石油化工事故滅火救援處置能力建設(shè)

摘要：石油化工行業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，易燃、易爆、有毒物質(zhì)廣泛存在，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，火勢發(fā)展迅速，而傳統(tǒng)滅火救援模式難以滿足高危條件下的快速響應(yīng)和精準處置要求。為了解決這一問題，圍繞專業(yè)救援體系構(gòu)建、滅火技術(shù)優(yōu)化、智能指揮與裝備升級等方面，分析救援隊伍編制、應(yīng)急響應(yīng)機制、滅火劑與工藝優(yōu)化、智能裝備應(yīng)用及指揮調(diào)度智能化的關(guān)鍵技術(shù)，提出一體化、高效能、智能化的石油化工事故滅火救援能力建設(shè)方案，為提升行業(yè)本質(zhì)安全水平提供參考。

關(guān)鍵詞：石油化工事故；滅火救援；應(yīng)急響應(yīng)；智能指揮；裝備升級

石油化工行業(yè)在能源供應(yīng)和國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要地位，但高溫、高壓、易燃、易爆、有毒的工藝特點使其火災(zāi)事故的危害性極為嚴重，尤其是極端條件下的滅火救援難度大，處置不當可能導(dǎo)致重大人員傷亡、財產(chǎn)損失和環(huán)境污染。傳統(tǒng)的滅火救援模式在面對復(fù)雜事故環(huán)境時存在響應(yīng)速度、戰(zhàn)術(shù)部署、滅火技術(shù)和智能化應(yīng)用等方面的局限，難以適應(yīng)現(xiàn)代化應(yīng)急管理的高標準要求。針對現(xiàn)有救援體系存在的不足，本文從專業(yè)應(yīng)急隊伍建設(shè)、戰(zhàn)術(shù)體系優(yōu)化、事故響應(yīng)機制完善、滅火技術(shù)升級、智能化裝備應(yīng)用及指揮調(diào)度能力提升等方面展開研究，以期構(gòu)建高效、精準、智能的滅火救援體系，為石油化工行業(yè)的安全生產(chǎn)提供堅實保障。

1 專業(yè)救援體系構(gòu)建

1.1" 專業(yè)應(yīng)急救援隊伍建設(shè)及戰(zhàn)術(shù)體系優(yōu)化

石油化工事故滅火救援的復(fù)雜性，決定了專業(yè)應(yīng)急救援隊伍建設(shè)圍繞高危環(huán)境作業(yè)需求構(gòu)建專業(yè)化、標準化、智能化救援體系的必要性。救援隊伍編制要結(jié)合事故類別、廠區(qū)規(guī)模、工藝特性及物料危險性采用層級化管理模式設(shè)立核心戰(zhàn)斗單元、技術(shù)支援單元、后勤保障單元等不同職能模塊，以保證各模塊協(xié)同作戰(zhàn)并提高整體作戰(zhàn)能力。人員培訓(xùn)需基于火場特性開展模擬實戰(zhàn)訓(xùn)練，并結(jié)合高溫、高壓、易爆、有毒環(huán)境的復(fù)雜性制定針對性作戰(zhàn)策略，以提高隊伍快速響應(yīng)與精準處置能力。滅火戰(zhàn)術(shù)體系優(yōu)化要基于火災(zāi)發(fā)展機理和危險物質(zhì)擴散特性以及作戰(zhàn)條件約束，采用動態(tài)評估和實時調(diào)整的策略并結(jié)合化工裝置布局及物料燃燒特性，采用分區(qū)滅火、環(huán)控隔離、冷卻降溫等方式，依靠局部控火、主攻點壓制、外圍隔離的立體作戰(zhàn)模式提升撲救效率。其中現(xiàn)場作戰(zhàn)部署應(yīng)遵循“安全第一、高效協(xié)同、精準滅火”的原則，利用遠程探測設(shè)備、熱成像儀、氣體檢測儀等實時監(jiān)測火場環(huán)境參數(shù)，并依據(jù)燃燒物狀態(tài)、火勢蔓延路徑、周邊可燃物分布情況確定最佳滅火介質(zhì)及施救策略。救援行動嚴格遵循作戰(zhàn)預(yù)案，利用無人機、機器人等智能裝備輔助偵查與滅火優(yōu)化作戰(zhàn)部署提高火場信息獲取能力與作戰(zhàn)精確度。

1.2" 事故響應(yīng)機制完善與跨部門協(xié)同作戰(zhàn)體系構(gòu)建

石油化工事故處置的高效性依賴于完善的事故響應(yīng)機制。響應(yīng)體系建設(shè)應(yīng)基于事故級別、現(xiàn)場條件、物料危害性及外部環(huán)境因素，制定科學(xué)合理的應(yīng)急預(yù)案，實現(xiàn)快速響應(yīng)、精準救援、聯(lián)動處置。響應(yīng)機制優(yōu)化應(yīng)覆蓋事故發(fā)現(xiàn)、報警接警、應(yīng)急響應(yīng)、指揮調(diào)度、救援執(zhí)行、后期復(fù)盤等全過程，保證各環(huán)節(jié)無縫銜接，縮短響應(yīng)時間并提高救援效率。事故發(fā)生后，現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)實時采集溫度、壓力、可燃氣體濃度等關(guān)鍵參數(shù)，并結(jié)合智能傳感設(shè)備、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，分析火勢發(fā)展趨勢，判斷事故等級，啟動相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案，向指揮中心發(fā)送警報信息。

跨部門協(xié)同作戰(zhàn)體系建設(shè)需構(gòu)建多層級聯(lián)動機制，建立應(yīng)急管理等多部門協(xié)作機制以提高救援資源整合能力，其中應(yīng)急指揮中心可借助大數(shù)據(jù)、GIS地理信息系統(tǒng)及AI智能分析技術(shù)來實時計算火場危險區(qū)域、預(yù)測火勢擴散路徑、優(yōu)化救援方案，且在救援結(jié)束后開展事故復(fù)盤與數(shù)據(jù)分析，以提升事故響應(yīng)機制的適應(yīng)性與可靠性。

1.3" 石油化工事故風險評估及預(yù)警能力提升

風險評估體系建設(shè)應(yīng)基于事故致因分析、燃燒特性模擬、火勢擴散預(yù)測及應(yīng)急資源配置優(yōu)化等方面，依靠量化評估方法，建立風險評估模型，并采用概率風險分析（PRA）、層次分析法（AHP）等方法，以及結(jié)合歷史事故數(shù)據(jù)、設(shè)備故障率、工藝參數(shù)及外部環(huán)境因素來構(gòu)建事故發(fā)生概率計算模型，以預(yù)測不同事故場景下的火勢發(fā)展趨勢?；诹黧w力學(xué)和熱傳遞及化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的數(shù)值模擬技術(shù)，可建立火災(zāi)動力學(xué)模型，模擬燃燒過程和煙氣擴散路徑及熱輻射影響。火災(zāi)擴散模型可采用熱釋放速率（HRR）計算公式：

式中：m——單位時間內(nèi)的燃料燃燒質(zhì)量，kg/s；

——燃料燃燒熱值，kJ/kg。

該模型具備實時監(jiān)測燃料燃燒速率、預(yù)測火勢增長趨勢從而優(yōu)化滅火策略的能力。而事故預(yù)警方面依賴構(gòu)建智能監(jiān)測系統(tǒng)，通過采用光學(xué)傳感器、氣體檢測儀、熱成像攝像頭等設(shè)備實時監(jiān)測火場溫度、可燃氣體濃度、煙霧密度等參數(shù)，來構(gòu)建多維度數(shù)據(jù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)以提高事故早期識別能力。其中智能預(yù)警系統(tǒng)可利用深度學(xué)習算法對歷史事故數(shù)據(jù)加以訓(xùn)練，進而構(gòu)建事故預(yù)測模型與應(yīng)急指揮平臺聯(lián)動，且結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)、消防資源調(diào)度系統(tǒng)，達成火場態(tài)勢分析、救援資源最優(yōu)調(diào)配并提高事故處置科學(xué)性與精準度的效果。

2 滅火技術(shù)優(yōu)化

2.1" 先進滅火劑及高效滅火工藝的應(yīng)用

石油化工火災(zāi)撲救時需依據(jù)燃燒物特性，結(jié)合燃燒物類型、火災(zāi)發(fā)展階段以及滅火劑作用機制來選定合適滅火劑，如液態(tài)烴火災(zāi)中可選用AFFF、FFFP等泡沫滅火劑，靠表面活性劑降低液面張力促使泡沫鋪展成水膜以隔絕氧氣、降低燃燒溫度來提升燃燒抑制能力。易燃氣體泄漏火災(zāi)中可用磷酸銨鹽、碳酸氫鈉等干粉滅火劑，利用其化學(xué)抑制作用中斷燃燒鏈反應(yīng)，減少火焰自由基生成并降低火焰?zhèn)鞑ニ俣取＝饘偌耙籽趸锘馂?zāi)中可采用氯化鈉、石墨粉等特種滅火劑，以其自身吸熱、覆蓋及抑制氧化反應(yīng)等方式阻止燃燒。高效滅火工藝應(yīng)用要結(jié)合滅火劑特性與火災(zāi)環(huán)境，采用低倍數(shù)、中倍數(shù)、高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)，依火場情況調(diào)節(jié)泡沫濃度及投放速率，以提高滅火劑利用率、減少浪費。

2.2" 火場動態(tài)控制策略與高溫環(huán)境下的降溫技術(shù)

火場動態(tài)控制的核心在于實時監(jiān)測火勢發(fā)展，依靠合理策略調(diào)控滅火資源投放，從而提高撲救精準度與高效性。其中溫度監(jiān)測可利用紅外熱成像儀、熱電偶傳感器實時采集火場數(shù)據(jù)，并經(jīng)無線傳輸系統(tǒng)傳送至指揮中心實現(xiàn)遠程火場監(jiān)測。燃燒速率監(jiān)測可采用光學(xué)煙霧探測器、可燃氣體濃度傳感器，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)分析燃燒產(chǎn)物擴散趨勢為滅火方案調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐，火勢擴展預(yù)測可基于計算流體動力學(xué)（CFD）模擬構(gòu)建燃燒模型，分析火焰蔓延路徑并結(jié)合歷史事故數(shù)據(jù)優(yōu)化火勢控制策略。

高溫環(huán)境下的降溫技術(shù)可采用細水霧降溫、冷卻噴淋系統(tǒng)及熱輻射屏蔽等，其中細水霧降溫可利用高壓噴嘴將水霧噴射至燃燒區(qū)域，使水霧在高溫環(huán)境下快速蒸發(fā)，并在燃燒區(qū)域形成水蒸氣屏障，減少熱輻射影響，而冷卻噴淋系統(tǒng)可采用環(huán)形噴淋管道布局，使水流覆蓋設(shè)備外表面，并依靠相變吸熱及熱對流作用降低設(shè)備溫度，防止熱輻射導(dǎo)致二次火災(zāi)。熱輻射屏蔽則可利用高溫隔熱板、反射涂層材料等，在火源周圍構(gòu)建防護屏障，減少熱量傳遞，提高人員及設(shè)備的耐火性能。

2.3" 智能化無人滅火裝備

在無人滅火裝備里，有可搭載紅外攝像頭、氣體探測儀以及激光測距儀的無人機，其能在火災(zāi)初期快速飛抵事故現(xiàn)場，獲取諸如火源位置、燃燒物種類、火場溫度及風向等重點信息并傳輸數(shù)據(jù)至指揮中心，以此為滅火決策提供實時支持。還有采用履帶式和輪式平臺且結(jié)合高溫耐受材料及防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計的智能滅火機器人，可在高溫和煙霧密集環(huán)境下執(zhí)行滅火任務(wù)，該機器人能搭載高壓水炮和泡沫噴射裝置，并結(jié)合視覺識別與智能控制系統(tǒng)，自動調(diào)整噴射角度及投放速率來實現(xiàn)精準滅火。再有可搭載多功能滅火系統(tǒng)的遠程操控消防車，依靠無線遙控或自動導(dǎo)航進入火場，通過遠程噴射滅火劑提高在復(fù)雜環(huán)境下的滅火能力。

3 智能指揮與裝備升級

3.1" 現(xiàn)代化應(yīng)急救援裝備及智能技術(shù)融合應(yīng)用

在現(xiàn)代化應(yīng)急救援裝備的升級方面，智能消防機器人采用高強度耐火材料、遠程遙控系統(tǒng)以及高精度傳感器，搭載紅外熱成像儀、激光雷達以及多光譜攝像頭，實現(xiàn)實時感知火場溫度、燃燒物特性及氣體濃度，結(jié)合路徑規(guī)劃算法自主調(diào)整行進路線，運用高壓水炮或泡沫噴射系統(tǒng)精準滅火。無人機偵察系統(tǒng)搭載可見光及熱成像攝像頭，結(jié)合人工智能圖像識別技術(shù)分析火場狀況，實時傳輸至指揮中心以提高現(xiàn)場態(tài)勢感知能力。高壓噴射滅火裝備采用液壓控制系統(tǒng)，利用電動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)噴射角度及流量，借助智能算法計算最優(yōu)噴射軌跡來提高滅火效率。個人防護裝備結(jié)合生物傳感技術(shù)，實時監(jiān)測消防員生命體征，結(jié)合環(huán)境數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)空氣供給系統(tǒng)，進而提高救援人員在高溫缺氧環(huán)境下生存能力。

3.2" 基于大數(shù)據(jù)與GIS的精準指揮調(diào)度體系

依賴大數(shù)據(jù)與GIS技術(shù)融合應(yīng)用建立的精準指揮調(diào)度體系，可實現(xiàn)事故現(xiàn)場信息實時采集、分析及調(diào)度優(yōu)化；利用遙感衛(wèi)星、無人機以及地面?zhèn)鞲衅鞯榷嘣幢O(jiān)測設(shè)備采集且經(jīng)數(shù)據(jù)融合算法處理的火場數(shù)據(jù)，可以提高信息完整性?；饎莘治鱿到y(tǒng)利用歷史事故數(shù)據(jù)、燃燒物特性以及氣象因素，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測火焰擴展路徑，并結(jié)合GIS系統(tǒng)構(gòu)建三維地理模型為指揮調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐；應(yīng)急資源管理系統(tǒng)結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，使用RFID及GPS技術(shù)實時追蹤設(shè)備狀態(tài)以提高資源調(diào)度精準度；指揮系統(tǒng)采用動態(tài)路徑優(yōu)化算法，結(jié)合交通流量、消防站位置以及救援裝備可用性，計算最優(yōu)調(diào)度方案來提高出警效率；遠程指揮中心采用虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)構(gòu)建沉浸式火場演練系統(tǒng)，并結(jié)合大數(shù)據(jù)分析歷史救援案例，優(yōu)化戰(zhàn)術(shù)預(yù)案以提高救援指揮科學(xué)性[1]。

3.3" 人工智能與數(shù)字孿生技術(shù)在事故預(yù)判與救援決策中的應(yīng)用

人工智能與數(shù)字孿生技術(shù)在事故預(yù)判與救援決策的應(yīng)用方面，需把智能傳感系統(tǒng)部署在石油化工廠區(qū)，依靠無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時采集諸如溫度、壓力以及可燃氣體濃度等環(huán)境參數(shù)，且結(jié)合視頻監(jiān)控、紅外熱成像、激光雷達等設(shè)備來獲取火場圖像及空間數(shù)據(jù)，所有這些數(shù)據(jù)經(jīng)邊緣計算設(shè)備預(yù)處理后上傳至云端計算平臺，以實現(xiàn)事故信息的高效匯聚與動態(tài)更新。在此基礎(chǔ)上，通過人工智能模型采用深度學(xué)習算法對歷史事故數(shù)據(jù)加以訓(xùn)練來構(gòu)建火災(zāi)預(yù)測模型，利用長短時記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）預(yù)測事故發(fā)展趨勢，結(jié)合CFD模擬火焰?zhèn)鞑ヂ窂?，運用支持向量機（SVM）識別異常工況，進而實現(xiàn)對火勢蔓延方向、燃燒速率及次生災(zāi)害風險的精準預(yù)測[2]。此外，數(shù)字孿生技術(shù)基于現(xiàn)場傳感數(shù)據(jù)與歷史模型數(shù)據(jù)，在虛擬空間中構(gòu)建實時火場仿真系統(tǒng)，利用三維建模技術(shù)還原事故現(xiàn)場，結(jié)合多物理場耦合計算模擬火勢發(fā)展，預(yù)測熱輻射影響范圍和煙霧擴散路徑及結(jié)構(gòu)受損情況。使用數(shù)字孿生技術(shù)與人工智能還可在火場態(tài)勢分析過程中優(yōu)化資源調(diào)度，利用智能調(diào)度系統(tǒng)基于GIS地理信息系統(tǒng)分析救援資源分布情況，結(jié)合智能路徑規(guī)劃算法計算最優(yōu)消防車出警路線，接著經(jīng)過5G網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)指揮中心和現(xiàn)場救援人員及無人設(shè)備的協(xié)同作戰(zhàn)[3]。最終人工智能與數(shù)字孿生技術(shù)的深度融合，實現(xiàn)了事故預(yù)判、火場模擬、戰(zhàn)術(shù)優(yōu)化、智能調(diào)度的全流程智能化管理，提高石油化工事故應(yīng)急救援的科學(xué)性、精準性及高效性。

4 結(jié)束語

研究表明，構(gòu)建專業(yè)化救援隊伍，優(yōu)化戰(zhàn)術(shù)體系，完善事故響應(yīng)機制，能增強火災(zāi)事故應(yīng)對的系統(tǒng)性和協(xié)同性，而應(yīng)用高效滅火劑、強化火場動態(tài)控制、推廣智能無人裝備，有助于提高滅火作戰(zhàn)效率。此外，依托大數(shù)據(jù)、GIS、人工智能等技術(shù)，可以優(yōu)化指揮調(diào)度模式，提升決策精準度。多維度構(gòu)建完善的滅火救援體系，將有效提高應(yīng)急處置能力，減少事故損失，推動石油化工行業(yè)向更安全、更智能的方向發(fā)展。

參考文獻

[1]董光輝.石油化工企業(yè)火災(zāi)危險性分析及滅火救援策略[C]//中國消防協(xié)會學(xué)術(shù)工作委員會消防科技論文集（2023）：火災(zāi)風險評估技術(shù)，2023：36-38.

[2]尤里吐司·吐爾遜，艾斯哈爾·德木拉提.石油化工企業(yè)火災(zāi)危險性分析及滅火救援探討[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2023，43（13）：138-140.

[3]欒勝林.石油化工事故滅火救援處置能力建設(shè)策略[J].化工管理，2023（11）：77-79.