浮頂罐消防理論計算與實際效果分析

俞欣 徐玉朋

[摘 要]浮頂罐在設(shè)計階段計算的火災(zāi)面積是罐壁與泡沫堰板之間的環(huán)形面積，并根據(jù)該環(huán)形面積配備相應(yīng)的消防泡沫滅火系統(tǒng)以及冷卻水系統(tǒng)。在真正發(fā)生火災(zāi)時，實際情況往往與設(shè)想情況完全不同，滅火面積并不一定按照這一面積，真實火災(zāi)可能導(dǎo)致罐壁變形，浮盤傾側(cè)，罐壁破漏等情況。結(jié)合大量浮頂罐火災(zāi)發(fā)生實例，針對火災(zāi)發(fā)生時浮盤等附件變化對撲救著火面積產(chǎn)生的影響，并就幾種突發(fā)情況作了介紹。

[關(guān)鍵詞]浮頂罐;消防;泡沫;堰板

[中圖分類號]TE88 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

近年來，隨著國家儲備油庫的建設(shè)，浮頂罐數(shù)量越來越多。儲罐數(shù)量增加后，事故發(fā)生概率也隨之加大。對于浮頂罐，儲存容量大，蒸發(fā)損耗小，利用這些特點，原油主要用浮頂罐儲存。浮頂罐發(fā)生火災(zāi)后的主要特點有以下幾個。一是發(fā)生火災(zāi)后，輻射熱量大，溫度高，易造成大面積火災(zāi);二是火情如果未得到控制，一旦發(fā)生沸溢或爆炸，則會影響相鄰罐區(qū)的生產(chǎn)操作，而且因爆炸流出的原油也會對周圍環(huán)境造成污染，影響生態(tài)。三是火勢增強后，高溫和熱輻射會對泡沫覆蓋產(chǎn)生影響。而浮頂罐的消防系統(tǒng)包括泡沫滅火系統(tǒng)和消防冷卻水系統(tǒng)是消防系統(tǒng)的重要組成部分，保障油庫安全生產(chǎn)。

一旦油罐發(fā)生火災(zāi)，起火范圍則是從罐壁和泡沫堰板之間，這主要發(fā)生在密封圈部位，密封部分發(fā)生損壞，容易積聚油蒸氣。起火后，會有諸多的不確定因素，若能正常燃燒，是在罐壁和泡沫堰板之間，利用現(xiàn)有的消防系統(tǒng)裝備將其撲滅;但若產(chǎn)生其他變化，而現(xiàn)有的設(shè)施又不能隨機(jī)應(yīng)變，則會帶來很大的麻煩。這些隨機(jī)因素包括浮盤傾側(cè)，罐壁破漏，罐壁變形，消防冷卻噴水裝置失靈，火災(zāi)發(fā)生范圍延伸至浮盤上方，導(dǎo)致泡沫量不夠，重質(zhì)油料易沸騰突溢等。綜合考慮這些潛在的危險因素，做好防范準(zhǔn)備，確保油庫消防系統(tǒng)正常運行，保障油庫生產(chǎn)安全。本課題針對浮頂罐著火時產(chǎn)生的各種隨機(jī)因素對撲救著火面積進(jìn)行討論分析。

1 基本依據(jù)

根據(jù)《石油庫設(shè)計規(guī)范》 《油庫安全工程技術(shù)》要求，單罐容量不小于5000m3的油罐，罐壁高度等于或大于17m，冷卻水需要量較多，設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)。單罐容量小于5000m3的油罐，罐壁高度小于17m，冷卻水需要量相對較少，設(shè)置移動式消防冷卻水系統(tǒng)，或固定式水槍與移動式水槍相結(jié)合的消防冷卻水系統(tǒng)。冷卻水主要用于冷卻降溫。其供水范圍是著火浮頂油罐應(yīng)冷卻，其相鄰油罐可不冷卻。當(dāng)著火的浮頂油罐浮盤是淺盤、浮艙易熔材料制作時，其相鄰油罐也應(yīng)冷卻。

2 浮頂罐的結(jié)構(gòu)

浮頂罐是一個浮頂在貯存液面上下浮動的儲罐，在浮頂泡沫堰板和罐壁之間有一個環(huán)形空間，這個環(huán)形空間有一個密封裝置，使浮盤在上下移動時與大氣隔絕，從而減少油品在儲存過程中的蒸發(fā)損失。浮頂其他裝置有加強圈、盤梯和欄桿、靜電導(dǎo)出線、泡沫堰板、人孔、消防冷卻系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)等。

3 火災(zāi)發(fā)生后不確定因素的分析

3.1 浮盤傾側(cè)或浮盤下沉

浮頂罐著火初期，固定式液上噴射泡沫滅火系統(tǒng)或半固定式泡沫滅火系統(tǒng)向罐內(nèi)噴射泡沫。當(dāng)浮頂上的泡沫重量達(dá)到一定值，超過浮盤的承載能力后，若重量分布均勻，則導(dǎo)致浮盤下沉;若重量分布不均勻，則導(dǎo)致浮盤傾側(cè)。這兩種情況使得浮頂罐的滅火面積發(fā)生變化，隨之而變的是所需的泡沫量。

3.2 罐壁變形

浮頂罐發(fā)生火災(zāi)后，燃燒產(chǎn)生的熱量可能導(dǎo)致罐壁產(chǎn)生變形，導(dǎo)致著火面積發(fā)生改變。第一種情況是燃燒后罐壁膨脹，油品從密封圈出漏出，溢到浮盤上，增加了著火面積;第二種是燃燒后罐壁板收縮，環(huán)形面積減小，但罐壁受到的應(yīng)力增大，增加了壁板破裂的風(fēng)險。

3.3 罐壁產(chǎn)生裂縫

火災(zāi)發(fā)生后，熱量積聚，罐壁板因熱脹冷縮，鋼板內(nèi)部熱應(yīng)力增加，因有板與板之間的束縛，鋼板變形，當(dāng)熱應(yīng)力進(jìn)一步增大時，則導(dǎo)致焊縫開裂，油品從裂縫中滲漏，使得火災(zāi)蔓延，增加危險性。再則若焊接不符合要求，易出現(xiàn)罐壁發(fā)生裂縫漏油燃燒。

3.4 泡沫量不足

在滅火時，泡沫量不足，不能全面覆蓋環(huán)形著火面積，使得火勢不能得到控制。發(fā)生蔓延，擴(kuò)大著火面積，可能會引發(fā)浮頂結(jié)構(gòu)變形。正常情況泡沫量是夠的，但當(dāng)火災(zāi)擴(kuò)散至浮盤上方，原來設(shè)計配備的泡沫液數(shù)量就不足以滅火。

3.5 油品沸騰突溢

儲存重質(zhì)油料（例如：原油）的油罐著火后，會引發(fā)油料的突沸。油品突沸后，會造成燃燒的油品大量外溢，擴(kuò)大燃燒面積。這不僅易造成附近人員傷亡，而且輻射熱量大，可能會引起相鄰的油罐燃燒，同時增加撲救上的難度。

4 著火面積分析

在浮盤傾側(cè)和下沉中，滅火面積最小也即正常滅火面積為罐壁板和泡沫堰板之間的環(huán)形面積，最大面積為罐內(nèi)液面面積。

4.1 浮盤傾側(cè)對滅火面積的影響

發(fā)生火災(zāi)時，浮盤發(fā)生傾側(cè)，火勢蔓延至浮盤下側(cè)液面，形成整個液面燃燒，在滅火時應(yīng)按照液面最大面積進(jìn)行撲救。在火災(zāi)發(fā)生過程中，可能會產(chǎn)生隱蔽死角著火點，在撲救中，很難直接通過泡沫覆蓋進(jìn)行滅火，需要泡沫槍等其他輔助設(shè)備進(jìn)行滅火。

4.2 浮盤下沉對滅火面積的影響

在火災(zāi)發(fā)生后，浮盤難免會發(fā)生下沉，因而形成敞開式最大液面積燃燒，相對于浮盤傾側(cè)可能會產(chǎn)生的隱蔽死角著火點，這大大降低了撲救難度?？赏ㄟ^大量泡沫覆蓋達(dá)到滅火效果。

在保證按規(guī)范配備規(guī)定數(shù)目的泡沫產(chǎn)生器，此外還需有移動消防設(shè)施，儲罐消火栓等對二次密封進(jìn)行滅火。

4.3 罐壁變形對滅火面積的影響

首先估算發(fā)生火災(zāi)后著火溫度對鋼板線膨脹系數(shù)影響，進(jìn)而粗略計算出鋼板伸縮量，比較變形后與環(huán)形面積的大小，經(jīng)比較兩者基本一致，則可忽略罐壁變形對滅火面積的影響。

4.4 罐壁產(chǎn)生裂縫對滅火面積的影響

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，油品從裂縫處滲出，然而罐外壁有持續(xù)不斷的冷卻水，可將滲出的油品降溫稀釋冷卻。

4.5 重質(zhì)油料突沸對燃燒面積的影響

在火災(zāi)發(fā)生后，輻射熱量增大，油品溫度升高，當(dāng)熱波面與水墊層相遇時，水加熱汽化，體積膨脹約1700倍，攜帶著油品沖出液面，形成巨大火柱，火柱一般可達(dá)70-80m，火柱順風(fēng)向噴射距離可達(dá)120m左右，形成罐內(nèi)罐外同時燃燒，大大增加了燃燒面積。

5 應(yīng)對措施

（1）利用現(xiàn)有監(jiān)控手段實時監(jiān)控儲罐內(nèi)情況，一旦有異樣，及時反饋。

（2）利用現(xiàn)有感煙、感溫系統(tǒng)報警裝置，實時監(jiān)測油罐內(nèi)的具體情況。

（3）增加儲罐泡沫噴射口的數(shù)量，在原基礎(chǔ)上，增加備用泡沫噴射口。提出備用系數(shù)問題

（4）發(fā)生火災(zāi)后，集中優(yōu)勢兵力，速戰(zhàn)速決，利用移動消防滅火設(shè)備進(jìn)行撲救，防止火勢擴(kuò)大。對大面積的流淌性火災(zāi)，采取圍堵防流、分片消滅的方法。

（5）泡沫管線噴射口改裝為“T”字型，即泡沫噴射沿圓周流動，而不是簡單利用堰板來控制噴射方向等

（6）加強日常管理，跟進(jìn)罐區(qū)設(shè)備保養(yǎng)工作，保證密封圈結(jié)構(gòu)正常、浮盤上下靈活等，以免為事故發(fā)生埋下隱患。

（7）防止浮盤損壞是當(dāng)務(wù)之急，否則一旦發(fā)生破壞，要么泡沫可能從破損位置流失，也可能油品受高溫影響溢流到浮盤上方，都給滅火帶來問題

6 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求日益上升，在化工、材料等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，原油儲量也在不斷增加，其儲罐數(shù)量逐年增多，消防安全問題也日漸突出。消防安全是安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，儲罐及生產(chǎn)設(shè)備的安全是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石，經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長的前提是生產(chǎn)安全，消防安全。消防安全問題在如今的生產(chǎn)中越來越受到企業(yè)的重視。因此要不斷健全企業(yè)消防安全條例及相關(guān)法律法規(guī)，保障生產(chǎn)安全運行，推動經(jīng)濟(jì)增長。

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