原油火災(zāi)煙霧中有害氣體檢測與防范對策

■ 李強(qiáng) 中國石油化工股份有限公司西北油田分公司油田治安消防中心

原油是指開采出來后未經(jīng)提煉過的石油類物質(zhì)，也叫“黑色金子”，包含多種可燃烴類組成成分，常呈現(xiàn)暗綠色或黑褐色的黏稠液態(tài)，在特定物理環(huán)境下，也可保持半固態(tài)存在形式。原油中含有大量的釩、磷、氮、氧、硫等金屬與非金屬元素，可直接溶于多種有機(jī)型溶劑，但極難溶于水，隨外界物理?xiàng)l件的改變，可能與水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成乳狀液類物質(zhì)[1]。按照密度范圍的不同，可將石油分為重質(zhì)原油、中質(zhì)原油、輕質(zhì)原油三類，但無論哪一種原油類物質(zhì)燃燒，都會對環(huán)境及人體呼吸系統(tǒng)造成極為嚴(yán)重的影響。

一、原油火煙霧中的氣體成分判定

原油火煙霧的產(chǎn)生過程大多為原油類物質(zhì)的非充分燃燒，由于外界溫度較高，這種物化反應(yīng)可直接作為一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等有害氣體的熱載體，加快其與人體組織細(xì)胞的實(shí)際反應(yīng)速度[2]。

一般情況下，水蒸氣及二氧化碳在原油火煙霧中所占的物理比重相對較大，約為煙氣總量的90%—95%；另外，氮氧化物、碳化物、碳?xì)浠衔铩⒁谎趸嫉葰鈶B(tài)微粒物質(zhì)總量約為煙氣的5%—10%。這樣的混合氣體在燃燒作用下，會快速與周圍空氣融合，并傳播到更遠(yuǎn)的空間區(qū)域中，不僅危害人類與動物的生存健康，也會對自然環(huán)境造成嚴(yán)重污染[3]。

二、有毒有害氣體檢測

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18883-2019對原油火煙霧中有害氣體濃度的限定范圍，選取0.02—0.31mg/m3等多個濃度梯度的混合煙氣作為實(shí)驗(yàn)氣體，具體濃度參數(shù)如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)氣體濃度（單位：mg/m3）

原油火煙霧氣體傳感器由金屬電極、傳感器兩部分共同組成，其中金屬電極由高純度鋁板裁制而成，其尺寸水平基本保持為8.2cm×8.2cm，厚度約為0.4mm。具體制備過程如下：

（一）先將高純度的鋁制薄片放置在丙酮與乙醇的混合溶液中，經(jīng)過一段時間的超聲清洗后，再在其中滴入高氯酸混合溶液，進(jìn)行約10min 的物理拋光作用。

（二）將清洗拋光后的鋁制薄片放置在0.35mol/L 的草酸混合溶液中，利用直流陽極氧化方法對其處理1h，撈出后放入鉻酸與磷酸混合溶液中，在恒溫50℃的條件下，去除鋁制薄片表面的氧化膜。完成去除后，再次放入5%的磷酸溶液中進(jìn)行擴(kuò)孔處理。

（三）通入流量比為1:2 的乙炔氣體和氫氣，約10min 后，將鋁制薄片取出。

（四）為避免突發(fā)性事件的出現(xiàn)，應(yīng)多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，并挑選出數(shù)值結(jié)果相對較為接近的實(shí)驗(yàn)組別作為參考對象，完成實(shí)驗(yàn)后，對所獲得物理數(shù)值進(jìn)行平均值求取處理，從而得到真實(shí)的原油火煙霧中有害氣體成分的檢測結(jié)果。

三、有害氣體的防范對策

（一）加強(qiáng)消防員防護(hù)裝備建設(shè)

原油火煙霧中的一氧化碳含量越高，其對人體的危害作用也就越明顯[4]，一氧化碳濃度在13%—75% 時能引起爆炸。因此加強(qiáng)消防員個人防護(hù)裝備建設(shè)是預(yù)防有害氣體造成人身傷害的主要手段，如正壓式空氣呼吸器，該裝備在使用時間上具有明顯優(yōu)勢，是空氣呼吸器使用時長的2 倍以上；該氧氣呼吸器中內(nèi)置一個冰盒，可以起到一個降溫和冷卻的作用，從而保護(hù)人身安全。同時擔(dān)任特勤任務(wù)的消防隊(duì)還應(yīng)配備移動供氣源、強(qiáng)制送風(fēng)呼吸器等用于消防員呼吸保護(hù)類裝備[5]。

（二）加強(qiáng)防范煙氣模擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

模擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練是心理訓(xùn)練最有效的形式。有條件的消防訓(xùn)練基地內(nèi)都配備有煙熱訓(xùn)練室，模擬出火場中煙氣高溫、黑暗、毒性等特征，設(shè)置相應(yīng)的訓(xùn)練內(nèi)容。利用模擬火災(zāi)逃生煙熱訓(xùn)練系統(tǒng)，可提高消防員在高溫、黑暗、密閉、煙霧、噪聲、狹隘空間等惡劣條件下的體能承受力、心理適應(yīng)能力，同時消防員通過模擬訓(xùn)練可克服火災(zāi)煙氣帶來的恐懼感，提高心理素質(zhì)與應(yīng)對處置能力。

（三）加強(qiáng)防排煙理論學(xué)習(xí)與技能培訓(xùn)

加強(qiáng)消防人員學(xué)習(xí)火災(zāi)煙氣理化性質(zhì)、掌握有害氣體危害性質(zhì)的理論知識培訓(xùn)，為處置過程中制定應(yīng)對措施，提高防范意識奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。同時要加強(qiáng)火場排煙技能培訓(xùn)，熟練掌握火場中排煙方式的技術(shù)要領(lǐng)，同時使用噴霧水流、移動排煙機(jī)、排煙消防車、排煙降塵裝備等排煙技能也需要掌握和培訓(xùn)。

（四）建筑上應(yīng)設(shè)置防排煙設(shè)施

建筑防排煙設(shè)計首先要對國家和地方各種防火標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等內(nèi)容有全面準(zhǔn)確的理解和掌握。但是目前石油化工行業(yè)執(zhí)行的GB50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（2018 版）中并沒有對石化廠區(qū)內(nèi)建筑物的防排煙進(jìn)行說明。但修訂后的規(guī)范指出石油化工企業(yè)中，生產(chǎn)和儲存、運(yùn)輸具有不同特點(diǎn)和性質(zhì)的物料，必須采用不同的滅火手段和不同的滅火藥劑。設(shè)置消防設(shè)施時，既要設(shè)置大型消防設(shè)備，又要配備撲滅初期火災(zāi)用的小型滅火器材。崗位操作人員使用的小型滅火器及滅火蒸汽快速接頭，在撲救初起火災(zāi)上起著十分重要的作用，具有便于操作人員掌握、靈活機(jī)動、及時撲救的特點(diǎn)。當(dāng)裝置的設(shè)備、建筑物區(qū)占地面積在10000—20000m2時，為了防止可能發(fā)生的火災(zāi)造成的大面積重大損失，應(yīng)加強(qiáng)消防設(shè)施的設(shè)置，如增設(shè)消防水炮、設(shè)置高架水炮、水噴霧系統(tǒng)、配備高噴車、加強(qiáng)火災(zāi)自動報警和可燃?xì)怏w探測報警系統(tǒng)設(shè)置等。對我們的消防工作提供了可靠的依據(jù)。

四、結(jié)語

石油化工事故現(xiàn)場往往伴隨著各類危險化學(xué)品泄露、燃燒、爆炸危害和有毒有害、腐蝕性物質(zhì)等對環(huán)境造成的災(zāi)害衍生產(chǎn)物，為合理保護(hù)大氣環(huán)境，控制有害氣體對人體造成的影響作用，在應(yīng)急處置過程中應(yīng)加強(qiáng)對環(huán)境的保護(hù)，控制災(zāi)害等級和事故范圍，滅火救援行動結(jié)束后要對消防射水、泡沫等進(jìn)行處理，對參與處置的人員、車輛及器材裝備進(jìn)行洗消，盡可能降低對天氣、土壤、水體的污染，嚴(yán)防發(fā)生環(huán)境污染的次生災(zāi)害事故。應(yīng)合理監(jiān)督原油類物質(zhì)的燃燒行為，并在煙霧排放之前對其進(jìn)行合理的檢測與排查，利用相關(guān)物化手段，去除其中的氮、碳、硫等有毒有害的物理元素，還人們一個更加安全與舒適的大氣生存環(huán)境。