燃氣泄漏及火災(zāi)時的消防處置

天然氣泄漏及火災(zāi)時消防處置

成都專題培訓(xùn)

引言

一切燃氣引發(fā)的火災(zāi)與爆炸皆始于燃氣泄漏。燃氣泄漏本身只會帶來的財物和環(huán)境的損失以及人員窒息的潛在危險，而燃氣火災(zāi)與爆炸將給人員、財物和環(huán)境帶來難以接受的破壞。目前天然氣泄漏及發(fā)生火災(zāi)時的消防處置存在一些不合理、不科學(xué)甚至錯誤的技術(shù)手段和消防理念，本文將以天然氣泄漏以及火災(zāi)為研究對象，探討消防處置的有效性和科學(xué)性。引言

燃氣一旦泄漏，我們將努力追求四個目標：一是嚴格控制一切可能存在或產(chǎn)生的點火源，使泄漏的燃氣不發(fā)生火災(zāi)與爆炸，消防搶險不發(fā)生人身傷害；二是提高最小點火能量以及使爆炸極限范圍收窄，使其難以發(fā)生火災(zāi)與爆炸；三是降低燃氣泄漏強度或泄漏速率，掌控燃氣擴散范圍及方向，使得因火災(zāi)與爆炸造成的損失最小化；四是一旦發(fā)生火災(zāi)，控制火勢的發(fā)展，并采取安全有效的滅火方式。一、國家消防機構(gòu)的責任與義務(wù)

天然氣泄漏及火災(zāi)的消防處置是指公安機關(guān)消防機構(gòu)和燃氣經(jīng)營企業(yè)消防機構(gòu)單獨或聯(lián)合進行降低危險事故發(fā)生概率和減少人身傷害、財產(chǎn)和環(huán)境損失所采用的必要技術(shù)手段及方案。

《中華人民共和國消防法》第一條表述了立法目的：為了預(yù)防火災(zāi)和減少火災(zāi)危害，加強應(yīng)急救援工作，保護人身、財產(chǎn)安全，維護公共安全。第四十四條消防隊接到火警，必須立即趕赴火災(zāi)現(xiàn)場，救助遇險人員，排除險情，撲滅火災(zāi)一、國家消防機構(gòu)的責任與義務(wù)

第四十五條公安機關(guān)消防機構(gòu)統(tǒng)一組織和指揮火災(zāi)現(xiàn)場撲救，應(yīng)當優(yōu)先保障遇險人員的生命安全。火災(zāi)現(xiàn)場總指揮根據(jù)撲救火災(zāi)的需要，有權(quán)決定下列事項：（二）截斷電力、可燃氣體和可燃液體的輸送，限制用火用電；（三）劃定警戒區(qū)，實行局部交通管制；（六）調(diào)動供水、供電、供氣、通信、醫(yī)療救護、交通運輸、環(huán)境保護等有關(guān)單位協(xié)助滅火救援。一、國家消防機構(gòu)的責任與義務(wù)

從《中華人民共和國消防法》、《中華人民共和國消防法實施條例》以及《消防技術(shù)標準》和相關(guān)“管理規(guī)定”中可知，公安機關(guān)消防機構(gòu)的技術(shù)手段、消防器材和工作流程主要是針對撲滅火災(zāi)而制定，缺少針對燃氣泄漏的消防處置技術(shù)手段，若處置不當時不但不能削弱潛在的風險，反而有可能增加了現(xiàn)實危險性。二、目前天然氣泄漏時的消防處置現(xiàn)狀

1、氣態(tài)天然氣泄漏消防處置方式一旦天然氣設(shè)施受損發(fā)生大規(guī)模泄漏，目前公安消防機構(gòu)和燃氣經(jīng)營企業(yè)是采用對泄露點和已形成的易燃易爆氣團進行噴灑，通過水槍噴水來稀釋、驅(qū)散及吸收天然氣。然后由燃氣經(jīng)營企業(yè)關(guān)閉相關(guān)閥門，切斷天然氣供應(yīng)，逐步減少直至停止天然氣的外泄。同時設(shè)置警戒區(qū)，并指派專人進行安全監(jiān)護。警戒區(qū)內(nèi)嚴禁一切可能的點火源進入，嚴防火災(zāi)和爆炸事故發(fā)生。非防爆車輛、工具以及非工作人員嚴禁進入警戒區(qū)。二、目前天然氣泄漏時的消防處置現(xiàn)狀

和田一天然氣管道泄漏消防處置

二、目前天然氣泄漏時的消防處置現(xiàn)狀

2、液化天然氣（LNG）泄漏消防處置方式根據(jù)中國消防在線報道：新奧系、港華系等大型燃氣運營商與消防官兵聯(lián)合開展的LNG站消防應(yīng)急救援演練。消防人員均采用水槍對燃氣泄漏點（LNG儲罐根部閥發(fā)生泄漏）及周圍帶氣區(qū)進行噴射，驅(qū)散稀釋泄漏的燃氣等措施，很快泄漏得到控制。

二、目前天然氣泄漏時的消防處置現(xiàn)狀港華燃氣LNG站泄漏消防應(yīng)急救援演練

三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討1、氣態(tài)天然氣泄漏消防處置方式1）噴水是否可以稀釋、驅(qū)散天然氣水槍對燃氣泄漏點及周圍帶氣區(qū)進行噴射時，作為呈毫米級水滴狀的液相水對呈氣態(tài)狀分子的氣相天然氣的稀釋和驅(qū)散能力與效果微乎其微。局部的稀釋和驅(qū)散對小規(guī)模泄漏的漏點短時間有一定的積極作用。對于天然氣中高壓管線或儲存容器受損而泄漏事故，從泄漏到接警再抵達事故現(xiàn)場需要經(jīng)歷一段較長時間，此時環(huán)境中已經(jīng)形成較大體積的天然氣和空氣混合而成的易爆氣團。由于天然氣無色而透明，天然氣擴散邊界難以通過目測迅速框定，局部的稀釋和驅(qū)散對整個危險區(qū)域無積極意義，還可能因此威脅到抵近操作的消防人員人身安全。三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討

2）噴水是否可以吸收天然氣天然氣非常難以溶于水。常溫常壓下（103.36KPa、20℃時）溶解度約為0.0028%（質(zhì)量比），即一噸水中可以溶解甲烷約為28克。向天然氣噴水時，散射的水滴瞬間吸收天然氣能力應(yīng)遠小于在水中的飽和溶解度。從宏觀上來看，采用消防水槍噴水幾乎不吸收天然氣。故，天然氣泄漏時打算以水吸收天然氣是極不科學(xué)的方式。三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討臺灣高雄燃氣泄漏處置不當發(fā)生猛烈爆炸

三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討臺灣高雄燃氣泄漏處置不當發(fā)生猛烈爆炸

3）噴水是否可以降低天然氣發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險性（1）是否提高最小點火能量點火是著火在局部發(fā)生并向外部傳播而引發(fā)燃燒或爆炸的過程。最小點火能量，是指能引起一定濃度可燃物燃燒或爆炸所需要的最小能量。所以最小點火能量也是一個衡量可燃氣體、蒸氣、粉塵燃燒爆炸危險性的重要參數(shù)。對于釋放能量很小的撞擊摩擦火花、靜電火花，其能量是否大于最小點火能量，是判定其能否作為火源引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故的重要條件。適當提高最小點火能量，有利于降低發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險性。液相水氣化成為水蒸氣時吸收大量汽化潛熱而降低了環(huán)境溫度，同時也降低氧含量，最終導(dǎo)致最小點火能量提高。三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討

水蒸氣可使天然氣分子和氧分子隔離，在它們之間形成一層阻礙相互撞擊的有效屏障。這層屏障可以吸收天然氣分子和氧分子運動能量，使游離基消失，鏈鎖反應(yīng)中斷，抑制氧化、燃燒的持續(xù)性，大大降低點火成功率。提高最小點火能量的關(guān)鍵是水快速氣化成為水蒸氣融入泄漏點周邊環(huán)境中，而不是直接向泄漏點噴水或灑水。三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討

（2）是否消除搶險過程中的點火可能性通過以上分析可知，噴水不能從根本上起到防范泄漏天然氣燃燒或爆炸的作用，但也能起到防止搶險工具碰撞或跌落產(chǎn)生火花而意外點火。不利的是噴水或灑水過多會使得有些地面過于泥濘妨礙搶險工作進行。三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討（3）是否使爆炸極限范圍收窄倘若在天然氣與空氣的混合氣體中加入水蒸氣等“惰性氣體”（注1），可有效地降低燃燒速度，使爆炸極限范圍收窄。當惰性氣體的濃度增加到某一數(shù)值時，使爆炸上下限趨于一致，使混合氣體不發(fā)生爆炸。當氧分子沖擊惰性氣體時，活化分子失去活化能量，使反應(yīng)鍵中斷。若在某處已經(jīng)著火，則放出熱量被惰性氣體吸收，熱量不能積聚，火焰不能蔓延到可燃氣分子上去，可起到抑制作用。在一般情況下，爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，對其爆炸上限的影響比對爆炸下限的影響更為顯著。只有泄漏環(huán)境中加入大量的水蒸氣而不是噴水或灑水，才能使爆炸極限范圍有所收窄。三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討4）是否影響泄漏燃氣的擴散范圍目前我國主要城市的天然氣氣態(tài)密度為0.74～0.76kg/m3，小于空氣。在地面上泄漏后受到大氣夾帶進行被動擴散并得到稀釋，擴散過程中表現(xiàn)出上升的趨勢，適用于高斯擴散模型。影響泄漏擴散范圍的主要因素很多，與天然氣壓力、泄漏面積、地面風速、大氣穩(wěn)定度、風向等主要參數(shù)有關(guān)。風向決定泄漏氣體的擴散方向，風速決定泄漏氣體擴散速度。直接用水槍向泄漏點及周邊環(huán)境中噴灑出的水量與泄漏天然氣的體積比極小，對一般規(guī)模的天然氣泄漏擴散范圍的影響不大，只有對天然氣泄漏規(guī)模極小時，方可產(chǎn)生較有利的影響。三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討

2、液化天然氣（LNG）泄漏消防處置方式LNG儲罐或管道泄漏時，液體從漏點噴射而出，起初會發(fā)生猛烈沸騰蒸發(fā)，隨后蒸發(fā)率將迅速衰減至一個固定值，蒸氣沿地面形成一個層流，從環(huán)境中吸收熱量并逐漸上升和擴散，同時將周圍的空氣冷卻至露點以下，形成一個可見云團。1）是否可以用噴水方式來稀釋、驅(qū)散和吸收天然氣

“液化天然氣氣化站泄漏著火后，嚴禁用水滅火。在滅火的同時還應(yīng)對未著火的儲罐、設(shè)備和管道進行隔熱、降溫處理。”

三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討

當LNG泄漏或已著火時，嚴禁用水滅火或噴灑水，是因為當LNG與水接觸時，會發(fā)生快速相變現(xiàn)象。水與LNG之間有非常高的熱傳遞速率，LNG將激烈地沸騰并伴隨大的響聲并形成水霧，導(dǎo)致LNG蒸氣爆炸，有時也可稱之為冷爆炸。當LNG大規(guī)模泄漏時，采用水槍噴水方式來稀釋、驅(qū)散和吸收天然氣，是極其錯誤的消防處置手段和方式，必將導(dǎo)致災(zāi)難性的嚴重后果。三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討2）為何消防應(yīng)急救援演練LNG泄漏時經(jīng)常采用噴水方式（1）未設(shè)定真實的事故狀態(tài)目前消防應(yīng)急救援演練并沒有人為制造真實的LNG大規(guī)模泄漏實戰(zhàn)狀況，而是模擬泄漏，缺乏真實性和科學(xué)性。大多數(shù)是為了演練應(yīng)急預(yù)案流程，只為“看”不為“戰(zhàn)”，過多追求場面的恢宏氣勢和表演效果。（2）編制應(yīng)急預(yù)案時存在思維慣性這類LNG泄漏消防應(yīng)急救援演練只是錯誤地拷貝了常溫儲存液化石油氣（LPG）儲罐發(fā)生泄漏的消防應(yīng)急預(yù)案的處置辦法。完全忽略了常溫儲存的LPG與低溫儲存的LNG理化特性有著巨大的差異。三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討

3、防止天然氣泄漏對人體傷害的處置方式1）天然氣引起的窒息傷害實驗證明，救援人員如果吸入過量的天然氣會引起缺氧窒息。當空氣中天然氣的體積濃度高于50%時，氧氣的體積濃度將低于10.5%，將對人體會產(chǎn)生永久性傷害。如果吸入純天然氣幾十秒鐘，很快就會失去知覺，幾分鐘后便死亡。即使天然氣濃度不是很高，長時間吸入也可能發(fā)生緩慢窒息。三、天然氣泄漏時的消防處置方式優(yōu)劣性探討2）目前一般的處置方式在本省十幾家燃氣公司安評報告中，個人特種勞動保護用品均要求配備一定數(shù)量的自吸過濾式防毒面具，實地安全檢查中也發(fā)現(xiàn)了數(shù)量眾多的該類型防毒面具。以高效活性炭藥劑為載體的自吸過濾式防毒面具不能防范一氧化碳中毒，一氧化碳是燃氣燃燒惡化時煙氣中的主要有害成分，除非是針對吸收一氧化碳制作的防毒面具。自吸過濾式防毒面具不能在空氣中氧含量低于18%環(huán)境內(nèi)使用，即不能防范天然氣泄漏時引起的缺氧窒息傷害。四、天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)時的消防處置現(xiàn)狀1、目前氣態(tài)天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)時一些錯誤的處置方法根據(jù)報道，部分消防人員針對管道天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)時，采用高壓噴水車和移動水炮對著火點進行強制滅火。當燃燒的大火熄滅后，將會有大量的天然氣外泄。由于氣體在多維方向擴散能力極強，受風向影響很大，對災(zāi)難的控制十分不利。一旦失控，發(fā)生爆炸幾率極高，更加危險，破壞性更大。既然水不能稀釋和吸收天然氣，為何還頑固的采用此方法呢？推測應(yīng)該是受到氨氣泄漏處置流程的影響。氨氣具有毒性和燃燒、爆炸能力，與空氣形成的混合氣體爆炸極限范圍15.7%～27.4%，在常溫常壓下1體積水能溶解近500體積氨。氨氣一旦的溶于水稱為氨水，不再具有燃燒和爆炸能力，毒性也大大降低。當氨氣泄漏時，采用水來吸收不失為最佳選擇。四、天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)時的消防處置現(xiàn)狀2、液化天然氣（LNG）泄漏發(fā)生火災(zāi)時一般處置辦法目前沒有撲滅LNG新疆廣匯哈密分公司開展加氣站火災(zāi)應(yīng)急演練大規(guī)模火災(zāi)的報道，只有針對LNG大規(guī)?；馂?zāi)的消防演練報道，演練模擬LNG泄漏并發(fā)生火災(zāi)，處置方法與LNG泄漏類似，以水來滅火和驅(qū)散了泄漏的天然氣。四、天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)時的消防處置現(xiàn)狀1）較小規(guī)模LNG火災(zāi)撲滅當容器或管道裂口較小時，LNG發(fā)生泄漏后就會立即蒸發(fā)，在壓差作用下形成亞音速噴射到大氣中。如發(fā)生火災(zāi)，視同氣態(tài)天然氣著火，此刻若錯誤地采用水槍噴水滅火，或采用噴射泡沫滅火，若火焰熄滅而泄漏沒有制止，LNG蒸氣與空氣的混合物形成一個比空氣輕的“氣云”，爆炸危險性陡然而至。2）中等規(guī)模LNG火災(zāi)撲滅當容器或管道裂口中等時，LNG將以噴射流的方式噴灑到大氣中，若被點燃，則發(fā)生噴射火災(zāi)。此刻若采用水槍滅火，水與LNG之間有劇烈地熱交換，引發(fā)LNG強烈汽化，體積迅速膨脹，產(chǎn)生爆炸性效果，火勢難以控制，必將導(dǎo)致災(zāi)難性結(jié)果。四、天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)時的消防處置現(xiàn)狀3）大規(guī)模LNG火災(zāi)撲滅當容器或管道裂口很大時，LNG大量泄漏積聚并流向低洼處或圍堰內(nèi)形成液池，若延遲點燃或遠處點燃，則回燃至泄漏點將引起池火。池火是LNG火災(zāi)中最嚴重、最危險的類型，其熱輻射會對相當遠距離的人和設(shè)施造成損害。據(jù)國外相關(guān)模擬試驗，大規(guī)模LNG泄漏火災(zāi)的熱輻射會對周邊數(shù)以百米范圍內(nèi)的人員安全造成影響。這與火災(zāi)的燃燒范圍、火焰高度及破壞性與LNG泄漏量、泄漏率、周邊環(huán)境及氣候等情況有關(guān)?；馂?zāi)產(chǎn)生的熱量與LNG的超低溫交替，容易對LNG貯存、運輸裝備產(chǎn)生二次損害。當火災(zāi)產(chǎn)生的熱輻射強度足夠大時，可使周圍的物體燃燒或變形。此刻若采用水槍滅火，引發(fā)液池內(nèi)的LNG更加強烈汽化，發(fā)生爆炸性體積膨脹，將發(fā)生毀滅性的大災(zāi)難。五、天然氣泄漏時科學(xué)有效的消防處置方式

1、氣態(tài)天然氣泄漏消防處置方式科學(xué)性探討1）水快速霧化、氣化為水蒸氣融入環(huán)境的重要性泄漏出的天然氣被稀釋、提高最小點火能量以及使爆炸極限范圍收窄依賴于在天然氣與空氣形成的易燃易爆氣團中更多更迅速地加入惰性氣體。最容易獲得就是水蒸氣，其分子量、密度同甲烷十分接近，與天然氣主要成分甲烷更容易融合。同時水氣化成為水蒸氣時會吸收大量汽化潛熱而降低了環(huán)境溫度，也可降低搶險過程中的點火可能性。如何高效地發(fā)生水蒸氣成為天然氣泄漏消防處置的關(guān)鍵因素。五、天然氣泄漏時科學(xué)有效的消防處置方式

市場上常見的高壓氣流遠程引射噴霧器，水能夠被粉碎成僅為30微米細小霧粒，射程超過兩百米，覆蓋面積數(shù)萬平方米。水呈現(xiàn)如此細小霧粒，高速射出，在空氣中漂浮不易落地，其氣化為水蒸氣的能力很強。同時由于射速很高，驅(qū)散泄漏點及周邊環(huán)境中的天然氣能力較強。車載移動式高壓氣流遠程引射噴霧器被用來稀釋、驅(qū)散泄漏點及環(huán)境中的天然氣，可有效降低發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險性，是一個積極可行的方案選項。五、天然氣泄漏時科學(xué)有效的消防處置方式

車載移動式高壓氣流遠程引射噴霧器

五、天然氣泄漏時科學(xué)有效的消防處置方式2、液化天然氣（LNG）泄漏消防處置方式科學(xué)性探討

“當大量液化天然氣泄漏時，對泄漏出的液化天然氣可使用泡沫發(fā)生設(shè)備，對其表面覆蓋，使其與空氣隔離?！痹趦拗車O(shè)置圍堰或攔蓄區(qū)，是為了降低LNG發(fā)生泄漏時產(chǎn)生的危害。其作用在于限制泄漏形成的液池發(fā)生外流和進一步擴散。當LNG發(fā)生泄漏時，泄漏的低溫液體與周圍物體接觸，將會強烈地氣化成為低溫氣態(tài)天然氣，如果氣化率過快，體積過大，會向周邊快速擴散和蔓延，就有可能引起火災(zāi)或爆炸。為了減小這種危險性，必須降低其蒸發(fā)率。使用含水量較低的高膨脹率、低密度的發(fā)泡倍數(shù)為500倍的泡沫覆蓋隔絕泄漏的LNG是降低其氣化的有效手段。同時能夠?qū)π纬傻某练e云團起到一定抬升作用，降低地面可燃氣體濃度，從而降低了起火爆炸的可能性。五、天然氣泄漏時科學(xué)有效的消防處置方式3、防止天然氣泄漏對人體傷害的處置方式自吸過濾式防毒面具不能防范天然氣泄漏時引起的缺氧窒息傷害。天然氣泄漏時應(yīng)采用空氣呼吸器（又稱貯氣式防毒面具，有時也稱為消防面具）。它以鋼瓶中盛裝的壓縮空氣為氣源。空氣呼吸器供消防員或搶險救護人員在濃煙、毒氣、蒸汽或缺氧等各種環(huán)境下安全有效地進行滅火，搶險救災(zāi)和救護工作。工作時間一般為45~90分鐘。當專業(yè)消防員需要長時間佩戴呼吸器時，可選擇氧氣呼吸器（又稱隔絕式壓縮氧呼吸器），工作時間可長達60~240分鐘。燃氣經(jīng)營企業(yè)的搶險救護人員一般不配置氧氣呼吸器，使用空氣呼吸器即可滿足通常的搶險救護需要。六、天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)時科學(xué)有效的消防處置方式1、氣態(tài)天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)時一些正確的處置方法目前針對氣態(tài)天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)時處置辦法，絕大多數(shù)現(xiàn)場處理科學(xué)合理。主要遵循“當燃氣設(shè)施發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)采取切斷氣源或降低壓力等方法控制火勢。并應(yīng)防止產(chǎn)生負壓。”在燃氣設(shè)施火災(zāi)事故搶修中降低壓力控制火勢時，應(yīng)注意維持燃氣有一定正壓，如果快速關(guān)閉閥門，不僅會造成瞬間降壓，而且可能導(dǎo)致管道內(nèi)的天然氣回流，吸入空氣，造成次生災(zāi)害，增加其發(fā)生爆炸的危險性。所以，只能采取管道逐步降壓處理，當管道內(nèi)壓力達到微正壓（300Pa～800Pa）時，才能將火撲滅，燃氣公司相關(guān)技術(shù)人員隨后將對管道泄漏點進行清理堵漏。六、天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)時科學(xué)有效的消防處置方式2、液化天然氣（LNG）泄漏發(fā)生火災(zāi)時一般處置辦法“液化天然氣氣化站泄漏著火后，嚴禁用水滅火。在滅火的同時還應(yīng)對未著火的儲罐、設(shè)備和管道進行隔熱、降溫處理。”當需要對著火設(shè)施進行滅火時可采用干粉滅火系統(tǒng)，它是撲救高壓力、大流量天然氣火災(zāi)的最有效措施，對泄漏量較小的火災(zāi)，可用二氧化碳、鹵代烷進行撲救，滅火后應(yīng)立即切斷氣源，阻止氣體溢