?；穫}儲事故模擬訓練設施的設計

周衛(wèi)紅 徐偉清 中石化南京工程有限公司 南京 210000

王士軍 常州市應急事務局 常州 213000

1 概述

本項目的設計根據(jù)某消防總隊要求的訓練大綱中的九大類危險化學品模擬設施進行研發(fā)設計，內容包括:①危險化學品的識別及理化分析；②固體?；返谋孀R及事故模擬設施；③氣瓶充裝及裝卸的識別及事故模擬設施；④液體倉庫內桶裝危化品的辨識及事故模擬設施，罐區(qū)、管廊等特殊場合的泄漏事故模擬設施。

本?；穫}儲事故模擬訓練設施將提供“接近完全實戰(zhàn)環(huán)境下”的培訓，可供消防救援人員進行模擬訓練,以提高其在?；肥鹿示仍^程中的施救能力，幫助其熟練掌握不同危險化學品事故的施救方法。該設計建造中采用不同的場景模擬危險化學品倉儲事故造成的后果事件具有一定的不可預料性，以減少場景固定記憶帶來的培訓效果欠佳的情況。

2 ?；穫}儲事故模擬訓練設施的特點

危險化學品是具有易燃、易爆、有毒、有害或腐蝕等危險特性的化學品，以下簡稱危化品。?；肥鹿实陌l(fā)生具有難以預料、擴散迅速、持續(xù)時間長、涉及面廣和后果嚴重等特點。?；肥鹿实氖┚刃枰獦O強的專業(yè)針對性，因此需要研發(fā)、設計、建造一套模擬訓練設施，為消防人員的培訓提供條件。

(1)本?；穫}儲事故模擬訓練設施是一套完全由計算機控制的高仿真模擬訓練裝置。本裝置集中布置在一個標準的?；穫}庫中，整個模擬訓練設施布局緊湊合理，從功能上可以分為辨識區(qū)和訓練區(qū)；從?；贩N類上可以分為固體危化品區(qū)、液體?；穮^(qū)和氣體?；穮^(qū)，以及?；贩治鲨b別區(qū)；同時布置有各類典型的化學品儲罐、?；饭嘌b線，以及管廊和各種閥門儀表等。整套訓練設施完全由控制室的計算機控制系統(tǒng)進行控制。同時，可通過完備的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對?；穫}庫內進行全方位無死角的監(jiān)控。

整個訓練過程以及聲光特效均由計算機通過觸屏方式進行集中操控和記錄。各種高仿真的?；穫}庫在事故狀態(tài)下的模擬動作都可通過各種特殊的機構來實現(xiàn)，使消防隊員猶如身臨其境，得到良好的訓練效果，而且可以方便地重復各種動作，其本質也是安全的。

(2)在設備、管道的不同環(huán)節(jié)設置各種形式的泄漏點，供訓練時進行選擇，這樣消防隊員可以對某些事故狀態(tài)進行重點或重復訓練，同時也便于對訓練過程進行考評。

(3)通過對某些特殊?；飞a(chǎn)使用場景的模擬，可以讓消防隊員在訓練中獲得真實感，認識到在消防施救過程中保護自身安全的重要性。消防隊員可以通過該設施的訓練，提高對?；返恼J識，同時提升對危化品事故的處置施救水平，從而達到減少傷亡，提高效率的目的。

該訓練設施填補了目前國內空白。

3 設計內容

本項目經(jīng)歷了模擬訓練設施的研發(fā)、設計、采購、施工、交付以及使用培訓等環(huán)節(jié)。模擬訓練設施的研發(fā)和設計包含了工藝、管道、自控、設備、電氣、建筑、結構、暖通、給排水、電信等專業(yè)的配合。

3.1 模擬設施組成

將模擬設施布置在建筑面積為1000多平方米，層高為12米的單層標準的?；穫}庫內，根據(jù)培訓需求，設置一個局部二層，作為培訓指揮控制中心。

本套設施分成兩大區(qū)塊，區(qū)塊一為中央控制室，布置在庫房的局部二樓內，在此區(qū)域可以清楚地看到區(qū)塊二內的培訓實景；區(qū)塊二為受訓區(qū)，布置在一樓庫房區(qū)，主要功能為事故模擬、危化品辨識、危化品偵檢試驗。模擬訓練設施工藝管道及設備布置見圖1。

圖1 模擬訓練設施工藝管道及設備平面布置圖

根據(jù)消防訓練大綱中的九大類危險化學品模擬設施需求，將區(qū)塊二內的區(qū)域劃分為4個大功能板塊。

3.1.1 固體危險品倉庫區(qū)

在該區(qū)域根據(jù)固體?；穫}庫的布局布置隔板貨架，并擺放諸如炮彈、敏感及非敏感爆炸物、易燃固體等道具類外包裝物質，用于消防隊員對?；返谋孀R，包裝物上根據(jù)MSDS貼?；窐撕灒o消防救援人員一個比較直觀的了解?；返耐緩?。該區(qū)域另外一個功能就是固體?；肥鹿实哪M，在此區(qū)域設置模擬隔板貨架倒塌，危險化學品散落、泄漏造成的火災或者爆炸場景。現(xiàn)場布置見圖2。

圖2 固體危險品倉庫區(qū)全景

3.1.2 氣體危化品倉儲區(qū)

該區(qū)域內又分為三個小區(qū)域。區(qū)域一按照鋼瓶儲存間的布局模擬集裝鋼瓶的擺放，供受訓人員辨識危險氣體鋼瓶的標識。區(qū)域二為模擬區(qū)域，模擬鋼瓶罐裝時傾倒或者漏氣造成的事故。區(qū)域三內設置液氨和液氯裝罐區(qū)，模擬液氯、液氨泄漏的場景?，F(xiàn)場布置見圖3。

圖3 氣體?；穫}儲區(qū)

3.1.3 液體危險品模擬區(qū)(該區(qū)域包含四個小分區(qū))

(1)分區(qū)一為桶裝?；繁孀R區(qū)，在此區(qū)域內設置隔板貨架，將不同規(guī)格、不同包裝樣式的?；氛故居谪浖苌?，供受訓人員辨識。

(2)分區(qū)二為模擬桶裝液體?；返男孤?、爆炸、燃燒等事故區(qū)域，在此區(qū)布置特殊模擬設施，模擬事故發(fā)生時的場景?，F(xiàn)場布置見圖4。

(3)分區(qū)三為液體泄漏場景模擬，主要用于消防隊員的堵漏訓練。該區(qū)域設置閥門、法蘭的泄漏模擬，立式儲罐的泄漏模擬，臥式儲罐泄漏模擬，空中管廊泄漏模擬?，F(xiàn)場布置見圖5。

圖4 液體桶裝?；肥鹿誓M區(qū)

圖5 泄漏模擬設施

(4)分區(qū)四為電鍍事故模擬區(qū)域。該區(qū)域利用聲光效果模擬電鍍行業(yè)出現(xiàn)事故的場景。設置一電解槽，電解槽邊上擺放酸槽和堿槽，該區(qū)域頂部設置電動葫蘆，作為電解槽的安裝使用?，F(xiàn)場布置見圖6。

圖6 電鍍事故模擬設施

3.1.4 危險化學品展示和偵檢區(qū)

該區(qū)域設置化學試驗臺和通風試驗柜，用于消防救援人員對危險化學品的辨識，以及一些試驗操作培訓的需要。

3.2 模擬設施系統(tǒng)有機集成

針對不同的場景布置，通過使用多種特效效果，塑造一系列特殊的場景，由計算機系統(tǒng)全程控制，進行相關的模擬。主要包括光效系統(tǒng)、煙霧系統(tǒng)、高壓水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、液體泄漏系統(tǒng)、氣味系統(tǒng)、液體上色系統(tǒng)以及其他專門定制的系統(tǒng)[1,2,3,4]。將各系統(tǒng)整合到一起，繪制工藝管道及儀表流程圖，見圖7～10。

根據(jù)各類危險化學品發(fā)生事故的特點，在各個分區(qū)內布置模擬設施，供消防救援人員培訓，在仿真的培訓過程中熟練掌握各類?；穫}儲事故的場景，以提升在抗災救險過程中的隨機應變能力和搶險能力。

圖7 壓縮空氣動作系統(tǒng)工藝管道及儀表流程圖

圖8 氣體泄漏系統(tǒng)工藝管道及儀表流程圖

圖9 液體泄漏系統(tǒng)工藝管道及儀表流程圖

圖10 空中管廊泄漏模擬系統(tǒng)工藝管道及儀表流程圖

本設施的所有控制系統(tǒng)設置在二樓的中控室內，在控制室內可以通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)檢測記錄現(xiàn)場培訓情況，并對受訓人員的受訓考核進行記錄評分，也可以通過控制臺前面的落地玻璃隔窗觀察到現(xiàn)場的受訓情況。

控制系統(tǒng)設置一鍵停止按鈕，在發(fā)現(xiàn)有緊急危險情況時候，可以立即停止培訓設施的運行，保證受訓人員的安全。

3.2.1 固體?；肥鹿誓M

固體?；肥鹿誓M設施為由控制系統(tǒng)控制的貨架傾倒設施，模擬固體危險物質散落造成危險氣體釋放、燃燒、爆炸等事故。

本模擬單元內的貨架傾倒在中控室內自動控制，并具有可恢復性，可重復使用。采用聲音系統(tǒng)，配合固體包裝物貨架傾倒，發(fā)出貨架倒伏的聲音、化學反應的聲音、劇烈爆炸的聲音；燈光系統(tǒng)發(fā)出固體物質燃燒發(fā)出的火光的效果；煙霧系統(tǒng)發(fā)出固體物質由于受潮或者氧化產(chǎn)生煙霧的場景，使消防隊員了解各種固體?；肥鹿实膱鼍?。模擬見圖11。

圖11 固體危險品事故模擬圖

3.2.2 液體?；肥鹿誓M

液體危化品事故模擬設施包括：桶裝液體危化品燃燒爆炸等事故模擬，液體泄漏事故模擬，電鍍事故模擬，空中管廊泄漏事故模擬。

(1)桶裝液體?；啡紵ㄊ鹿誓M

桶裝液體?；钒l(fā)生事故時的模擬設施有液體包裝桶被叉車插壞泄漏的模擬；桶裝?；穬纫后w變質，發(fā)生化學反應使桶蓋發(fā)生鼓包的模擬；桶裝液體危化品在桶內受熱或者受激烈碰撞等不正常因素造成升壓將桶蓋掀開的模擬；危險液體桶燃燒的模擬；危險液體桶騰空爆炸的模擬；危險液體桶從桶架上滾落的模擬。

在中控室設置啟動按鈕，在模擬過程中，啟動鼓包桶和掀蓋桶模擬在液體包裝桶受到撞擊或者是溫度升高時，?；吩谕皟葧a(chǎn)生發(fā)熱、汽化等物理化學變化，造成桶蓋發(fā)生鼓包或者掀蓋的反應。見圖12。

圖12 液體桶裝?；肥鹿誓M圖(燃燒爆炸事故)

桶裝危險液體從桶架上滾落的模擬，啟動控制中心的滾落桶動作按鈕，放置在桶架上的桶滾落下來，散落到地上，發(fā)出嘈雜的聲音，同時啟動預置在桶架下方的液體泄漏按鈕，模擬桶蓋脫落，或者桶體破壞，危險液體泄漏的場景。利用煙霧釋放器模擬危險液體泄漏后快速揮發(fā)，形成大量煙霧的場景。利用聲光效果模擬危險液體揮發(fā)遇到火星，造成的燃燒爆炸事故。

(2)液體泄漏事故模擬

液體泄漏事故模擬主要用于消防救援人員帶壓堵漏技能訓練。泄漏點由控制中心的按鈕控制泄漏，啟動不同的按鈕不同的泄漏點發(fā)生泄漏，供消防人員進行堵漏練習。泄漏點包括管道泄漏和連接法蘭、立式儲罐和臥式儲罐的泄漏。

液體泄漏采用工藝水進行模擬，所使用的液體具有一定的壓力，并使用上色系統(tǒng)，使泄漏的液體呈現(xiàn)不同的顏色，以模擬不同的危險液體，使模擬更加逼真。

其中立式儲罐和臥式儲罐泄漏的模擬設計過程中，工藝、管道和設備、儀表專業(yè)設計人員反復研究，在儲罐內部設置多個隔離的小腔體，訓練的時候，單個或者多個腔內注水，在中控室內靈活控制泄漏點，使得泄漏點每次都在不同的位置，使模擬更加接近真實事故，減少了訓練過程中的固定思維帶來的負面效果。

(3)電鍍事故模擬

根據(jù)電鍍行業(yè)經(jīng)常發(fā)生的事故特點，設計設置電解槽，利用燈光特效和聲音效果，模擬電解槽發(fā)生事故時的場景。見圖13。

(4)空中管廊泄漏模擬

仿造石化裝置的管廊，上面敷設若干根平行管道，管道上面設置法蘭、閥門、流量計、壓力表等相關的管件，在管件處設置泄漏點，供消防救援人員進行堵漏訓練。

圖13 電鍍事故模擬圖

在此管廊泄漏區(qū)，為了保證泄漏效果和實訓效果，設計出了三種方案：伴管方案、內襯管方案、直接充水模擬方案。最終選擇了施工比較方便的直接充水方案，經(jīng)過實際測試，泄漏效果比較好。

3.2.3 氣體?；纺M

氣體?；肥鹿誓M裝置為危險氣體分裝的管道接頭和閥門連接到歧管系統(tǒng)，這些氣瓶或連接點有氣體泄漏，模擬泄漏時引發(fā)的火災事故。

氣瓶在氣瓶推倒機構的作用下，發(fā)生倒伏，氣瓶掉落后開始漏氣，采用壓縮空氣模擬氣體泄漏，并伴有聲音。由此，燈光、音響制造出危險氣體泄漏的逼真場景。為受訓人員提供模擬真實的場景進行施救訓練。

液氨、液氯泄漏模擬設施采用壓縮空氣的噴出，配合燈光，聲音和煙霧系統(tǒng)，模擬液氨或者液氯泄漏的場景，供受訓人員進行施救訓練。

4 結語

該訓練設施在江蘇省消防總隊的板橋基地成功投入使用，已通過驗收。它采用全套計算機控制系統(tǒng)，以仿真、無毒害、可重復、可記錄為原則，以水、壓縮空氣為介質加以配色系統(tǒng)、燈光、音響和水霧系統(tǒng)進行模擬，符合訓練考核需求的特點，是國內首套設施，填補了國內?；穫}儲事故模擬訓練設施的空白，具有較強的示范作用。