探讨石油化工重大危险源灭火救援问题论文
石化产业是化学工业的重要组成部分，囊括了从石油开采炼制到农药、化肥、橡胶助剂、合成材料加工等深度加工的各个环节，在国民经济的发展中有着重要作用，是我国经济的支柱产业之一。石油化工企业由于物料易燃易爆、剧毒腐蚀、工艺复杂、高温高压等特点，一旦发生火灾，危险性高，扑救困难，易造成人员伤亡和巨大财产损失，历来是消防部队灭火救援的难点。笔者针对陕西全省石化危险源调研情况，提出有关灭火救援的建议。
1 陕西石油化工基本情况
(1)石化单位概况。陕西省地处我国西北，煤炭和石化资源丰富，特别是陕北地区，油、气蕴量巨大。陕西省内石化行业有影响的单位约166家，其中较大的有中央直属企业中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司(简称“长庆油田”，石油总资源量85.88亿t，天然气总资源量10.7万亿m3)、省属企业陕西延长石油集团有限责任公司(简称“延长石油”，年产原油1089.73万t、加工原油1112.79万t、销售各类油品1051万t)等。中小石化产业主要为成品油的储存和销售，各地市都有石油库，县级单位以加油站为主。
(2)原油、成品油储存情况。原油储存形式有三种：采油企业选油站储存、原油集输站储存、制造企业定量储存。储存具有动态性，主要分布在延安、榆林、咸阳和西安市，其中存量最大的为咸阳市商业储备油库，储量达到70万m3，单罐储量达到10万m3。成品油储存在各地市都有不同形式的成品油库，储量在20000～240000m3之间，储量最大的为中油管道线输油气分公司咸阳输油站，储量达到240000m3。
2 存在的问题
(1)库区环境不利于灭火救援。绝大多数化工企业和危险品储存区都设有固定消防设施，但其使用的可靠性在火灾面前难以保证。一些石油库区消防通道少，仅有一条单向道路，不能形成环形通道，消防车只能从一个门进出，一旦受阻，灭火力量就难以到达。油库、液化气站、化工储存类场所防火堤设置不规范，质量标准不一。有的采用单砖单墙抹灰，厚度仅15cm，长时间明火条件下易垮塌而导致灾害扩大。2014年4月26日，延安炼油厂油罐发生火灾。当日凌晨，延安炼油厂轻质油储罐区4个储罐发生爆炸燃烧，陕西省消防总队先后调集5个支队、3个企业消防大队、85辆消防车及515名官兵，经过14h的战斗将大火扑灭。该库区建于20世纪90年代，石头堆砌而成的防火堤在长时间明火烧烤和水的浸泡下垮塌，造成油品溢流形成大面积流淌火。有的库区环境不利于灭火救援，如中石油安康分公司油库设置在山丘顶上，进入库区只有一条上坡路和一个大门，防护措施就是单一的防火堤，如油罐着火后长时间燃烧一旦引起垮塌，大量油品泄漏会溢出防火堤，造成大面积流淌火，处于油库下方沿线的作战力量会被火吞噬，甚至影响山下周围居民的安全。同时还发现旧罐间距小、管线布局不科学、防火堤密封不严、泡沫泵房紧邻储罐区等现实问题，影响灭火救援行动。
(2)灭火剂储备量严重不足。目前，各单位用于扑救石油化工火灾的泡沫、干粉灭火剂储备量少，有的已经达到报废期限。一旦发生大火，只能靠远距离调度，错过初期火灾扑救的最佳时机。大部分油库、石化企业建设年代久，水池容量和供水管道口径相对较小，大多靠自备泵或自备井小流量补水，补水形式单一。根据以往灭火战斗经验，消防灭火实际用水量远远高出设计用水量，大部分油库消防用水储量不足，仅能维持短时间内固定设施灭火用水，很难满足24h恢复补水的要求，不能保证较高压力较大流量较长时间的冷却灭火用水量。水源是消防部队灭火作战的根本，没有可靠充足的水源作保障，灭火作战的难度无疑将大大增加。另外，处置泄漏的个人防护装备、石棉毯、沙袋等存量少，不足以应付大型火灾和泄漏事故处置需要。
(3)辖区消防力量相对薄弱。整体来看，陕西全省除延安、榆林、西安等市外，其余地市针对石油化工灾害事故处置的现役消防和企业专职消防力量还是比较薄弱。一是石化企业专职消防队配备率低，仅有的专(兼)职消防队大多仅配备一辆消防车，队员多为兼职且年龄老化，装备落后，业务不精，力量薄弱。二是特别是大型石化企业，高度20m以上的油罐和化工装置随处可见，常规水枪的射程远远不够，必须配备30m以上的灭火喷射器具和特种器材，但实际是辖区现役消防队扑救石油化工火灾所需的移动水炮、泡沫炮及高喷车、多剂联用高喷车、防化洗消车、化学事故抢险救援车、大流量远射程重型水罐(泡沫)消防车以及化学抢险、侦检、堵漏、救生器材等特种装备配备较少，能提供大流量远程供水系统缺乏(目前全省仅西安市消防支队配有1套)，灾害发生后不能第一时间有效控制灾情扩大。大多数支队除车辆自身携带泡沫外，库存泡沫和干粉量不足20t，无法满足油罐油类火灾扑救需要。
(4)灭火救援准备工作不足。一是灭火救援预案实用性不强。石化企业单位内部预案仅列举简单的事故处置程序，实用性不强;辖区消防部队预案设置简单，战术措施单一，修订不及时，缺乏大灾情多部门联动措施，针对性不强。二是容易忽视对特殊理化性质、消防处置难度大的典型石化灾害事故的调研。2013年6月1日，位于商洛市商州区的延长石油氟化硅产业园区200m3 氟化氢发生泄漏事故，消防部队共出动3个中队7台车70余官兵，经过7个多小时连续奋战，疏散厂区和邻近村庄2 000余人，彻底排除险情。氟化氢(HF)为无色液体或气体，熔点-83.7℃，沸点19.5℃，相对水密度1.15，相对空气密度为1.27，剧毒、腐蚀性和极强刺激性，能与各种物质发生化学反应，堵漏困难，残液容易造成二次环境污染。该起事故的发生引起消防部队对典型石化灾害高度重视，同时也暴露了部分中队对辖区重大危险源单位情况不熟、底数不清的事实，制定的救援方案没有实战性和可操作性，缺乏针对性的训练和实地演练。三是演练实战性不强。实战化演练开展少，针对性的训练缺乏，灭火救援准备不足，一旦发生火灾，势必束手无策。四是技战术研究不够。近年来，陕西省高层建筑、地下建筑等重大危险源单位典型火灾案例相对较少，缺乏对石化火灾技战术的研究，器材装备性能测试不够，对如何组织远程供液、如何精准有效泡沫覆盖缺乏研究，没有形成有效的作战力量编成。
3 火灾危险性
(1)爆炸危险性大。化工企业爆炸类型有三种情况：一是物理性爆炸。化工生产的压力设备、容器及配管系统，由于韧变、脆变、蠕变和疲劳、腐蚀所引起，或在火场热传递的作用下，产生物理性爆炸。二是化学性爆炸。许多气、液、固相的化学危险物品，在一定条件下会发生化学性爆炸，同时引起燃烧。三是混合爆炸。物理性和化学性连锁式爆炸往往交织发生在大型化工企业的装置群火灾中，破坏力较大。
(2)燃烧状态复杂。一是容易形成立体燃烧，多层厂房的气体扩散、液体流散火引起建筑厂房火灾，以及露天、半露天的高大装置设备的爆炸燃烧等，均能引起立体形式的燃烧。二是容易形成大面积燃烧，化工企业火灾发展蔓延速度快，加上化工企业占地面积大，建筑、设备毗连，生产连续性强，极易造成大面积火灾。油罐区大面积火灾常伴随油罐的爆炸，油品的沸溢、喷溅、流淌;大型液化石油气储罐破裂，气体向外扩散，扩散面积越大，形成火灾的面积也就越大;一般多发生在大型化工企业的露天、半露天装置区，由于燃烧时发生连锁反应而造成大面积火灾。
(3)燃烧速度快，易造成人员伤亡。化工企业一般都连片设立，燃烧的物质多为危险化学品，其燃烧速度相当快，一旦发生火灾，容易造成人员伤亡、装备损失和设备损毁。2001-2015年上半年间，全国共发生有影响的石化类火灾27起，其中有10起发生在输卸油操作中，7起发生在正常操作工艺情况下，有4起火灾发生在检修过程中。如：2005年11月13日，吉林石化公司双苯厂苯胺车间发生爆炸火灾，造成当班的6名工人中5人死亡、1人失踪，60多人不同程度受伤。泄漏的有毒物料造成吉林市消防支队14名官兵和吉化公司消防支队5人轻度中毒，还造成苯胺装置及3个储罐报废，车间及辅助设施严重损毁。
(4)易复燃和复爆。灭火后的油罐、容器、设备的壁温过高，若不继续进行冷却，会引起油品、物料复燃;灭火后，燃烧区内的压力设备仍然持续升温升压而造成复爆;可燃气体、易燃可燃液体，在灭火后未切断气源、液源的情况下，继续扩散、流淌，遇到火源而发生复爆、复燃。
4 相关对策
4.1 提高化工类场所设施防护能力
一是甲、乙、丙类液体储罐或储罐区要尽量布置在地势较低的地带，当受条件限制不得不布置在地势较高的地带时，需采取加强防火堤或另外增设防护墙等可靠的防护措施。液化石油气储罐区要尽量远离居住区、工业企业和建有剧场、电影院、体育馆、学校、医院等重要公共建筑的区域，单独布置在通风良好的区域，尽量不要布置在低洼地带。二是加强消防车道规划。石化企业必须设置标准的环形车道，并保证至少2个出入口。要充分考虑消防水源的来源和补水要求。甲、乙类气、液储罐应设置快速自动控制阀门，增设事故备用储罐，在泄漏事故发生时能够及时倒出。化工企业设置消防队站应明确装备器材配备，配备必要的水炮、泡沫炮和高喷车等。三是储罐区的防火堤应满足堤内有效体积不小于罐区最大储罐的容积(浮顶罐发生爆炸的概率较低，取最大罐一半体积)，且应设置为钢筋混凝土结构，确保牢固结实可靠。液化石油气罐区设置防护墙，高度不应小于1.0m，储罐距防护墙的距离，卧式储罐按其长度的一半，球形储罐按其直径的一半考虑为宜。
4.2 加强灭火剂储备工作
(1)泡沫灭火剂。相对来说，泡沫灭火剂在扑救油类火灾中应用较为广泛，泡沫液的储备量太大易造成浪费，太小满足不了大型火灾基本要求。在实战中，油罐火灾由于受各种因素的影响，无法在短时间内扑灭，往往需要几小时或十几个小时，甚至几天几夜。如3000m3 的固定顶油罐着火，灭火物资准备按4h以上预计比较符合灭火救援实际。可以归纳为两点：一是多个储罐区并存的情况下，按照火灾延续时间确定泡沫液的储存量较为科学合理，应按照最大区域最大罐计算灭火剂用量;二是储罐区单一且罐容较小时，泡沫液储备以30min常备量来储存符合现实，但单罐容量大、罐区总容量较大时，则应该按照灭火延续时间计算比较合理。根据供泡沫液量计算公式：Q =6%×燃烧面积×泡沫供给强度×供泡沫时间÷6.25;直径不超过20m的油罐，其冷却、灭火供水(泡沫)延续时间按4h计，直径超过20m的固定顶罐和直径大于20m 浮盘用易熔材料制作的内浮顶罐，其冷却、灭火供水(泡沫)延续时间按6h计。此油罐灭火泡沫液用量计算方法，仅作为消防部队和石化企业灭火剂储备参考。
(2)干粉灭火剂。主要用于扑救易燃液体、可燃气体和电气设备火灾，也可与氟蛋白泡沫或“轻水”泡沫联用，扑救大面积的油类火灾。但干粉灭火剂扑救易燃液体火灾费用高，同时，扑救时必须在充分冷却情况下进行，否则易发生复燃，起不到灭火作用。干粉常备量不应小于计算量的2倍。例如，某一桶装油品库房为50m2，桶装汽油泄漏后着火使用干粉枪灭火，按一次性灭火时间为30s计，该场所计算量为Q=60Aqt=60×50×0.35×0.5=525kg，其干粉常备量为525×2=1 050kg。
(3)正确选用灭火药剂。灭火剂使用不当，不仅会损耗物资，还将贻误战机，造成火势扩大。要根据不同的燃烧对象科学选用灭火药剂，油罐火灾应以泡沫扑救为主，适当联用干粉压制火势。对化工火灾产生的各种有毒气体，除应采取通风驱散措施外，还可将中和剂掺入水中，利用喷雾水枪边灭火边中和有毒气体。不同的有毒气体使用不同的中和剂，如氨气用水中和，氯气用消石灰溶液、苏打等碱性溶液及硫代硫酸钠等中和，氯化氢气体用水、苏打等碱性溶液中和，硫化氢、溴甲烷、一氧化碳等用苏打等碱性溶液中和。
4.3 加强专勤消防车辆配备
一是辖区消防部队要针对石化火灾特点重点配备高喷车、多剂联用车、防化洗消车、化学事故抢险救援车，大流量(不小于160L/s)、远射程(不小于120m)重型水罐(泡沫)消防车，大流量拖车消防炮和远程供水系统及化学抢险、侦检、堵漏、救生器材等特种装备，提高专勤类消防车配备比例。二是加大对石化企业专职队的指导力度，严格车辆配备标准，提高初战控火能力。三是加大专业救援队建设力度，组建石化专业救援队，构建人员精炼、装备优良的专业攻坚力量体系，担负石化灾害事故的专业处置。四是加强实战化训练，完善石油化工模拟训练设施，开展真火真烟的实战化训练，加大官兵在高温、浓烟、有毒、爆炸、倒塌等恶劣环境下的作战训练及心理适应训练，提高部队实战能力。五是加强石化灾害的战法研究，加大器材装备的测试和熟悉，特别是针对干粉泡沫联用消防车、泡沫消防车等不同喷射状态的切换、喷射器具性能等开展系列测试，熟练掌握装备操作及性能，加强力量编成和调派，提高遂行作战能力。
4.4 做好灭火战斗准备
一是制定科学的灭火救援预案。针对石油化工火灾灾害类型，合理估算灭火力量，建立模块化力量编成。在灭火方面，要考虑可利用泡沫数量能否保持不间断供应，能否坚持到跨市增援力量到达;在冷却方面，不但要考虑着火罐的冷却，还要考虑1.5倍距离范围内邻近罐的冷却，如固定设施满足不了，如何使用移动装备远程供水，使用消防车接力、运水或其他方式供水需要消防车的数量是多少，如何保证供水不间断;在力量估算方面，要考虑高度超过17m的油罐不能用水枪冷却的战术要求，还要考虑高喷车、车载炮、移动炮、固定炮等装备数量;在灭火战斗时间来看，直径超过20m的油罐要考虑6h以上时间内灭火力量是否充足。二是要合理应用灭火战术。抢救和疏散人员是灭火的首要任务。尤其是对油库处在高位、居民区在低位的，首战力量的主要任务就是人员疏散，一旦油罐有爆炸流淌的迹象，要撤离处于库区下方的所有灭火力量。油罐火灾扑救的重点是冷却，保证灭火剂不间断是基本要求，集中力量是核心，灭火后的冷却降温是防止复燃的唯一手段。生产装置火灾，关阀断料是实现快速灭火的关键，工艺处置(倒罐)是成功扑救火灾的重要方面;可以充分利用厂房建筑和化工生产配置上的固定、半固定1211、干粉、氮气、蒸气、烟雾等灭火装置灭火，如自动系统损坏时，可以使用手动装置打开灭火装置灭火。有半固定灭火装置的，可将到达火场的相应消防车与设备上的半固定装置接合器组合灭火。三是加强联合演练。完善与地方单位的应急联动机制，定期组织石化企业、社会联动单位和消防部队开展联合演练，做好三方的预案衔接和协调配合，确保发生大型灾害事故能“拉得出、冲得上、打得赢”。
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