重大危化品事故應急救援裝備建設研究

陳 碩,孫志剛,李德武

(1.中國石化安全監管局，北京 1007282.中華人民共和國應急管理部，北京 100054)

當前國內危化品行業安全形勢嚴峻，防范化解危化品火災爆炸等重大安全風險任務艱巨。近年來發生的多起危化品火災爆炸事故均造成重大人員傷亡和經濟損失，2010年遼寧大連“7·16”火災爆炸事故，造成2人死亡、2人受傷，直接經濟損失超過2.2億元[1]；2015年天津“8·12”火災爆炸事故，造成165人遇難、8人失蹤、798人住院治療，直接經濟損失68.66億元[2]；2019年江蘇響水“3·21”化工廠爆炸事故，造成78人死亡。特別是大型石化儲罐火災由于致害成因多、經濟損失高、影響范圍廣、撲救難度大，傳統應急救援裝備難以滿足實戰需求，已列入應急管理部消防救援局重點攻關項目[3]。

針對重大危化品火災等事故，加強救援裝備建設，全面提升應急救援能力，具有重要的現實意義。“十二五”以來，我國依托國有優勢企業和相關單位建設了包括危化品應急救援隊伍在內的85支國家級應急救援隊伍，累計投入110多億元用于配置應急救援裝備建設，有效提升了安全生產應急救援隊伍戰斗力。

1 重大危化品事故應急救援裝備需求

隨著經濟社會的快速發展，石化企業的大型化、集約化發展趨勢明顯，危化品在生產、運輸、儲存、銷售等各環節的火災危險性和撲救難度隨之增大。與此同時，各類新媒體的快速傳播和“以人為本”等理念的深入人心，使得公眾對于危化品事故的容忍度不斷降低。社會發展新時期的多重變化，要求專職應急救援隊伍充分利用先進技術裝備，確保應急救援全過程科學高效、安全環保。

1.1 儲罐大型化帶來挑戰

據不完全統計，我國已建成超過5 000×104m3的商儲(國儲)原油基地，大部分采用10×104m3儲罐，罐區集中成片布局，客觀存在火災爆炸風險，而目前國內外罕見成功撲救10×104m3儲罐(直徑約82 m)全液面火災成功案例。另外，15×104m3的原油儲罐、5 000 m3的液化氣儲罐等更大型的儲罐逐步出現，LNG儲罐(可達20×104m3規模)、地下洞庫等新型儲存設施陸續投用，能否成功完成大型油罐火災撲救，已經成為衡量危化品應急救援隊伍能力的重要指標。

1.2 危化品企業集約化、園區化帶來挑戰

進入新世紀以來，我國已投產和在建的單系列1 000×104t/a以上規模煉廠超過10個，其中多數還配套建有100×104t/a以上規模的乙烯、芳烴裝置，普遍具有單套裝置規模大、裝置布局集約緊湊等顯著特點，加上裝置的“熱聯合”、儲罐的氣相聯通等新型設計，在火災爆炸事故時容易導致連環火災、人員被困等次生、衍生事故。其他小型危化品企業也多實現園區化管理，2019年江蘇響水“3·21”化工廠爆炸事故時，在1.2平方公里的爆炸區域中心集中了16個化工企業和1個污水處理廠[4]。

1.3 對救援人員自身安全的重視程度更高

近年來多起危化品事故均有救援人員傷亡的慘痛教訓，2010年遼寧大連“7·16”火災爆炸事故，1名消防戰士犧牲、1名受重傷[1]；特別是2015年天津“8·12”火災爆炸事故，參與救援人員115人遇難或失蹤(包括公安現役消防人員24人、天津港消防人員80人、公安民警11人)[2]。血的教訓警醒我們，務必嚴格踐行“以人為本、科學救援”理念，最大程度降低救援人員自身安全風險。

1.4 對救援過程的環保要求更加突出

2005年吉林“11·13”胺苯車間火災爆炸后，由于現場缺乏大型事故應急池，大量硝基苯等介質隨消防廢水外流，造成嚴重的水體污染次生事故，類似事故絕不允許再次發生。近年來的多起危化品火災事故救援過程中，當地環境保護部門均全程對事故現場周邊實施空氣質量監測，并專門安排人員在重要河流、水源地附近進行蹲守，嚴防環境污染事件。

1.5 社會輿論關注等外部因素影響

2005年英國倫敦邦斯菲爾德油庫火災，持續燃燒超過60 h，先后燒毀20個油罐，現場救援人員采用的控制燃燒做法一直是業界的焦點討論話題[5]。當前，社會輿論對于危化品安全生產高度敏感，加上微博、微信等自媒體蓬勃發展，危化品事故發生后往往進入“現場直播”狀態，強大的社會輿論壓力對于快速滅火提出了更高要求。

2 應急救援裝備建設重點方向

危化品事故應急救援裝備建設應以問題導向，精準對焦事故案例，積極應用“高精尖”救援裝備產品，為提升隊伍實戰效能提供強有力的科技支撐[6]。根據國家安全生產應急救援能力建設統一部署，中國石化等大型央企在國家級危化品應急救援基地建設中的相關探索實踐，可供借鑒參考。

2.1 大型火場總攻滅火的救援重器

瞄準10×104m3儲罐全液面火災等大型火場撲救難題，通過“遠程供水系統+大流量拖車炮(重型泡沫消防車)”組合形式(見圖1)，能夠為總攻滅火提供可靠裝備。

目前國產遠程供水系統通常包含1～2臺增壓泵車，2～3臺水帶敷設車，具備雙干線3 000 m以上遠程供水能力，出口流量≥400 L/s，末端壓力≥0.4 MPa(圖2)。大流量帶泵組炮車通常自身配置泵組動力源，可實現水和泡沫兩用，出口流量≥400 L/s，射程≥120 m。

此外，部分廠家已研發400 L/s超重型泡沫消防車，射程≥150 m，在大流量供水系統、泡沫液輸轉裝置配合下，可以超大流量對火場實現重炮壓制。

2.2 替代消防員的現代人工智能產品

消防員直接暴露在高溫濃煙、有毒有害等環境是救援過程的最大安全風險，通過消防機器人、無人機等現代人工智能產品，代替開展現場滅火、冷卻、偵檢、排煙等救援工作，能夠有效保護救援人員自身安全。目前國產消防機器人的主流產品多采用履帶式底盤，能夠實現無線遙控距離≥200 m，具有噴淋冷卻、防傾覆等自保功能，可根據需要搭配滅火、排煙、偵撿等相應裝備。部分企業還針對大型油罐、裝置火災以及油田井噴，開發出可無線遙控的舉高消防車、破拆機器人等裝備，能翻越罐區圍堰進行滅火；部分產品還具備防爆性能，能夠進入可燃氣體超標環境作業。充分發揮無線遙控裝備抵近火點(泄漏源)、高效精準的特點，與外圍消防車輛配合，可構建完整的消防救援系統。

圖1 “遠程供水系統+大流量拖車炮(重型泡沫消防車)”典型組合示意

圖2 國產典型遠程供水系統示意

2.3 復合功能的新型消防裝備

a)針對干粉系滅火劑的滅火速度快，而水系滅火劑的火場降溫及抗復燃效果好等特點，原公安部滅火救援重點實驗室與相關單位研發了三相射流滅火技術。該技術以消防車為載體，可將水、冷氣溶膠(超細干粉)、抗復燃混合液(水基泡沫)三種滅火劑進行有機組合，以混合射流的形式進行滅火，并輔以25 m、36 m等不同等級的升降臂，在滅火劑用量、控火和滅火時間等方面均有明顯優勢[7]。目前三相射流所用超細干粉等滅火劑單價較高，下一步需組織技術攻關，有效降低成本。

b)針對常規伸縮臂舉高消防車跨障礙滅火能力不強，臂架末端遠離著火點，消防炮噴射的射流末端呈雨滴狀，易汽化、滅火效果差等問題，北京市消防總隊組織相關單位，利用混凝土泵車多節折疊臂在工作幅度、動作靈活性和跨障礙能力等方面優勢，研發了大跨度舉高消防車(圖3)。面對油罐、管廊、裝置框架等常見的石油化工火災現場，常規消防車往往無法近距離接近火點，通過大跨度舉高消防車，臂架跨越外圍障礙物，可遠程操控消防炮對準著火點由上而下精準滅火。該車型最早在2015年6月北京市某木材廠火災救援中投入實戰立下戰功[8]。目前國內已有多個廠家實現量產，形成作業高度50 m、60 m等多個系列產品，多為水、泡沫兩用，可實現水泵流量≥10 000 L/min，水炮流量≥4 800 L/min，載液量≥3 t。

圖3 大跨度舉高消防車

2.4 事故現場偵檢裝備

危化品事故現場偵檢的主要任務是對事故現場環境進行連續、穩定檢測，以確定有毒、有害、易燃、易爆等危險介質的種類、擴散情況、濃度分布及周圍環境受污染的范圍界限[9]。利用拉曼檢測儀、氣象色譜儀、紅外熱像儀、雷達生命探測儀和化學危險品和工業毒氣智能偵檢系統等偵檢裝備，可對事故現場的氣液固等種類不明介質進行定性和定量分析，為現場人員救護、事故搶險提供技術保障。通常采用便攜式的智能偵檢箱形式，箱體內置一體化車充接口，并將現場危化品檢測信息進行集成處理，確保設備攜帶齊全、電量充足、檢測結果快速處置，以提升應急隊伍偵檢水平，滿足救援任務需求。

2.5 戰勤保障裝備

大型危化品事故救援多數耗時長、泡沫液用量大，需要有效解決空氣呼吸器充氣慢、泡沫液供給不及時的問題，為“滅大火、打惡仗”提供強有力的保障。移動供氣消防車通常儲備6.8 L氣瓶≥50具、9 L氣瓶≥20具，車載空氣壓縮機可同時充裝氣瓶數量≥8個，還可選裝供氣盤管為遠距離的救援人員呼吸保障系統提供不間斷供氣，或作為救生氣墊、沖鋒舟等救援工具的供氣源，見圖4。

圖4 供氣消防車

泡沫原液補給可通過專門的泡沫液補給車或撬裝實現，泡沫液補給車載液量≥20 t，供液泵流量≥30 L/s、揚程≥120 m。此外，救援人員的個體防護裝備也應重點考慮。

2.6 其他綜合應急救援裝備

危化品事故救援現場災情復雜，需要配置多種綜合應急救援裝備，實現通訊指揮、洗消、發電、照明、破拆、牽引、吊裝、堵漏等功能。其中，用于大型事故救援的通訊指揮車應同時具備4G、衛星通訊功能，可將單兵設備、車載云臺等實時采集的現場語音、圖像信息進行無線遠傳，并可通過視頻會議系統與遠端的應急指揮中心進行應急會商。

化學洗消車應配置性能可靠的洗消站、移動洗消設備和殘液回收泵、轉收罐等器材，確保高效完成人員、救援設備及現場環境的洗消工作。

3 配套能力建設

3.1 建設應急指揮系統

危化品應急指揮系統，以企業現有工業電視監控系統、視頻會議系統、實時數據庫為支撐，實現應急值守、實時監控、融合通訊、地理信息、應急資源等功能，可完成火災事故熱輻射、泄漏事故擴散影響范圍、爆炸事故涉及范圍、泡沫液需求等計算，能夠滿足突發事件的接處警、資源調度、音視頻通訊會商、輔助決策等需求，如圖5所示。

圖5 典型衛星通信指揮車的通訊拓撲圖

3.2 做好裝備運行操作與維護保養

現代應急救援裝備的自動化、信息化、智能化程度不斷提升，對于日常運行操作與維護保養工作提出更高要求。應急救援隊伍必須落實日常管理職責，定期做好裝備維護保養，確保裝備處于完好備用狀態。同時，認真開展裝備運行操作培訓，對于遠程供水系統、無人機、機器人和三相射流消防車等技術含量高、操作復雜的裝備，應相對固定操作人員，定期組織實操，確保人與裝備的有效結合。

3.3 科學制定應急預案并定期演練

科學的救援預案才能讓救援裝備發揮最佳性能，應急救援隊伍必須全面摸清轄區范圍內危險部位，編制切實有效的應急預案[10]。同時，可依托中國石化青島安工院開發的桌面推演和模擬災害演練系統，采用VR技術構建生產裝置、油品罐區三維場景，建立應急資源、車輛和裝備、事故特效等模型庫，依據預案設定的事故情景，進行滅火戰術編成、力量布置、戰術運用、在線消防計算與事故模擬、演練評價等數字化操作，定期開展消防桌面預案演練、協同推演及評估。

4 結語

重大危化品事故社會關注度高、救援難度大、安全風險大，亟需加強救援裝備建設。中國石化等央企以國家級危化品應急救援基地項目為依托，通過配置遠程供水系統、大流量拖車炮和三相射流、大跨度舉高消防車等“高精尖”裝備和配套能力建設，有效提升了應急救援隊伍實戰能力。

為了更科學高效的應對重大危化品事故，筆者還建議：

a)深入做好危化品事故救援戰例數據系統研究，通過結構化分析和大數據挖掘，為應急救援隊伍人員科學指揮提供輔助決策。

b)積極推進應急裝備產業發展，引導科研、生產等單位從救援實戰出發，把準攻關方向、攻克技術難題，產出更多救援利器。