣過程中，應(yīng)注意控制注入強(qiáng)度，避免由于速度過快壓力過大，產(chǎn)生靜電導(dǎo)致爆炸起火。通過調(diào)研情況來看，國(guó)儲(chǔ)罐區(qū)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備設(shè)置的比較齊全，壓縮空氣輸送管線采取硬管連接，相對(duì)比較可靠，環(huán)形壓縮空氣吹掃采取篩孔吹掃保持空間內(nèi)壓力平衡，避免出現(xiàn)噴頭噴射吹哨后，可燃?xì)怏w濃度不均的現(xiàn)象。同時(shí)要將壓縮空氣凈化質(zhì)量問題考慮在前，避免由于沿海地區(qū)空氣內(nèi)含硫度比較高，但遇到緊急情況下，一旦脫硫裝置損壞，緊急排空，導(dǎo)致硫化氫同硫接觸產(chǎn)生硫化亞鐵，發(fā)生自燃。

二、外浮頂儲(chǔ)罐滅火救援要素

（一）外浮頂儲(chǔ)罐火災(zāi)撲救要點(diǎn)

從沿江沿海一帶調(diào)研情況來看，具有儲(chǔ)罐數(shù)量多，罐區(qū)總儲(chǔ)量大的特點(diǎn)，當(dāng)商儲(chǔ)、國(guó)儲(chǔ)罐區(qū)相鄰，一旦發(fā)生火災(zāi)，處置不當(dāng)，極易擴(kuò)大。雷擊是造成外浮頂罐火災(zāi)的主要因素，處置外浮頂罐火災(zāi)要立足于初期密封圈火災(zāi)快速處置，控制油氣揮發(fā)溫度和燃燒速度及燃燒面積，避免出現(xiàn)“卡盤”“沉盤”現(xiàn)象。另外，應(yīng)該注意相對(duì)于其他儲(chǔ)罐，外浮頂罐儲(chǔ)量較大，且原油一旦發(fā)生燃燒，復(fù)燃能力強(qiáng)，滅火后原油中的硫化氫對(duì)人體有害。在外浮頂罐初期密封圈火災(zāi)階段，應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)罐體冷卻和泡沫滅火系統(tǒng)，但要考慮用水強(qiáng)度的問題。外浮頂灌設(shè)計(jì)用水4至6小時(shí)，是站在著火罐的角度考慮的用水強(qiáng)度。著火初期，沒有形成全液面燃燒前，應(yīng)重點(diǎn)冷卻著火罐。要注意不能在火災(zāi)初期使用大流量射流向浮盤噴射，如遇固定滅火系統(tǒng)由效果不明顯，應(yīng)視情組織人員登罐滅火。一旦出現(xiàn)卡盤半液上、半液下火災(zāi)，應(yīng)及時(shí)打開罐頂、罐底排水閥排水，并向罐內(nèi)注入同質(zhì)冷油及時(shí)排除卡盤險(xiǎn)情。遇全液面燃燒情況，應(yīng)一方面監(jiān)測(cè)油溫，采取油料進(jìn)出平衡的方法降低油溫;同時(shí)立足大流量泡沫滅火裝備加強(qiáng)相關(guān)總攻力量調(diào)派，高噴車調(diào)派要在60米至72以上。總攻階段應(yīng)關(guān)閉進(jìn)出料閥門，防止流淌火，同時(shí)利用大流量裝備從上風(fēng)方向貼近罐壁打入泡沫滅火。

（二）嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和紀(jì)要

根據(jù)住建部《關(guān)于印發(fā)石油石化行業(yè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)會(huì)會(huì)議紀(jì)要》（建標(biāo)標(biāo)函<2016>237號(hào)）文件精神，前置火災(zāi)防控關(guān)口，提升設(shè)防等級(jí)，加強(qiáng)對(duì)新建、改建、擴(kuò)建石油化工項(xiàng)目中消防設(shè)計(jì)的管控。如儲(chǔ)存閃點(diǎn)低于45℃液體的儲(chǔ)罐，當(dāng)單罐容量大于5000m3時(shí)，應(yīng)采用單盤或雙盤內(nèi)浮頂或外浮頂儲(chǔ)罐，不應(yīng)采用輕質(zhì)浮盤內(nèi)浮頂罐（含不銹鋼組合式浮盤）;當(dāng)單罐儲(chǔ)量大于或等于50000m3時(shí)，應(yīng)采用鋼制雙盤儲(chǔ)罐;對(duì)于已投入使用的易熔盤，應(yīng)按此款要求加強(qiáng)火災(zāi)防控措施和滅火救援準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)：

羅永強(qiáng)，楊國(guó)宏.石油化工事故滅火救援技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2017.