沿江沿海外浮頂儲罐火災(zāi)防控研究

張智

摘要：油品儲罐是收發(fā)和儲存原油、汽油、煤油、柴油、噴氣燃油、溶劑油、潤滑油和重油等整裝、散裝可燃液體的設(shè)備，類型多樣，數(shù)量龐大，儲存介質(zhì)復(fù)雜，火災(zāi)危險性較高。通過對浙江省3個地市多家具有典型代表性的石油化工生產(chǎn)、儲存類企業(yè)的系統(tǒng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，這些大型石油化工企業(yè)對油品儲罐從規(guī)劃設(shè)計、設(shè)防理念、安全管理和滅火救援應(yīng)急準備上存在較大差異，各類罐區(qū)的火災(zāi)風(fēng)險性也不盡相同，這為我們滅火救援工作帶來了更大的挑戰(zhàn)。本文將主要對沿海沿江地區(qū)外浮頂儲罐類型分析、火災(zāi)危險性分析、火災(zāi)防控要點幾個方面的滅火救援情況進行探討。

關(guān)鍵詞：外浮頂儲罐類型;火災(zāi)危險性;事故類型

一、沿江沿海大型石油化工生產(chǎn)、儲存企業(yè)外浮頂罐區(qū)概述

（一）外浮頂儲罐的類型及特點

此次調(diào)研對象為浙江3個地市的多家較為典型的大型石油化工企業(yè)，其中含石油國儲庫，石油商儲庫，化工企業(yè)，化工園區(qū)，液化石油氣儲備庫。這些企業(yè)的油品儲罐主要分為外浮頂儲罐、內(nèi)浮頂儲罐、固定頂儲罐及液化烴儲罐四類。下面，我們主要就外浮頂儲罐進行介紹。

1.外浮頂儲罐類型

外浮頂儲罐是指頂蓋漂浮在液面上的儲罐，一般用于儲存原油。目前國內(nèi)單個儲罐最大容量已達15萬立方米。常見的浮盤形式主要有金屬單盤式、金屬雙盤式兩種。通過此次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國儲庫內(nèi)的外浮頂儲罐一般采用金屬雙盤式浮盤，其優(yōu)點是浮力大、排水效果好，安全性較高;商儲庫、民企為節(jié)約成本，一般采用金屬單盤式浮盤，安全性相對較低?；馂?zāi)初期會出現(xiàn)密封圈局部點式或圈形帶式燃燒，處置不當會出現(xiàn)卡盤、沉盤、沸溢、噴濺，導(dǎo)致全液面火災(zāi)。

2.外浮頂儲罐特點

外浮頂儲罐是常壓儲罐，正常儲存時原油緊貼浮盤，原油液面隨鋼制浮艙式浮船上下升降，罐壁與浮盤之間密封圈有油氣揮發(fā)，火災(zāi)初期會出現(xiàn)密封圈點式局部或圈形帶式燃燒，處置不當會出現(xiàn)卡盤、沉盤、沸溢、噴濺，導(dǎo)致全液面儲罐火災(zāi)。因此其設(shè)防與處置理念是立足于初期密封圈火災(zāi)，可登罐進行滅火。如若處置不當，原油的蓄熱能力較強，則極易出現(xiàn)沸溢、噴濺。

（二）外浮頂油品儲罐區(qū)的兩種儲存形式

1.原油國儲庫

此類庫區(qū)主要為外浮頂儲罐，儲存國家戰(zhàn)略儲備油，各儲罐基本處于滿液位儲存狀態(tài)，為防止原油長期靜置分層，儲罐一般4-5年倒一次油，10年對油品進行更換，以保證油品質(zhì)量，此類罐區(qū)罐組形式較為單一，管理較為規(guī)范，安全性較高。

2.原油商儲庫

此類庫區(qū)主要為外浮頂儲罐，儲存日常商用原油，作為各化工企業(yè)或者油商臨時儲備原油使用，罐區(qū)裝卸油料頻繁，部分民企為滿足顧客存取油品整存整取需求，會進行違規(guī)操作，將外浮頂儲罐浮盤沉底，導(dǎo)致罐內(nèi)形成油氣空間，容易導(dǎo)致爆炸起火。

（三）外浮頂油品儲罐區(qū)的主要消防設(shè)施

1.管網(wǎng)、噴淋系統(tǒng)

水管網(wǎng)系統(tǒng)有低壓、高壓、穩(wěn)高壓和臨時穩(wěn)高壓等系統(tǒng)，目前石化企業(yè)的水管網(wǎng)系統(tǒng)一般為消防穩(wěn)高壓系統(tǒng)。消防穩(wěn)高壓系統(tǒng)是指消防給水管網(wǎng)中平時由穩(wěn)壓設(shè)施保持系統(tǒng)中最不利點的水壓以滿足滅火時的需要，系統(tǒng)中設(shè)有消防泵的消防給水系統(tǒng)。在滅火時，由壓力聯(lián)動裝置啟動消防泵，使管網(wǎng)中最不利點的水壓和流量達到滅火的要求。固定、半固定噴淋系統(tǒng)沿罐壁設(shè)置，其主要作用是罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)后，啟動固定水噴淋系統(tǒng)對著火罐進行冷卻降溫。

2.固定、半固定泡沫滅火系統(tǒng)

固定泡沫滅火系統(tǒng)由固定的泡沫消防水泵、泡沫比例混合器（裝置）、泡沫產(chǎn)生器（或噴頭）和管道等組成。半固定泡沫滅火系統(tǒng)由固定的泡沫產(chǎn)生器與部分連接管道，泡沫消防車或機動消防泵，用水帶連接組成。固定泡沫滅火系統(tǒng)又分為罐壁式泡沫滅火系統(tǒng)和浮盤邊緣式泡沫滅火系統(tǒng)兩種。

3.氮氣、空氣主動防御系統(tǒng)

（1）氮氣主動防御系統(tǒng)：利用可燃氣體探測器，監(jiān)測在一、二次密封防蒸發(fā)膜之間存在的可燃氣體濃度。在達到設(shè)定的報警值時，先后作出黃色警報和氮氣充入的反饋信息處理，降低可燃氣體濃度，待達到安全設(shè)定值時，氮氣閥關(guān)閉。其原理與內(nèi)浮頂罐的氮封系統(tǒng)相似，通過向封閉空間內(nèi)注入氮氣，以達到稀釋、惰化可燃氣體的目的，從而起到保護效果。

（2）空氣主動防御系統(tǒng)：其原理與氮氣主動防御系統(tǒng)相似，通過向一、二次密封空間內(nèi)持續(xù)注入空氣，以稀釋密閉空間內(nèi)的可燃氣體濃度來確保罐體安全。其運行成本相比氮氣主動防御系統(tǒng)低，但若在化工廠區(qū)內(nèi)充裝的壓縮空氣可能含有一定量的硫，當長期充入一、二次密封空間時，可能加快罐壁與硫形成硫化亞鐵，遇充入空氣中的氧氣氧化放熱，發(fā)生自燃，因此安全性相比氮氣主動防御系統(tǒng)較低。

二、外浮頂儲罐危險性分析

（一）危險性具體表現(xiàn)

1.標準與不標準的對比

（1）泡沫產(chǎn)生器的問題：外浮頂儲罐固定泡沫滅火系統(tǒng)分為：罐壁式泡沫滅火系統(tǒng)和浮盤邊緣式泡沫泡沫滅火系統(tǒng)兩種。罐壁式泡沫滅火系統(tǒng)是指泡沫滅火系統(tǒng)安裝在罐壁。固定或者半固定泡沫系統(tǒng)啟動時，泡沫混合液經(jīng)泡沫產(chǎn)生器產(chǎn)生泡沫，泡沫經(jīng)導(dǎo)流罩沿內(nèi)罐壁流入環(huán)形泡沫堰板后，流動覆蓋進行滅火。需要指出的是，罐壁式應(yīng)選擇橫式泡沫產(chǎn)生器，橫式泡沫產(chǎn)生器應(yīng)安裝在外罐壁下沿35到40厘米處。本次多地調(diào)研，泡沫產(chǎn)生器的位置絕大部分安裝高于外罐壁。此外，底部導(dǎo)流罩應(yīng)呈梯形，有利于泡沫的沿內(nèi)罐壁導(dǎo)流。此次調(diào)研，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)單位泡沫導(dǎo)流罩梯形面積過小，安裝不合理的問題。浮盤邊緣式泡沫滅火系統(tǒng)是泡沫產(chǎn)生器安裝在浮盤上，泡沫混合液經(jīng)浮盤下部升降式泡沫軟管分配至各個泡沫產(chǎn)生器，產(chǎn)生泡沫后流入泡沫堰板內(nèi)進行滅火。經(jīng)實地在部分單位調(diào)研，部分外浮頂儲罐罐頂浮盤邊緣式泡沫滅火系統(tǒng)導(dǎo)流管設(shè)置沒有擋板，容易形成泡沫覆蓋盲區(qū)，導(dǎo)致不完全閉合，引起儲罐復(fù)燃，影響滅火作戰(zhàn)行動的安全。該系統(tǒng)泡沫產(chǎn)生器設(shè)置在浮盤邊緣，若在火災(zāi)初期（5分鐘內(nèi)）不能及時啟動，泡沫產(chǎn)生器將吸入高溫?zé)煔?，影響發(fā)泡效果，屬于外浮頂儲罐不推薦使用類型。部分泡沫產(chǎn)生器橫管反向預(yù)留接口，若連接水帶管槍出泡沫會影響另一端泡沫產(chǎn)生器因壓力不足導(dǎo)致發(fā)泡效果不佳。

（2）消防冷卻噴淋盤管管路設(shè)計：在調(diào)研期間發(fā)現(xiàn)，部分單位外浮頂儲罐外部冷卻噴淋管路缺失，在加固圈部分沒有冷卻盤管，泡沫擋板外未設(shè)二次導(dǎo)流槽遇風(fēng)力6級以上天氣，泡沫無法正確流入泡沫擋板內(nèi)滅火;

（3）外浮頂儲罐罐頂測量平臺二分水器的設(shè)置及位置：罐頂分水器設(shè)置位置錯誤，僅設(shè)置一至兩個出水口，切開關(guān)閥門為螺旋式等固定消防設(shè)置，設(shè)置不合理的情況在沿海沿江一帶國儲、商儲罐區(qū)均有出現(xiàn)。一旦發(fā)生極端情況一是泡沫發(fā)生器受管壁火焰烘烤，泡沫液溫度上升，泡沫發(fā)生器不產(chǎn)生泡沫;二是罐頂分水器應(yīng)根據(jù)登罐作業(yè)需要設(shè)置三分水器，便于兩支進攻泡沫槍和一支保護泡沫槍同時作業(yè)，位置設(shè)置應(yīng)在登頂平臺外側(cè)1.3米高，且開關(guān)應(yīng)采用球閥開關(guān)，便于消防員快速切換延伸水帶，同時，利于戰(zhàn)時上下方信號指引。

2.消防等級低：本次調(diào)研，國儲庫消防安全管理水平及固定消防設(shè)施設(shè)置比較齊全，例如罐區(qū)分片式泡沫消防站的設(shè)立比較科學(xué)，儲罐密封圈設(shè)光柵光纖感溫火災(zāi)報警系統(tǒng)。商儲庫消防設(shè)計存在照搬照抄國外設(shè)計的普遍情況，部分固定消防設(shè)施缺失或者不符合設(shè)計要求。企業(yè)專職消防力量在裝備配備（大功率重型泡沫消防車），滅火藥劑儲備，化工編隊組成及人員日常訓(xùn)練方面，要針對最大、最不利、最危險的災(zāi)情，加強針對性訓(xùn)練。

3.罐組總超量：新的石油化工防火設(shè)計規(guī)范要求：外浮頂鼓勵10萬，限制15萬（5萬以上必須雙盤）。本次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)企業(yè)存在單個罐體超過設(shè)計規(guī)范的問題。一方面，由于沿海地區(qū)，地域緊張，企業(yè)為降低生產(chǎn)成本，節(jié)約用地，追求利益最大化，都是超量設(shè)計加大罐容積，節(jié)省用地（港灣式）。另一方面，由于國內(nèi)部分設(shè)計單位套用國外設(shè)計規(guī)范，按照企業(yè)產(chǎn)能要求，反向設(shè)計存儲罐或者中間罐的單罐容積，造成了罐組超量情況的出現(xiàn)。

（二）存在的典型問題

1.設(shè)計缺陷

（1）監(jiān)控系統(tǒng)不能實現(xiàn)遠程控制。

（2）罐組泡沫消防站設(shè)施不完善，缺乏定期檢修。

（3）油品儲罐罐前噴淋及泡沫分配管路沒有按照設(shè)計規(guī)范要求分層次分段獨立設(shè)置。國儲庫外浮頂罐體設(shè)置了上、中、下三道固定消防水噴淋系統(tǒng)，民企的外浮頂倉儲罐區(qū)儲罐設(shè)防等級低，僅在罐體上部或中上部設(shè)置固定消防水噴淋系統(tǒng)。

（4）針對化工企業(yè)的管線火災(zāi)，現(xiàn)場關(guān)閥斷料沒有上下游的安全閥，無法有效的關(guān)閉截止閥。

（5）有的企業(yè)死板抄襲外國設(shè)計，比如，浮頂罐罐頂沒有設(shè)置避雷針，雷雨天氣無法登罐滅火等。

2.人的不規(guī)范行為

（1）調(diào)研中發(fā)現(xiàn)部分民營石油商儲庫工藝技術(shù)存在缺陷，外浮頂儲罐浮盤以下的油品，用油泵抽出交易，違反存儲安全規(guī)定，在油品交付時突破浮頂罐的設(shè)防底線，直接將液位降到安全液位以下，浮頂與液位之間形成易燃易爆油氣空間，存在重大安全隱患。

（2）主要指車輛裝備性能不符。一是水罐泡沫車流量較?。ā?0000L/MIN），不能實現(xiàn)長距離，大流量，遠射程，多功能的滅火效能。二是現(xiàn)有的高噴車舉升高度和跨度不夠，無法應(yīng)對單體大的油罐火災(zāi)，面對呼吸閥，管廊火，蒸餾塔高位火的滅火與冷卻。三是水罐泡沫車車載泡沫與水的罐容比不符合實戰(zhàn)要求，車載泡沫不能滿足一次進攻。四是企業(yè)隊泡沫消防車載泡沫，消防隊儲備泡沫的種類和型號不夠統(tǒng)一，影響泡沫滅火效能。

三、外浮頂儲罐事故類型及特點

（一）事故類型

1.雷擊

大型外浮頂儲罐常用于儲存原油，單個儲罐最大容量已達15萬立方米。外浮頂儲罐受到雷擊后，易引發(fā)密封圈火災(zāi)，若處置不當，將導(dǎo)致災(zāi)情擴大，威脅整個罐區(qū)，為滅火救援工作帶來較大困難。

2.自燃

由于原油中含硫成分較多，易腐蝕管道形成硫化亞鐵，硫化亞鐵則易受到氧化作用而自燃著火。

（二）事故特點

1.著火爆炸危險性大。石油庫油品儲罐的油品屬于有機物質(zhì)，其燃燒性與油品的閃點和自燃點有關(guān)。儲存的輕質(zhì)油品具有較強的揮發(fā)性，在較低的氣溫下就能揮發(fā)。隨著溫度的升高，油品蒸發(fā)速度加快。若油品灌裝超量，或儲罐呼吸閥，泄壓閥損壞，會引起儲罐爆炸。

2.火焰溫度高，輻射熱強油罐火災(zāi)的輻射熱強度與發(fā)生火災(zāi)的時間成正比。

3.重質(zhì)油品儲罐燃燒易發(fā)生沸溢和噴濺。原油，渣油等重質(zhì)油因燃燒過程中形成高溫?zé)釋蛹捌浜兴?，著火燃燒時可能發(fā)生沸溢和噴濺。

4.泄漏油品流動擴散易形成大面積火災(zāi)。汽油，柴油的黏度一般都很小，極易流動和滲透，且溫度升高，黏度降低，流動性和擴散性增強。

5.具有復(fù)燃和復(fù)爆性。

6.油品蒸汽具有一定的毒害性。油蒸汽經(jīng)人口，鼻進入呼吸系統(tǒng)，使人體器官受害而產(chǎn)生急性和慢性中毒。

參考文獻：

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