大型?；b置火災事故消防裝備及撲救方法分析

1、大型危化裝置全表面火災事故 消防裝備配備及撲救方法分析中國安全生產(chǎn)科學研究院 王如軍一、背景及現(xiàn)狀二、滅火機理研究三、裝備配備四、撲救方案1 .背景2 .消防應急救援現(xiàn)狀3 .救援成本核算主要內(nèi)容、背景及現(xiàn)狀、背景及現(xiàn)狀1. 背景近年來，我國石化行業(yè)高速發(fā)展，隨著裝置大型化、產(chǎn)業(yè)集約化特點日益顯現(xiàn)，重特大事故時有發(fā)生。福建漳州騰龍芳烽火災其中專門用于對付大型石化全表面罐如何撲救的，我可以給大家看全世界撲救全表面罐的。首先可以知道這個最重要的任務大家知道這種大型管咱們這也很多，而且一發(fā)生危險性都非常大。、背景及現(xiàn)狀1.背景儲罐火災主要是由于儲罐內(nèi)物料泄漏或儲罐本身破裂導致。以外浮頂罐為例，浮頂受

2、損的原因如下:高蒸基壓儲料管姨中混入氣體浮噂水暴雨27%未知 16%支撐柱失效 19%浮盤破損 5%浮頂破損0%浮頂排水失效3% 儲料溢出到浮頂上過量注入儲料11%5%管線中有氣體浮頂沉沒浮頂破損、背景及現(xiàn)狀1.背景我國油噩火災計油油油油它原汽重柴其我國油罐火災原因分析火電擊燃它明靜雷自其原油罐占據(jù)40%，先轉趕過去的時候一定不是小伙在，大多數(shù)火災都是局部小火災，企業(yè)都是沒問題的。一、背景及現(xiàn)狀2. 消防應急救援現(xiàn)狀大多數(shù)儲罐火災都起始于局部小型火災，如密封圈起火。通過使用液上、液下泡沫注入系統(tǒng)，固定泡沫噴射裝置，罐頂噴淋裝置，以及手持泡沫槍或舉高噴射消防車進行撲救，足以控制、撲滅局部小型火災

3、。一、背景及現(xiàn)狀2.消防應急救援現(xiàn)狀當儲罐發(fā)生全表面火災時，有時會伴隨罐頂或罐壁塌陷、損毀，儲罐本身配置的消防裝置往往已經(jīng)失效;外部消防裝備的配備，射程和高程受到局限； 當前普遍采用的滅火方法是借助大量消防力量對事故及周邊區(qū)域進行冷卻和防護，限制火勢蔓延;等待事故儲罐中物料燃燒殆盡，宣告滅火成功。3. 救援成本核算傳統(tǒng)滅火過程持續(xù)時間很長，不僅給撲救工作的安全、消防物資和環(huán)境保護帶來沉重壓力，同時對儲罐內(nèi)物料的浪費也十分巨大。以十萬噸原油儲罐起火為例，即使不考慮沸溢事故帶來的風險，等待罐內(nèi)油品完全燒盡所需的成本如下：原油損失 （ 按 60 美元 / 桶計 ） ： 550 萬元人民幣 / 小時周

4、邊冷卻泡沫消耗： 180 萬元 / 小時，總計約 1 億元。儲罐價值：約 1800 萬元所有消耗總計約： 4.4 億元二、滅火機理研究1. 燃燒過程分析2. 滅火方案分析3. 后續(xù)處置1. 燃燒過程分析油品被引燃的條件：形成火三角，不是油品液體是液體會發(fā)的蒸汽和混合在可燃氣油品蒸汽與助燃劑（氧氣）的混合比例在其可燃區(qū)間，如果把可燃期間打破，不管用什么手段壓制住，或者蒸汽比例，或者氧氣比例破壞都可以?；旌险羝灰迹ɡ纂姟㈧o電、明火、電火花等，或達到足夠高的溫度）1燃燒過程分析儲罐內(nèi)的油品受火焰熱輻射蒸 發(fā)生來蒸汽逐漸與空氣混合。當混合蒸汽的濃度到達可燃區(qū) 間后，燃燒才得以進行。因此 火焰是浮在

5、油品上方燃燒的。油品接觸表面蒸汽過濃，無火焰蒸汽上升，開始接觸氧氣，不完全燃燒蒸汽繼續(xù)上升，與氧氣充分混合，完全燃燒傳統(tǒng)大罐油罐起火，都是小的多個消防車，分散多個小流量滅火，無法撲滅大罐火，大流量泡沫，集中覆蓋到油品表面，形成泡沫覆蓋層，組織油品和蒸汽接觸，所以這時候覆蓋層形成越快，火災就越快被撲滅，為了有效撲滅的哥哥國家規(guī)定標準都提出來了，比如說為什么上面是黑色的，燃燒不完全，我們將簡單的說如果滅火，整齊和混合比打破，也就是覆蓋隔離，為什么平時不好滅呢，傳統(tǒng)呢大關油罐起火，都是小的多個消防車，來環(huán)流，多家小流量滅火，無法有效撲滅大罐火。二、滅火機理研究1 燃燒過程分析儲罐燃燒面積巨大，不斷釋

6、放熱量，很難迅速全面降低整個儲罐和油品的溫度；持續(xù)燃燒釋放的熱量，會進一步加速油品蒸發(fā)，形成可燃蒸汽進行燃燒； 因此，滅火的最常用手段是打破油品蒸汽與空氣的混合比例，使其處于可燃區(qū)間之外;使用消防泡沫覆蓋油品表面，阻止其蒸發(fā)過程的持續(xù)進行，同時起到隔絕氧氣和冷卻作用，是針對大多數(shù)油品火災最有 效的滅火方式。傳統(tǒng)的通過幾輛消防車環(huán)繞噴射的滅火方式，即分散施加多個小流量水/泡沫的滅火方式，無法抵消油品持續(xù)燃燒釋放的熱量，因此無法撲滅大型儲罐全表面火火。、滅火機理研究越快。2 .滅火萬案分析因此應采取的方案是將大流量泡 沫集中覆蓋到油品表面，形成局 部泡沫覆蓋層，阻止油品蒸汽與 氧氣接觸，使火焰失去

7、繼續(xù)燃燒 的燃料。覆蓋層形成越快，火災被撲滅的二、滅火機理研究2.滅火方案分析泡沫使用原則為確定有效覆蓋罐頂表面所需的泡沫量，各國家行業(yè)協(xié)會、企業(yè)消防的泡沫滅火標準規(guī)定了儲罐發(fā)生全表面火時的泡沫施用標準。以美國NFPA為例：燒類類別泡沫施用強度4.2 L/min/m2一類（閃點 <37.8 ° C）:二類(37.8 ° C <閃點 <90° C):4.2 L/min/m26.7 L/min/m2三類（閃點>90° C）:儲罐直徑越大，單位面積單位時間泡沫投放過程中泡沫損耗就越多，因此投放量應隨儲罐尺寸增大。儲罐直徑NFPA和API

8、標準L/min/m2Bp公司消防標準L/min/m2歐盟標準(2009)L/min/m2威廉姆斯公司標準L/min/m2< 45m6.510.4 - 12.9106.545 - 60m6.510.4 - 12.9117.360 - 75m6.510.4 - 12.9128.275 - 90m6.510.4 - 12.912990 - 105m6.510.4 - 12.91210.2105 - 120m6.510.4 - 12.91212.3> 120m6.510.4 - 12.91212.9泡沫施用時間> 65 min65 min90 min65 min (+60%H：余)二

9、、滅火機理研究2.滅火方案分析日本消防廳2005年的消防炮流量標準經(jīng)換算后也與威廉姆斯公司的流量要求基本相同。撲滅 1萬的罐，泡沫每分鐘要答到1萬，如果答不到就不行。多少水多少泡沫都撲滅不了，如果 10萬的罐1分鐘之內(nèi)也就是5萬升。1小時之內(nèi)大 概4000噸水喝泡沫投放罐頂。油罐宜往FDMA Japan (2005)FDMA Japan (換算后)W川iams Footprint?（威廉姆斯專利技術）消防炮流量泡沫密度泡沫密度34 < 45m10,000-升/分6.5-升/分/米26.5-升/分/米245 < 60m20,000-升/分7.3-升/分/米27.3-升/分/米260

10、< 75m40,000-升/分8.2-升/分/米28.2-升/分/米275 < 90m50,000-升/分9.0-升/分/米29.0-升/分/米290 < 100m60,000-升/分10.2-升/分/米210.2-升/分/米2> 100m80,000-升/分<12.9-升/分/米2<12.9-升/分/米2泡沫應用時間120分鐘65 min （+60腕余）、滅火機理研究2. 滅火方案分析 泡沫在高溫下不能長期存在，會分解變性，反而可能對滅火起負面影響。1 小時的，首先泡沫在長期在高溫狀態(tài)下會分解，分解成產(chǎn)物一些其他的有機物、另外一部分就變成水，水進入罐體會產(chǎn)

11、生沸溢的現(xiàn)象。、滅火機理研究、滅火機理研究2. 滅火方案分析30-65分鐘之內(nèi)將火撲滅）因此為防止泡沫失效，應根據(jù)撲救物質的特性限定滅火時間（國際先進水平一般控制在 若假定滅火時間為 65分鐘，則可根據(jù)前文給由的表格計算由所需準備的最低消防水和泡沫原液總量。此處以威廉姆斯公司標準為例進行計算，具體如下表所示。不同的罐需要的泡沫規(guī)定，一萬的罐需要17噸。勝利雅閣火災1萬的罐15分鐘就滅了，按照全表面要求和配送，不考慮這種低頻率的聚災情況。二、滅火機理研究不同儲罐全表面火對泡沫的需求量（不計冗余量）儲罐容小直徑（mD上表面積（m2）泡沫施用密度L/min/m3泡沫液流量（L/s ）消防水總需求量3

12、%包沫需求總量（L/t ）6%泡沫需求總量（L）1萬立儲罐307076.5772998959/8.959179192萬立儲罐4012576.513653115928/15.93318563萬立儲4616626.518070221065/2142129罐5萬立儲罐6028277.3344134240248/408049710萬立儲罐8050269754294188216/88.217643215萬立儲罐98754310.212825001150029/150300059考慮到滅火后要持續(xù)加載泡沫 60分鐘，所以以上泡沫用量要乘以1倍儲罐直徑越大，所需單位時間單位面積的泡沫流量就越多，所需泡沫總量

13、就越大。65 分鐘內(nèi)有效完成撲救，所需泡沫、消防水的總量將大大增加。因此，大型儲罐全表面火撲救前，應首先集中當前所有消防物資（水、泡沫） ，計算物資總量是否滿足撲救需求；若不滿足則需調集足夠物資，避免無意義的投入帶來的資源浪費。、滅火機理研究2.滅火方案分析氧氣吸入窗口大型儲罐在無風條件下燃燒時，氧氣由四周沿罐壁上方被吸入，因此火焰靠近罐壁周邊處為負壓；廢氣自 罐頂排由，火焰頂部為正壓。舉例：如果今日屋里起火，窗戶都關著，外面來多少車往里面打火，打不進去，滅不了。氧氣吸入窗口二、滅火機理研究2.滅火方案分析氧氣吸入窗口有風條件下，上風位置罐壁處為負壓，氧氣由此被吸入；自中心偏后風向交置處于正壓

14、,氣體向上排由。若泡沫由燃燒儲罐的正壓處入射，其揚升作用會使泡沫被吹飛飄散，木易于凝聚成柱，損耗極大。首先要找到吸氧窗口，才能使泡沫不容易被分散。1、滅火機理研究2.滅火方案分析射程炮從這個位置打進去，其他兩個地方?jīng)]有用由吸氧窗 率最高因此，泡沫液應由燃燒儲罐 的上風向處，瞄準火焰吸入 窗口，即沿罐壁上表面處由 負壓吸氧位置切入火場，使 損耗達到最小。二、滅火機理研究2.滅火方案分析氧氣吸入窗口范圍（俯視圖）在有風情況下，吸氧窗口一般位于儲罐上風向由罐壁向儲罐中心延伸的一片區(qū)域，如右圖所示因此泡沫入射也應由此位置射入。二、滅火機理研究、滅火機理研究2.滅火方案分析全表面覆蓋（足跡理論）足跡理論

15、是美國威廉姆斯火災和危險物質控制公司從700余次火災的成功撲救經(jīng)驗中總結生的一套大型儲罐全表面火災撲救理論，并申請了專利。有效利用泡沫流動足跡可以快速形成儲罐表面火場分割和全面覆蓋， 同時有效避免泡沫浪費。不同的消防裝備形成的足跡是各不相同的，明確裝備性能并合理配置是成功撲滅儲罐火的前提。當泡沫蓋上去的時候，泡沫一閃一閃的時候，那么根據(jù)API 的標準，我的泡沫有效的流動是 30 米，而 NFPI 是不到30 米，威廉姆斯研究也就是 20 幾米，泡沫打出去的時候會漂移。漂移要控制 25 米以外失效了。那么每一門炮也就是足跡覆蓋理論，我用的小泡沫流量就是一個小點，打上去就沉了，永遠都沒有用。每一個

16、不同口徑，你的炮所形成的足72 米高噴車流量就是80 ，一萬的罐7 臺高噴不如一門炮。因為沒有從吸氧窗打進去。、滅火機理研究2.滅火方案分析全表面覆蓋（足跡理論）由吸氧窗切入的泡沫的落點形 成橢圓形印記；但由于較大 的初始的動能及熱輻射效應會繼續(xù)在液面上方繼續(xù)向前漂移一定距離（約 30米）；隨著泡沫持續(xù)的投放，泡沫液會沿箭頭所指方式流動，直至覆蓋整個儲罐；若儲罐 直徑很大，則可能存在泡沫無法覆蓋的死 角，需其它消防裝備配合滅火。虛線這個地方的火不急于滅，這個地方的火最后踩 滅因為是一個死角。目前理論 10萬的罐泡沫投入進去會翻滾，實際上從 1%標量變成25%因為要蒸發(fā),蒸發(fā)時間，要求腳步啊，不

17、能上前后投放的大于30米，會看見作戰(zhàn)方案5萬的罐配一臺375的消防炮，肯定沒問題,所有漂移沒有超過 30米。例子都是成功案例，3臺125的也可以勉強,、滅火機理研究2.滅火方案分析足跡理論2000 GPM6000 GPM6000 GPM10000 GPMJ2000 GPM右圖為不同流量消防炮形成的瞬時落點的尺寸，流量越大，落點尺寸就越大。以8000GpM(500L/S)的消防炮為例，其落點尺寸約為40X20米2,泡沫陸后會繼續(xù)向前漂移約 30米距離，因此應合理選擇泡沫落點，避免浪費 不足。同時，不同尺寸儲罐對泡沫的流量也有不同要求，下文會進一步述。、滅火機理研究直徑64米儲罐1|10m3 bi

18、n23m:汨用375L/&消防炮最大泡沫漂移距離26米。2.滅火方案分析足跡理論應用 以5萬立儲罐為例，當消防裝備一臺 375L/S消防炮時，具泡沫落點的覆蓋面如右圖所最遠端距離罐壁約為 10米小于30米漂移距離，能夠有效覆蓋整個儲罐表面，因可以適用本儲罐消防。375L/s消防蝴遠端距離罐壁125L/s消防炮圖所示最125L/S消防炮、滅火機理研2.滅火方案分析足跡理論應用同樣是5萬立儲罐，當消125L/S消防炮時，具泡沫落點的覆蓋面直徑76米儲罐I18m-14m36int91m14m直徑64米儲罐76m125L/s消防炮26 米小于 30 米漂移距離，因此仍然能夠有效覆蓋整個儲罐表面

19、，可以適用本儲罐滅火。125L/S消防炮13ml面，因此可以適用本儲罐消防。2.滅火方案分析足跡理論應用以直徑76米儲罐（約8萬立）為例，消防裝備僅有一臺配備兩臺125L/S消防炮方可達標。其泡沫落點的30米漂移距離，能夠有效覆蓋375L/S消防炮已經(jīng)不能滿足滅火對泡沫流量需求，因此應額外76米直徑儲罐 覆蓋面如右圖所示，最遠端距離罐壁小于2. 滅火方案分析足跡理論應用同樣是直徑76 米儲罐（約 8 萬立） ，若消防裝備僅有125L/s 消防炮共 5 臺，其流量總和可以滿足滅火對泡沫流量需求；然而，由于泡沫落點遠端距離罐壁大于 30 米漂移距離，無法有效形成全表面覆蓋，因此該消防裝備不能適用本

20、儲罐的消防。3. 滅火方案分析綜前所述，滅火過程應符合如下原則：短時間內(nèi)，將大流量、完全覆蓋起火表面的泡沫集中投放到罐頂，并保持泡沫持續(xù)輸送強度。若泡沫投放能力不足，將會延長完全覆蓋起火表面的時間，有可能導致前期投放的泡沫失效，進一步延長完全覆蓋所需時間。4. 后續(xù)處理火勢被完全壓制后，應繼續(xù)向罐體施用冗余泡沫，降低罐體和油品溫度，防止復燃發(fā)生。具體冷卻原則見第四章節(jié)三、裝備配備1配備原則2.配備方案三、裝備配備1.配備原則低于所需最低用量的消防泡沫投放強度無法有效進行撲救。如右圖所示，幾輛消防車的小流量噴射能力不能滿足該儲罐對消防泡沫流量的需求，因此無法撲滅該儲罐火災三、裝備配備日本奧儲罐案例，受地形和道路限制，消防力量無法完全展開；同時道路發(fā)生嚴重擁堵， 一旦發(fā)生沸溢或油品泄漏事故, 相關人員和車輛無法迅速撤離。三、裝備配備1.配備原則隨著儲罐罐容的增大: 儲罐的高度增加，要求的射高大；儲罐直徑增加，要求的射程遠；儲罐產(chǎn)生的熱輻射