沿江沿海外浮頂儲罐火災防控研究

張智

摘要：油品儲罐是收發和儲存原油、汽油、煤油、柴油、噴氣燃油、溶劑油、潤滑油和重油等整裝、散裝可燃液體的設備，類型多樣，數量龐大，儲存介質復雜，火災危險性較高。通過對浙江省3個地市多家具有典型代表性的石油化工生產、儲存類企業的系統調研發現，這些大型石油化工企業對油品儲罐從規劃設計、設防理念、安全管理和滅火救援應急準備上存在較大差異，各類罐區的火災風險性也不盡相同，這為我們滅火救援工作帶來了更大的挑戰。本文將主要對沿海沿江地區外浮頂儲罐類型分析、火災危險性分析、火災防控要點幾個方面的滅火救援情況進行探討。

關鍵詞：外浮頂儲罐類型;火災危險性;事故類型

一、沿江沿海大型石油化工生產、儲存企業外浮頂罐區概述

（一）外浮頂儲罐的類型及特點

此次調研對象為浙江3個地市的多家較為典型的大型石油化工企業，其中含石油國儲庫，石油商儲庫，化工企業，化工園區，液化石油氣儲備庫。這些企業的油品儲罐主要分為外浮頂儲罐、內浮頂儲罐、固定頂儲罐及液化烴儲罐四類。下面，我們主要就外浮頂儲罐進行介紹。

1.外浮頂儲罐類型

外浮頂儲罐是指頂蓋漂浮在液面上的儲罐，一般用于儲存原油。目前國內單個儲罐最大容量已達15萬立方米。常見的浮盤形式主要有金屬單盤式、金屬雙盤式兩種。通過此次調研發現，國儲庫內的外浮頂儲罐一般采用金屬雙盤式浮盤，其優點是浮力大、排水效果好，安全性較高;商儲庫、民企為節約成本，一般采用金屬單盤式浮盤，安全性相對較低?；馂某跗跁霈F密封圈局部點式或圈形帶式燃燒，處置不當會出現卡盤、沉盤、沸溢、噴濺，導致全液面火災。

2.外浮頂儲罐特點

外浮頂儲罐是常壓儲罐，正常儲存時原油緊貼浮盤，原油液面隨鋼制浮艙式浮船上下升降，罐壁與浮盤之間密封圈有油氣揮發，火災初期會出現密封圈點式局部或圈形帶式燃燒，處置不當會出現卡盤、沉盤、沸溢、噴濺，導致全液面儲罐火災。因此其設防與處置理念是立足于初期密封圈火災，可登罐進行滅火。如若處置不當，原油的蓄熱能力較強，則極易出現沸溢、噴濺。

（二）外浮頂油品儲罐區的兩種儲存形式

1.原油國儲庫

此類庫區主要為外浮頂儲罐，儲存國家戰略儲備油，各儲罐基本處于滿液位儲存狀態，為防止原油長期靜置分層，儲罐一般4-5年倒一次油，10年對油品進行更換，以保證油品質量，此類罐區罐組形式較為單一，管理較為規范，安全性較高。

2.原油商儲庫

此類庫區主要為外浮頂儲罐，儲存日常商用原油，作為各化工企業或者油商臨時儲備原油使用，罐區裝卸油料頻繁，部分民企為滿足顧客存取油品整存整取需求，會進行違規操作，將外浮頂儲罐浮盤沉底，導致罐內形成油氣空間，容易導致爆炸起火。

（三）外浮頂油品儲罐區的主要消防設施

1.管網、噴淋系統

水管網系統有低壓、高壓、穩高壓和臨時穩高壓等系統，目前石化企業的水管網系統一般為消防穩高壓系統。消防穩高壓系統是指消防給水管網中平時由穩壓設施保持系統中最不利點的水壓以滿足滅火時的需要，系統中設有消防泵的消防給水系統。在滅火時，由壓力聯動裝置啟動消防泵，使管網中最不利點的水壓和流量達到滅火的要求。固定、半固定噴淋系統沿罐壁設置，其主要作用是罐區發生火災后，啟動固定水噴淋系統對著火罐進行冷卻降溫。

2.固定、半固定泡沫滅火系統

固定泡沫滅火系統由固定的泡沫消防水泵、泡沫比例混合器（裝置）、泡沫產生器（或噴頭）和管道等組成。半固定泡沫滅火系統由固定的泡沫產生器與部分連接管道，泡沫消防車或機動消防泵，用水帶連接組成。固定泡沫滅火系統又分為罐壁式泡沫滅火系統和浮盤邊緣式泡沫滅火系統兩種。

3.氮氣、空氣主動防御系統

（1）氮氣主動防御系統：利用可燃氣體探測器，監測在一、二次密封防蒸發膜之間存在的可燃氣體濃度。在達到設定的報警值時，先后作出黃色警報和氮氣充入的反饋信息處理，降低可燃氣體濃度，待達到安全設定值時，氮氣閥關閉。其原理與內浮頂罐的氮封系統相似，通過向封閉空間內注入氮氣，以達到稀釋、惰化可燃氣體的目的，從而起到保護效果。

（2）空氣主動防御系統：其原理與氮氣主動防御系統相似，通過向一、二次密封空間內持續注入空氣，以稀釋密閉空間內的可燃氣體濃度來確保罐體安全。其運行成本相比氮氣主動防御系統低，但若在化工廠區內充裝的壓縮空氣可能含有一定量的硫，當長期充入一、二次密封空間時，可能加快罐壁與硫形成硫化亞鐵，遇充入空氣中的氧氣氧化放熱，發生自燃，因此安全性相比氮氣主動防御系統較低。

二、外浮頂儲罐危險性分析

（一）危險性具體表現

1.標準與不標準的對比

（1）泡沫產生器的問題：外浮頂儲罐固定泡沫滅火系統分為：罐壁式泡沫滅火系統和浮盤邊緣式泡沫泡沫滅火系統兩種。罐壁式泡沫滅火系統是指泡沫滅火系統安裝在罐壁。固定或者半固定泡沫系統啟動時，泡沫混合液經泡沫產生器產生泡沫，泡沫經導流罩沿內罐壁流入環形泡沫堰板后，流動覆蓋進行滅火。需要指出的是，罐壁式應選擇橫式泡沫產生器，橫式泡沫產生器應安裝在外罐壁下沿35到40厘米處。本次多地調研，泡沫產生器的位置絕大部分安裝高于外罐壁。此外，底部導流罩應呈梯形，有利于泡沫的沿內罐壁導流。此次調研，發現絕大多數單位泡沫導流罩梯形面積過小，安裝不合理的問題。浮盤邊緣式泡沫滅火系統是泡沫產生器安裝在浮盤上，泡沫混合液經浮盤下部升降式泡沫軟管分配至各個泡沫產生器，產生泡沫后流入泡沫堰板內進行滅火。經實地在部分單位調研，部分外浮頂儲罐罐頂浮盤邊緣式泡沫滅火系統導流管設置沒有擋板，容易形成泡沫覆蓋盲區，導致不完全閉合，引起儲罐復燃，影響滅火作戰行動的安全。該系統泡沫產生器設置在浮盤邊緣，若在火災初期（5分鐘內）不能及時啟動，泡沫產生器將吸入高溫煙氣，影響發泡效果，屬于外浮頂儲罐不推薦使用類型。部分泡沫產生器橫管反向預留接口，若連接水帶管槍出泡沫會影響另一端泡沫產生器因壓力不足導致發泡效果不佳。

（2）消防冷卻噴淋盤管管路設計：在調研期間發現，部分單位外浮頂儲罐外部冷卻噴淋管路缺失，在加固圈部分沒有冷卻盤管，泡沫擋板外未設二次導流槽遇風力6級以上天氣，泡沫無法正確流入泡沫擋板內滅火;

（3）外浮頂儲罐罐頂測量平臺二分水器的設置及位置：罐頂分水器設置位置錯誤，僅設置一至兩個出水口，切開關閥門為螺旋式等固定消防設置，設置不合理的情況在沿海沿江一帶國儲、商儲罐區均有出現。一旦發生極端情況一是泡沫發生器受管壁火焰烘烤，泡沫液溫度上升，泡沫發生器不產生泡沫;二是罐頂分水器應根據登罐作業需要設置三分水器，便于兩支進攻泡沫槍和一支保護泡沫槍同時作業，位置設置應在登頂平臺外側1.3米高，且開關應采用球閥開關，便于消防員快速切換延伸水帶，同時，利于戰時上下方信號指引。

2.消防等級低：本次調研，國儲庫消防安全管理水平及固定消防設施設置比較齊全，例如罐區分片式泡沫消防站的設立比較科學，儲罐密封圈設光柵光纖感溫火災報警系統。商儲庫消防設計存在照搬照抄國外設計的普遍情況，部分固定消防設施缺失或者不符合設計要求。企業專職消防力量在裝備配備（大功率重型泡沫消防車），滅火藥劑儲備，化工編隊組成及人員日常訓練方面，要針對最大、最不利、最危險的災情，加強針對性訓練。

3.罐組總超量：新的石油化工防火設計規范要求：外浮頂鼓勵10萬，限制15萬（5萬以上必須雙盤）。本次調研發現，大多數企業存在單個罐體超過設計規范的問題。一方面，由于沿海地區，地域緊張，企業為降低生產成本，節約用地，追求利益最大化，都是超量設計加大罐容積，節省用地（港灣式）。另一方面，由于國內部分設計單位套用國外設計規范，按照企業產能要求，反向設計存儲罐或者中間罐的單罐容積，造成了罐組超量情況的出現。

（二）存在的典型問題

1.設計缺陷

（1）監控系統不能實現遠程控制。

（2）罐組泡沫消防站設施不完善，缺乏定期檢修。

（3）油品儲罐罐前噴淋及泡沫分配管路沒有按照設計規范要求分層次分段獨立設置。國儲庫外浮頂罐體設置了上、中、下三道固定消防水噴淋系統，民企的外浮頂倉儲罐區儲罐設防等級低，僅在罐體上部或中上部設置固定消防水噴淋系統。

（4）針對化工企業的管線火災，現場關閥斷料沒有上下游的安全閥，無法有效的關閉截止閥。

（5）有的企業死板抄襲外國設計，比如，浮頂罐罐頂沒有設置避雷針，雷雨天氣無法登罐滅火等。

2.人的不規范行為

（1）調研中發現部分民營石油商儲庫工藝技術存在缺陷，外浮頂儲罐浮盤以下的油品，用油泵抽出交易，違反存儲安全規定，在油品交付時突破浮頂罐的設防底線，直接將液位降到安全液位以下，浮頂與液位之間形成易燃易爆油氣空間，存在重大安全隱患。

（2）主要指車輛裝備性能不符。一是水罐泡沫車流量較?。ā?0000L/MIN），不能實現長距離，大流量，遠射程，多功能的滅火效能。二是現有的高噴車舉升高度和跨度不夠，無法應對單體大的油罐火災，面對呼吸閥，管廊火，蒸餾塔高位火的滅火與冷卻。三是水罐泡沫車車載泡沫與水的罐容比不符合實戰要求，車載泡沫不能滿足一次進攻。四是企業隊泡沫消防車載泡沫，消防隊儲備泡沫的種類和型號不夠統一，影響泡沫滅火效能。

三、外浮頂儲罐事故類型及特點

（一）事故類型

1.雷擊

大型外浮頂儲罐常用于儲存原油，單個儲罐最大容量已達15萬立方米。外浮頂儲罐受到雷擊后，易引發密封圈火災，若處置不當，將導致災情擴大，威脅整個罐區，為滅火救援工作帶來較大困難。

2.自燃

由于原油中含硫成分較多，易腐蝕管道形成硫化亞鐵，硫化亞鐵則易受到氧化作用而自燃著火。

（二）事故特點

1.著火爆炸危險性大。石油庫油品儲罐的油品屬于有機物質，其燃燒性與油品的閃點和自燃點有關。儲存的輕質油品具有較強的揮發性，在較低的氣溫下就能揮發。隨著溫度的升高，油品蒸發速度加快。若油品灌裝超量，或儲罐呼吸閥，泄壓閥損壞，會引起儲罐爆炸。

2.火焰溫度高，輻射熱強油罐火災的輻射熱強度與發生火災的時間成正比。

3.重質油品儲罐燃燒易發生沸溢和噴濺。原油，渣油等重質油因燃燒過程中形成高溫熱層及其含有水分，著火燃燒時可能發生沸溢和噴濺。

4.泄漏油品流動擴散易形成大面積火災。汽油，柴油的黏度一般都很小，極易流動和滲透，且溫度升高，黏度降低，流動性和擴散性增強。

5.具有復燃和復爆性。

6.油品蒸汽具有一定的毒害性。油蒸汽經人口，鼻進入呼吸系統，使人體器官受害而產生急性和慢性中毒。

參考文獻：

中國石油化工集團公司.GB5160-2008石油化工企業設計防火規范[S].北京：中國計劃出版社，2009，（06）.

羅永強，楊國宏.石油化工事故滅火救援技術[M].北京：化學工業出版社，2017，（10）.