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摘 要:随着石油需求的增长。我国石油产量逐年增加,石油储备不断加大,势必引起石油及其产品储存风险增大。本文通过对大型油罐区火灾特点和原因进行分析,提出大型储罐区消防安全措施,以供参考。
关键词:消防安全职称论文,期刊征稿,油罐区火灾,消防措施,消防冷却水系统,泡沫灭火系统
石油储罐区储存的物质主要是油品及液化气等可燃、易燃液体,可燃液体常温下遇到火源易起火燃烧,且具有流淌性,装盛可燃、易燃液体的容器、管道一旦发生泄漏,会产生可燃气体及易燃液体蒸汽,尤其是蒸汽压较高的可燃液体,在流淌过程中液体蒸发速度加快,不断地从液面散发可燃蒸汽,一旦接触火源,即使是极其微小的火花,都有引起燃烧爆炸的危险。因此在油罐区,尤其是在大型油罐区的设计中,在保证防火间距等满足现行有关规范规定的同时,消防设施的设计尤为重要。
一、油罐区火灾特点及原因
石油产品的火灾具有以下特点及原因:
1.着火速度快,火势凶猛。按一般规律,燃烧可分为初起阶段、发展阶段、猛烈阶段。而石油产品着火,分三个阶段,亦不明显,而且在极短的时间内,甚至在一瞬间,就形成了火海,其速度之快,火势之凶猛,是石化储罐火灾特点之一。由于石油产品易燃烧的特性,主要是以其闪点、燃点、自燃点来衡量的。一般石油产品的闪点与燃点相差约1―5℃;即使闪点在100℃以上的石油产品,其燃点比闪点仅高30℃。例如:汽油的闪点是-50℃―30℃,爆炸极限上限6.48,下限1.58,自燃点是415℃―530℃,一旦泄漏,迅速变为油蒸汽与空气混合,形成易燃、易爆气体。它被气流推动、扩散,其漂移距离一般在45.7左右,这时,哪怕是遇到闪电一样的火花,刹那间也会引起一场火灾,其火势就在整个油蒸汽范围内猛烈燃烧。所以,闪点越低的石油产品,其火灾危险性越大,燃烧速度越快,火势凶猛。
2.火焰高,辐射强。例如一个5000m³油罐燃烧时,若直径为11.5m时,其辐射热度平均值为1400大卡/平方米・小时;若直径为23m时,则为3000―4000大卡/平方米・小时。
3.烟雾大,毒气重。石油产品一旦着火,其烟雾和有毒气体,比其他物质高出34倍,特别是部分原料其本身就有毒性,如二氧化硫、硫化氢、一氧化碳、环氧乙烷等。如果火场中有这些有毒物料,其有毒气体会更浓。
4.爆炸危险性大,连锁反应快。石化储罐区一旦有易燃液体、气体泄漏,遇火星,即可闪燃或因超温超压引起爆炸,如果扑救措施不力。则易引起连锁反应,造成损失。
5.冲击波力大,破坏性强。石化储罐区生产装置一旦发生火灾爆炸事故,其冲击波在瞬间可摧毁设备和厂房。
6.受热膨胀快,流动范围广,扩散快。石油产品受热后体积膨胀快,同时蒸汽压力增强,若物料储存于密闭的容器中,就会造成容器的膨胀,甚至炸裂;一旦发生破裂,液体泄漏出,就会流动扩散;而液体流动扩散的强弱取决于油品本身的黏度,黏度低则流动扩散性强,会向四周流散,造成大面积燃烧。
7.容易蒸发,火灾难以控制。石油产品尤其是轻质油品具有易蒸发特性,比重越轻的油品其蒸发越快,闪点亦越低,火灾危险性越大。石油产品的蒸发有两种状态:静止蒸发是指在比较严密的容器内的油在空气不太流通情况下,液面发生的蒸发现象;流动蒸发是指油品在进行泵送或灌装时,油品或周围的空气处于流动情况下,或二者都处在流动情况下所发生的蒸发现象。石油产品的蒸发速度与温度、蒸发面积、液体表面空气流动速度、液面承受的压力、比重等因素有关;蒸发速度较快的油品,其蒸发油气在空气中的浓度易超过爆炸下限而形成爆炸性混合物,且其比重一般在1.59-4.00之间,往往在作业区空间、地面弥漫飘荡,在低洼处聚积不散,大大增加了火灾危险性。
8.容易沸腾突溢。储存重质油品的油罐着火后,由于辐射热作用、热波作用和水蒸气作用,有时会引起油品沸腾突溢,使燃烧的油品大量外溢,甚至从罐内猛烈喷出,扩大灾情。
9.容易产生静电。石油产品的电阻率一般在1012Ω・cm左右,当沿管道流动与管壁摩擦和在运输过程中因震荡与车、船管壁冲击,以及在装卸、灌装、泵送等作业过程中,都会产生静电且电位高达2-3万伏。静电的主要危害是静电放电;当静电放电产生的火花能量达到或大于油品蒸汽的最小点火能量时,会立刻引起燃烧或爆炸。
10.容易出现超稳、超压、超负荷引起容器破裂泄漏发生火灾爆炸事故。
综上所述,石油是易燃易爆液体,具有燃烧速度快、火势凶猛、辐射热强、沸腾喷溅、扩散蔓延快等特点,火灾危险性极大。为保证大型油罐及罐群的安全,必须提高大型油罐区的的消防设施设计。
二、消防系统的设计
1.消防给水系统
消防给水系统在可燃液体储罐区消防中的主要作用是对着火罐及邻近罐进行冷却。消防给水系统水源分三种:(1)外部给水管网;(2)天然水源;(3)自备消防水池。由于可燃液体贮罐区的火灾危险性大,涉及范围广,根据目前各工程的实际情况及消防主管部门的通常要求,消防水源一般采用自备消防水池贮水。按照《石油库设计规范》规定,单罐容量不小于5000m³或罐壁高度不小于17的油罐应设固定式消防冷却水系统。
2.泡沫消防系统
泡沫灭火剂按发泡倍数分类,可分为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫三类。可燃液体贮罐消防主要靠泡沫消防设施来完成,它的作用是利用空气泡沫漂浮在可燃液体的表面,切断可燃液体与空气的接触,从而达到灭火的目的,而消防冷却水则起辅助的冷却作用。空气泡沫消防设施对可燃液体贮罐能起到良好的灭火效果,且该系统设施简单、操作方便、投资和经常费用都比较低。目前的可燃液体贮罐区一般提倡采用空气泡沫消防系统。
泡沫消防系统分为固定式、半固定式和移动式。固定式系统安全可靠、操作方便、劳动强度低。对大中型可燃液体贮罐区来讲消防要求应该高一些,因此,应该采用固定式泡沫消防系统。
3.设计参数选用
可燃液体储罐区消防设计参数的选用应以《石油化工企业设计防火规范》 (GB50160-2008)及《泡沫灭火系统设计规范》(GB50151-2010)为依据,合理的选择消防冷却水和泡沫混合液设计供给强度。
4.消防设备及建构筑物形式
大中型可燃液体储罐区的消防水量及泡沫混合液流量一般都在100m³/h以上,储罐处的消防冷却水供水压力应不小于0.7MPa,一般为0.8~1.2MPa,泡沫混合液的供给压力为0.7~0.9MPa,根据流量和压力的要求,两种消防系统宜选用同类型泵即S型离心泵更为合理。
泡沫比例混合装置作用在于将泡沫储罐的泡沫液与泡沫消防泵的出水按一定比例混合,并由泡沫消防泵输送至储罐的泡沫发生器。泡沫比例混合方式有环泵式负压比例混合、侧线压力式比例混合和直接压力式比例混合。其中直接压力式比例混合方式流程简单、操作简便、性能可靠、投资和经常维护费用较低,一般宜采用这种流程。
可燃液体储罐区的消防冷却水泵和泡沫消防泵应采用自灌式进水。因此将消防水池及泵房建成半地下式,比较经济合理、操作方便。
5.消防管网及消防器材设置
可燃液体储罐区周围设置消防给水和泡沫混合液的环状管网,管网上设置地上式消火栓,间距不大于60m,保护半径120m。消防给水管网上设置消防水炮保护,额定水量为40L/s,具有直流和水雾两种喷射方式,主要为防火堤内储罐提供消防水冷却保护。环状管网上设置阀门,将管道分成若干独立管段,每段消火栓的数量不超过5个。当某个环节发生事故时,消防水管道其余环段仍能通过100%的消防用水量。在进入储罐区防火堤处每台储罐均应设置独立的消防冷却水管和泡沫混合液管及相应的控制阀,且各储罐的控制阀应设置在距罐壁15m以外。储罐阀组区附近设置手提式干粉(磷酸铵盐)灭火器,放在专用的灭火器箱内;并在防火堤内踏步旁设置推车式干粉(磷酸铵盐)灭火器,用于扑灭和控制初期火灾及小型火灾。
三、结束语
总之,对于油罐区的火灾,应遵守“以防为主,防消结合”的原则,从消除或控制着火源、防止形成可燃介质、阻止火灾蔓延三方面着手,加强安全防护,将会大大地减少火灾发生几率。
参考文献:
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[2]范继义.油库千例事故分析[M].北京:中国石化出版社,2005。
[3]石油库设计规范(GB50074-2002)[S].
[4]泡沫灭火系统设计规范(GB50151-2010)[S].
[5]石油化工企业设计防火规范(GB50160-2008)[S].