四川理工学院毕业设计（论文）
大型石油储罐区自动灭火系统设计
学 生：侯鹏飞 学 号：[1**********] 专 业：安全工程 班 级：安全工程2008.1 指导教师：勾红英
四川理工学院材料与化学工程学院
大型石油储罐区自动灭火系统设计
摘要
目录
前言
我国是一个石油消费和进口大国。目前我国以石油为主要原材料和燃料的工业部门, 其产值约占全国工业总产值的1/6。2003年我国已超过日本成为仅次于美国的世界第二大石油消费国, 石油对外依存度为34.6 %。在每桶原油一度接近150美元的2008年, 我国原油净进口量达到1.89 亿吨, 石油对外依存度超过了50%。随着我国石油对外依存度的提高, 石油安全问题已成为我国对外政治、外交的议题。
为了确保国家能源安全, 除了在国家层面上先后启动国家石油战略储备基地一期、二期、三期工程建设, 还推动两大石油公司兴建了多座商业石油储备库, 并在某些区域鼓励商业石油库的建设。具有产业聚集效应的石油战略储备库以及大型仓储型石油化工园区开发建设热潮在全国各地不断涌现,特别是在我国沿海地区, 以码头为依托, 建设了大量集储存、加工生产为一体的石油化工园区, 其中国家石油战略储备基地和商业石油储备库单罐容积最大已达15万立方米, 单个储备库规模达数百万立方米, 大型石油储存区域总容量已达千万立方米。如大连大孤山石油战略储备库, 规划有160 座10万立方大型浮顶油罐, 油品与其他液体化工产品的总储量达到了180万立方。由于单罐容积和储罐区规模的不断增大, 在众多大型油罐集中布局的条件下, 单个油罐的泄漏、火灾、爆炸事故, 极易造成区域内连锁性的灾难后果。
近十多年来, 我国石油储罐区火灾、爆炸事故总体呈上升趋势, 一些大型石油储备库和化工园区火灾、爆炸事故时有发生。如2008年8月7日仪征输油站16#l5万立方外浮顶原油罐遭受雷击密封圈起火,起火点达5处之多, 所幸火势得到有效控制并被熄灭, 未造成浮盘倾覆形成全液面火灾。2007年5月24日与6月24日我国某石油战略储备库47#储罐先后两次因雷击密封圈处发生火灾2010年3月5日, 其49#储罐又因雷击密封圈处发生火灾。
虽然大型石油储罐及库区发生大规模火灾的概率很低, 可一旦发生, 其造成的后果则往往是灾难性的。2010年1月7日中石油兰州石化公司316 罐区火灾爆炸事故, 导致周边10个储罐相继发生连环爆燃, 造成12 人伤亡。2010年7月16日大连大孤山中石油大连保税库防火堤外输油管线爆炸起火,造成大量原油泄漏, 形成近6万平方米的地面流淌火过火面积, 并引发油罐区的T103号原油罐大火,
油罐区作为石油及其产品的储存区域，担负着液态油品可可燃气体的收发储存任务。石油及其产品具有易燃易爆特性。贮罐区集中，占地面积大，油品储量大，发生火灾爆炸事故危害性大。尤其是近20 年来,油罐发展的明显趋势是大型化。随着油气储备量的增加,油罐的规模和数量也大幅度地增加。在已建和新建的油罐运行过程中,油罐由于受到人、物或环境等因素的影响或破坏而发生火灾爆炸事故的概率也相应地增大。大型化的油罐一旦发生火灾爆炸所造成的损失更是难以估计。因此,如何安全有效地管理和维修油罐,提高油罐的安全可靠性,已是当前安全管理工作所面临的一个重大课题。原油储运过程中,由于撞击、挤压、火焰、烘烤等原因，原油储罐有可能被击穿或破裂，发生渗漏，致使大量原油泄漏，甚至发生火灾、爆炸和人员中毒事故，造成重大人员伤亡和财产损失。因此，预防和控制原油储罐重大事故的发生，对于减少人员伤亡和财产损失、维护社会稳定，具有十分重要的意义。
1.1.1原油储运过程事故类型
随着科技的进步，原油开采、储运的规模越来越大。通过对原油储罐的定量风险评价，辨识危险因素，掌握原油储罐事故发生的规律，预测原油储罐各种奋不顾身发生的频率和后果，有利于采取有效的措施，最大限度地降低原油仿制的事故风险。对过去事故资料的分析表明，原油储罐发生频率高损失严重的事故类型主要是火灾事故、爆炸事故和毒气泄漏事故。
2.5原油的危险性分析
2.5.1易燃性
根据《常用危险化学品的分类及标志》（GB13690-92）和《石油化工企业设计防火规范》（GB56160-92（1998年局部修订）），原油属于中闪点易燃液体，甲B类火灾危险性物质。原油蒸汽与空气混合，易形成爆炸性混合物，遇氧化剂会引起燃烧爆炸。原油本身及其蒸汽有毒，有特殊的刺激性气味。主要组成物质为碳氢化合物及其衍生物，其中多种物质的闪点较低，而且闪点和燃点接近。固体状态下的原油不需很高的温度就会溶化、蒸发和分解。液体状态下的原油，一般在常温下就会蒸发，遇明火会燃烧。原油中的一些物质，在大气中，当闪点和燃点低于环境温度时，只要很低的点燃能量，便会起火燃烧。在一定的能量的作用下，可燃性原油会发生猛烈燃烧，一旦燃烧发生，就呈现出燃烧温度高、辐射热强的特点。 2.5.2易爆性
原油中各组分的爆炸浓度和爆炸温度的范围都很宽，因此爆炸的危险性很大，非凡且可燃扭打的点燃能量很小，点燃爆炸混合气体的能源，除明火外，接触散热设备的表面、飘过的炽热微粒、通过的高温气流、静电、放电等，均能引起爆燃或爆炸。 2.5.3易蒸发性
原油中含有液化烃，它的沸点很低，在常温下具有较大的蒸汽压，容易通过蒸发产生引起燃烧所需的最低限度的蒸发量，从而增大了火灾危险性。此外，液化烃的蒸汽压从740 kPa增加到了1760KPa，大大超出一般可燃液体的增长速度。蒸发逸散的原油蒸汽会向周围，特别是地表面扩散，也极易在储存处或作业场地的低洼处积聚，从而增加了火灾、爆炸的危险因素。一般地说，温度越高，蒸发越快，蒸发面积越大，蒸发量越大，液面承受的压力越小，蒸发越快，液体比重越小、沸点越低，蒸发越快。因此，密闭储存或处理作业，避免泄漏是十分必要的。
2.5.4易泄漏、扩散性
原油的装卸、储运作业都是在压力状态下进行的，在生产的过程中，容易发生泄漏事故。原油一旦泄漏，在环境温度下将由液相变为气相，体积急剧膨胀，并与空气混合，向周围扩散。 2.5.5易积聚性
在常温、常压条件下，原油中的伴生物质，如轻烃、闪蒸汽等，比重比空气重，因此一旦泄漏容易滞留在地表、水沟、下水道、电缆沟等低洼处，并贴着地面沿下风向扩散到远处，延绵为断，容易在预想不到的地方遇火引起大面积的爆炸或火灾事故。 2.5.6易产生静电的危险性
原油中伴生物质的电导率一般都较低，即电阻率较大，大多数都大于1012Ω〃cm ,为静电的非导体，很容易产生和积聚电荷，而且消散较慢。静电的产生和积聚量大小，与下列因素有关：
（1）输油管道的内壁粗糙度，粗糙度越大，产生静电荷越多； （2）输油流速与距离。流速越大，距离越长，产生静电荷越多；
（3）温度。温度越高，产生静电荷越多；
（4）流经的滤网、阀门、弯头情况。流经的滤网越密、阀门、弯头越多，产生静电荷越多； 2.5.7受热易膨胀性
原油受热后，温度升高，体积膨胀，若宣传品灌装过满，管道输油后不及时排空，又无泄压装臵，便会导致容器和管件的损坏。另一方面，由于温度降低、体积收缩、容器内出现负压，也会便容器变形损坏。 2.5.8毒性
原油属于微毒类物质，但当空气中原油按惯例的浓度较高时，仍可引起暴露人员的出现头晕、头痛、兴奋、嗜睡、恶心、呕吐等症状；严重时，表现为麻醉、昏迷状态及意识丧失，甚至死亡。
2. 5.9杂质的危害
原油中含有硫化氢及水分等杂质，这些杂质对罐体内钢板产生腐蚀用用，严重时会产生氢鼓包现象，从而降低罐体安全性能，也是事故隐患之一。 2.5.10发生沸溢或喷溅危险性
原油及其伴生产品在燃烧过程中，极易发生沸溢或喷溅。形成过程如下：
（1）辐射热作用 油面燃烧时的火焰热量不断地加热油层，便油面处于不断地进行蒸发气化而供给燃烧，又使油面被加热的油层厚度随着燃烧的进行而为断地加厚，构成热油层。 （2）热量的作用 随着燃烧时间的延续，原油中的轻组分越来越少，重组分所占比例越来越大，从而便热油层的温度越来越高，且不断地向油层深部加热，这种由热温层传递热量的现象，称为热波；热油层与冷 油的分界而称为热波面，一般以水的沸点100℃为限。
（3）水蒸汽的作用 由于原油中含有水或油罐底部存有水垫层，当热波面抵达水垫层时，更使大量的水分急剧气化。原油中吕大量游离水分的汽化，便使原油体积增大（水汽化后体积增大1700倍，原油本身也膨胀），加之水蒸汽不断地向油面上涌，便会吃不开现沸溢现象，而便原没不断地涌出罐外或池外。当热波面抵达水垫层时，更使大量地水分急剧气化，而造成很大的水蒸汽压力急剧冲击油面，并将原油抛向高空，形成“火雨”现象，进而造成大面积或多火场型火灾，增加了火灾危害。
大型石油储罐区的特性
1.1火灾危险特性分析
石油及其产品( 包括液体、气体) ，都具有火灾的危险特性，而火灾的发生，通常与油品的闪点、自燃点、爆炸极限等几项参数相关，闪点在常温范围内的，火灾爆炸危险性就大。几种常见石油产品的火灾性质列表如下
介质名称 汽油 煤油 柴油 苯 甲苯 轻污油
闪店 28-30 8-38 55-120 -11. 1 464 大于-40
自然点 415-530 380-425 350-380 538 550 450 左右
爆炸极限 1. 4-7. 6 20-30 0. 5-4. 1 1. 2-7. 8 1. 2-7. 1 1. 0-8
1. 2 储罐区储存石油产品的火灾危险性分类
按照火灾危险性分类，储罐区内介质，尤其是轻质油品，都可列入甲类火灾危险性。
类别 甲类 乙A 乙B 丙A 丙B
石油产品闪点/C
＜ 28 28≤Ft≤45 40 ＜ Ft ＜ 60 60≤Ft≤120 Ft ＞ 120
。
1. 3 储罐区火灾爆炸性与次发生事故多发性
油品的爆炸往往与燃烧相联系，爆炸可转为燃烧，燃烧也可转为爆炸。当空气中油品蒸汽达 到爆炸极限范围时，一旦接触火源，混合气就先爆炸后燃烧; 当空气中石油蒸汽超过爆炸上限时，与火源接触就先燃烧，待石油蒸汽下降到爆炸上限以内时，随即会发生爆炸，即先燃烧后爆炸。因为爆炸和燃烧可相互转化，所以易燃性大的油品往往其爆炸危险性大。石油产品大都具有挥发性，当油气与空气混合物的浓度处于爆炸范围内时，如果遇到引爆能量即刻发生爆炸，油气与空气混合物的浓度高于或低于爆炸范围的上下限时都不会发生爆炸。当 油气浓度高于爆炸上限时，由于油气中的氧含量爆炸，但此时的油气可以燃烧，随着燃烧的进行，油气浓度有可能降低到爆炸范围内而发生爆炸，这也是有些油库发生火灾时先燃烧后爆炸的原因。如果油气浓度低于爆炸下限，油气中的碳氢化合物含量不足，当遇到引爆能量时油气的氧化反应不能连续进行下去，则不会形成爆炸，也不会发生燃烧。不足，不能在瞬间产生激烈的氧化反应而发生燃烧。
石油产品爆炸危险性的大小与该产品的爆炸浓度范围宽窄有很大关系，爆炸浓度范围越宽，其发生爆炸的危险性就越大。
虽然有设计规定石油储罐间的间隔距离，但同一围堰内，一台储罐起火失控，相邻储罐如果不能及时降温冷却，随着内部介质被燃烧罐辐射能量加热后温度升高，液态油品迅速蒸发，压力骤增超过呼吸阀的正常呼吸量，罐顶罐壁就会造成鼓顶裂或纵向裂，飞溢出的油品将扩大火势。
众所周知，油品和水是不溶的，储罐内介质因为工艺生产原因含蕴的水分基本都会沉积到罐底部，所以即便只有一台储罐燃烧，火灾在短时间内将不能被有效控制，底部沉积的水被加热后，热能不能有效释放，积压的能量就会造成“突沸”，突沸的威力与破坏力是惊人的，冲天而起的“火龙”往往能达到十几米高，之后片片油火大范围散落，酿成严重的次生火灾爆炸事故，造成难以估计的人员伤亡。 2 储罐区火灾爆炸的成因
( 1) 雷电作为点火能量，主要为直击雷，球状闪电( 雷) 的危害虽然难以预防，但其发生的
概率相对很低。
( 2) 静电火花、静电弧的产生。 ( 3) 碰撞，摩擦热产生的能量。
( 4) 周围环境的影响，例如离居民区较近的储罐区，受玻璃幕墙发射光汇聚造成的局部过热等。
( 5) 电气焊作业，金属的切削，打磨和其他可能产生明火火花的施工作业。 ( 6) 压力的骤然变化，罐的剧烈膨胀和收缩带来能量的释放。 ( 7) 氮封的失效，罐壁腐蚀造成硫化亚铁的积累与自燃。 燃烧和爆炸其实质都是油气与氧发生氧化反应，由于其反应速度的不同，而表现出不同的外在形式，燃烧和爆炸的发生需要可燃物质、氧及点火能量。对于储存易燃易爆产品的库区来说，发生火灾和爆炸的主要成因是存在以上多种点火能量。 3 储罐区火灾和爆炸事故的预防
3. 1 建立完善的火灾爆炸预防与演练体系
目前，各石化企业都有比较完备的储罐区火灾爆炸预防体系，预防保证体系主要包括安全操作程序( 严格按照罐区操作规程的要求操作) 、储罐区安全管理程序、安全隐患检查程序( 职工巡回检查与车间周检查以及厂部的月检查相结合) 、消缺台账、隐患纠正程序和预防程序、员工安全培训程序等。
即便存在比较全面的预防体系，仍旧不能放松对事故演练的要求。储罐防火防爆事故演练是储罐区所在企业必须进行的演练，演练应该依据内部介质的闪点与爆炸范围，设想出造成火灾爆炸的原因，根据此原因模拟出事故发生后，先燃烧后爆炸还是先爆炸后燃烧的顺序，提供消防可控范围的报告，研究理论处理事故的时间以及次生事故发生后的扩大型演练模式。
大型石油储罐区的危险性分析
通过对大型石油储罐与常规油罐的对比分析,前者的火灾危险性具体表现在如下方面:
(1) 单个石油储罐的直径大(80m以上)，发生火灾时辐射热明显增强。目前我国建造的石油战略储备库中, 单罐容积大都集中在10 万m3, 罐直径80 m 以上。假
如发生油罐敞开式燃烧事故.所产生的辐射热对于周围油罐必然产生严重的影响。资料研究表明[2], 当汽油储罐容积为2万m3,直径为40.5m, 整个罐面着火燃烧时, 产生的辐射热为14.33 ×104 kW, 危害距离大于17.44 m, 超过了《石油库设计规范》规定的油罐之间的最小防护距离(0.4D) 。而大型石油储罐的直径均在该油罐的一倍以上, 假如发生罐面燃烧, 产生的辐射热将成指数倍增长, 对相邻的油罐或其他基础设施将产生毁灭性破坏。
(2)储罐容积大,高度高,对地基和罐壁产生的压力大, 可能导致油罐发生事故。为便于石油的装卸, 库区地址往往选在沿海, 而沿海地区易遭受自然环境的影响。大型储罐的容积一般在10 万m3 以上, 无论是罐壁还是地基均要承受较大的压力, 一旦遭受海啸或地震等自然灾害的影响,罐基有可能发生不均匀沉陷, 导致油罐破裂,大量油品瞬时泄出。1974 年, 日本三菱石油水岛炼油厂曾发生过5 万m3 的油罐由于基础不均匀沉陷造成罐底、罐壁同时拉裂, 油品瞬时泄出, 并将防火堤冲毁的事故。我国某炼油厂也曾发生过此类事故。
(3) 腐蚀是油罐发生泄漏的重要原因, 尽管油罐采取了防腐措施,但只是减缓, 不能根治油罐的腐蚀。单个油罐容积增大, 油品储量增多,腐蚀性成分总量增加, 加剧了油罐的腐蚀, 且某些反应属于放热反应, 释放的热量使油罐内部温度升高, 增加了发生火灾泄漏事故的危险。Ping L等研究表明原油中含有一定量的活泼硫, 含硫物质(H2S) 与罐壁中Fe3O2 发生反应, 在反应过程中放出一定的热量。随着一些新鲜空气的涌入,氧含量增加, 该反应的生成产物( FeS) 继续被氧化, 释放出大量热量。而随着周围温度的升高,又促进了反应的进行, 使得放出的热量进一步增加, 在局部某个部位积聚了大量的热量, 使温度显著升高, 增加了发生火灾和爆炸的危险性。
(4)石油库储量多,进油,出油管道复杂,管理难度大, 出现事故的几率增加。按照大型储备库的功能, 要求石油库具有强大的进油和出油能力, 如镇海石油储备库能够实现三进四出的功能。为实现这种功能, 需要布置大量的管道, 设置多个阀门。输油设备的增多, 必然增大事故发生的几率。据资料统计, 在过去的几十年内, 由于管道、阀门原因引起的火灾事故占总油库火灾的9.2%。
(5)石油库储量增多, 规模增大, 油罐密集,一旦发生大面积火灾, 扑救难度增大。大型石油储备库大则千万吨, 小则百万吨, 单个储罐容积以10万m3 计算, 所需储罐多则上百个, 少则几十个。如此大规模的集中储存, 一旦发生恶性火灾事故, 其后果将是灾难性的。在这种情况下, 常规的固定消防设施往往受损、失效, 增加了火灾扑救的难度。黄岛油库火灾和伦敦油库大火就是例证。 (6)石油储罐多为地上式储存, 目标明显,遭受恶意袭击的可能性增加。按照我国目前的规划, 第一期石油战略储备库中的储罐主要以地上式油罐为主, 这种储存方式虽便于油库的维护管理, 但是目标明显, 在特殊情况下, 易成为攻击的目标, 进而增加了发生特大事故的可能性。
发生火灾的原因
3 油库事故分析
由于油品具有易蒸发、易燃烧、易爆炸等特性, 多年来, 我国曾先后发生过近千例油库事故,通过对事故的类型和性质、发生区域和部位以及各类事故的成因进行分析, 总结事故发生的规律,提出预防事故发生的对策和在大型油罐运行过程中须注意的事项, 以加强油库生产运行过程中的管理。本文引用的数据来源于《油库千例事故分析》[4]。 3.1 事故类型分析
油罐在经营管理过程中, 由于某个环节发生故障, 可能出现各种类型的事故, 经统计发现,主要的事故类型有: 火灾事故、泄漏事故、油品混淆变质事故、设备损害事故等。千例油罐事故类型分布统计见图2。由图2 可知, 火灾事故占油罐事故的42.4%, 是主要的油罐事故。由此可见,在油库的设计、运行和管理工作中, 火灾的预防与控制仍是众多技术中的一项关键技术。
3.2 火灾发生区域统计
油库火灾事故区域分为油品储存区、收发油作业区、辅助作业区和其他等4个区域统计, 统计分布见图3。由图3可知,储存区火灾事故占总火灾事故的23.8%, 作业区占50.6%, 辅助作业区占8.8%, 其他区占16.8%。由统计结果知, 收发油作业区火灾发生事故最高, 储存区第二, 这两个区域是消防管理中需重点管理的区域。
3.3 火灾爆炸事故发生部位统计 油库火灾发生部位主要有油罐、油车(铁路油罐车、汽车油罐车、油船等)、油泵、管道、油桶和其他部位。油库火灾发生部位统计分布见图4。由图4 可知,其他部位火灾发生次数最高, 占总火灾数的27.4%,油罐发生火灾次数居第二,占总火灾数的25.6%。可见, 油罐发生火灾事故可能性很大, 为减少油罐火灾事故的发生, 必须加强油罐的消防设计。
3.4 火灾发生原因分析
引起油库区火灾的原因分为电气火、明火、发动机、焊接和其他。其中电气火包括静电和雷电; 明火包括库内、库外( 油品流到库外引起)和吸烟; 发动机是指发动机热表面、电器、火星等; 其他原因包括冲击、摩擦等。数据分布见图5。由图5 可知, 电气火灾占36.6%, 明火火灾占22.7%。统计结果表明, 电气和用火不慎是引起火灾的主要原因。
3.5 火灾发展的趋势
石油消费增长, 拉动石油产量增加, 必然导致石油储备规模扩大。石油类火灾事故随着石油
产量、储量的增大也发生着变化。图6 为1996 ～2002 年中国原油产量变化曲线。
从图6 可见, 中国原油产量成持续增长之势[5]。图7 为1965 ～2002 年之间的火灾次数变化曲
线。由图7 可见, 1980 年之前, 火灾次数成增长之势, 这主要因为在上世纪70 年代, 我国石油开采处于建国后的第一个发展高峰期, 在此期间石油产量较多。同时, 我国当时正处于文革期间。人们的安全意识比较淡薄, 使得在此期间火灾事故较高。1980 年之后, 随着石油生产、储存技术的提高, 安全意识的增强, 火灾事故逐渐减少, 其中在上世纪90 年代, 火灾数量较低, 10 年间共发生火灾39 起。经济的快速发展, 使得石油需求急剧增长, 自1993 年后, 中国成为石油净进口国, 石油生产大幅提高和储备规模扩大, 各种火灾隐患增多, 自1997 年后, 火灾又出现增长之势。
由以上统计分析可知, 在油库区各种事故中,火灾事故是主要的事故。在油库的各个工作区中,收发油作业区和储存区是火灾发生频率较高的区域; 油罐是火灾发生较多的部位; 引起火灾的主要原因为电气和明火。且随着石油生产的发展,石油类火灾事故出现了明显的变化规律。
通过对石油火灾事故的分析, 为科学的设计、管理油库消防安全提供了有力的依据,对有效地减少和控制石油火灾的发生具有较强的指导意义。
4 确保大型储罐消防安全应注意的问题及对策
通过对大型石油储罐火灾危险性和油库事故类型、发生部位、发生原因等问题的分析, 认为在大型储罐管理运行过程中应注意以下问题:
(1) 加强管理, 杜绝各种人为原因引起的油库火灾事故。火灾统计表明, 由于动火不慎, 管理不严引起的火灾事故占60%以上, 所以科学管理, 培养职员的安全责任意识, 是减少油库事故的有效方法。如采用国际上通行的HSE 管理体系[6]。
(2) 严把设计关, 从源头杜绝油罐设计上的先天隐患。大型石油储罐在设计过程中要严格按照相关规范进行设计, 对于某些超规范要求的内容, 可参考国外相关设计规范, 如美国的NFPA、ASTM和API 标准中的有关规定。在具体设计过程 中, 应主要从以下几点考虑:
a. 储罐工艺方面。包括储罐类型、材料的选
择、防腐处理和排水方式等[7]。
b. 储罐的布置。尤其要合理处置储罐的防火间
距。
c. 消防安全设置。包括防雷、防静电设计。
d. 火灾检测装置。包括可燃气体浓度监测和油罐温度检测等[8]。
e. 消防系统设置。包括烟雾自动灭火系统和水冷却系统设计
3) 增强移动消防设备, 加强对技术人员的培训。固定消防设备无论设置得如何完备, 储罐一旦发生爆炸, 固定消防设备将遭到严重破坏,在火灾发生时不能发挥作用。在这种情况下, 往往需要强大的移动消防设备。如英国伦敦油库大火中，使用荷兰奎肯公司生产的大功率远程供水设备, 将几十千米以外的水源以最大功率、最快速度引到火灾现场, 进行富有成效的灭火。说明在储罐区必需配备一定数量的移动设备。且大型移动设备往往操作难度大, 技术要求高, 为保证大型移动设备的正常使用, 需要对专职消防人员进行培训。
安全监控参数的选择
对于石油储罐区的安全监测主要是对液位和易燃易爆气体浓度的检测。安全监测参数主要包括可燃性气体的浓度、成分、温度、液位或压力等工艺参数。可燃气体在浓度很低的情况下，由于扩散原因，不会引发火灾和爆炸事故，只有当其浓度达到一定程度，扩散作用已经不能发挥作用时，才会引发火灾和爆炸。所以对可燃气的浓度进行监测可以有效防止因气体蒸发而引发的火灾。在温度超限后，会加速油品的挥发，同时由于这些挥发出来的气体的点燃能都很小，很容易在高温下被引燃，因此对于温度的监测也是很有必要的。油品的溢出可能引发火灾、爆炸等恶性事故，由于油的流动性，还有可能造成起塔储罐发生事故，扩大事故损失。对也未进行监控，就可以及时发现也为的异常情况。
安全监测仪表的选择
被检测仪表的选择
储罐区油品的进出、收付是非常频繁的，由此引发的事故也很多，特别是油罐的油品溢出事故更为屡见不鲜。因此增加油罐超高液位报警连锁安全系统是非常必要的。一旦出现油罐液位异常报警，执行预先设计的逻辑连锁动作：切断该罐的罐根阀，开启相应的罐列阀和开启其它储存同样油品罐的罐列阀，使发生液位报警信号的油罐立即停止进油，避免油品溢出，以保护管线和设备安全。
该设计采用静压式测量方法进行液位测量，投放双硅压阻式压力传感器以减小油品密度随温度的变化对液位测量的影响。
液位敏感元件采用IC-1431型硅压阻式压力传感器，它是利用腐蚀工艺在单晶体硅片上制成硅杯（见图1）其中间部分形成硅膜片（即弹性体），然后离子注入工艺形成一定形状的力敏应变片（线性变化的范围，由制作工艺决定）。硅膜上带有增益电阻，用他的阻值大小来补偿电桥灵敏度的离散性。传感器电路原理（见图2）恒流源I0=115mA为电桥供电，输出U0满量程2 V，制作工艺得当就可
以使力敏应变片型变量N与输出电压U0成线性关系，即N正比于U0输出信号经取样
放大电路整成4-20mA或0-5V的标准信号，即可经安全栅输入智能仪表。
画图
温度的变化引起液体密度的变化，进而影响测量的精度。尽量减少这种影响是在静压力式测量方法中首先需要解决的问题。该设计的测量原理图（见图3）投放两个给定距离为H0的IC-1431传感器，其中一个投放到油罐面，两个传感器
所输出的电压信号经安全栅输入智能仪表做运算处理后显示测量值并与上位机通讯。由静压力、弹性体形变与电压U0之间的对应关系建立数学关系，通过给定
高度求未知高度。
通过信号转换器，可将液位信号转换成4-20Ma DC(二线制)标准电流信号，实现液位信号的远传集中显示、记录、控制。成为DDZ-Ⅲ型或DDZ-S型系列过程检测与控制仪表中的一个变送单元。
画图
可燃气体检测仪表的选择
所选择的可燃气体检测报警器的主要性能指标应满足以下要求：①是用于检测空气中的可燃气体；②检测范围在0-100%；③可燃气体爆炸下限（LEL定在≦25%（一级）或≦50%LEL（二级）；④响应时间应小于60s。
光离子化气体传感器不仅可以用于测定可燃气体也可以测定有机和无机有毒气体。光离子化检测仪中的核心部件是光离子化检测器, 其工作原理（见图4） 画图
化合物气体都有其电离电位, 当分子被紫外光照射时, 如果紫外光光子的能量大于化合物的电离电位,则化合物分子与光子碰撞被电离。光离子化检测仪的内置气泵把空气吸人后, 进人离子化腔, 在固定强度的紫外光照射下, 化合物被击碎电离成正离子和负离子, 这一过程称为光离子化。带电荷的离子在电场的作用分别被阳极和阴极捕捉, 并在阳极一阴极间产生电流, 电流的大小与化合物浓度成正比, 电流转化成浓度信号，在屏幕上显示出来。
3.3火灾探测器的选择
火灾探测器的选择一般应结合石油储罐区储存的油品来决定。由于油品燃烧都会产生大量的热，因此对火灾的探测可选用热学式气体检测器。
热学式气体检测器就是利用有毒有害物质燃烧或氧化时所产生的热量进行检测，其原理(如图5)。其产生电信号的原理与热导检测器（TDC）的电桥电路相同，测定电桥由热敏元件R1、R2及电阻R3、R4组成。R1通过被测气体，如无可燃气体存
在，电桥处于平衡状态，无信号输出，当含有可燃气体时，气体被点燃燃烧或经接触剂氧化而产生热量，能使R1的温度升高，温度的变化导致R1电阻变化，此时
电桥产生不平衡电压，输出电流使微安表指针偏转，标定仪器时已将指示值转化成可燃气体的含量，所以由微安表上指出可燃气体的含量，或由电桥不平衡电压启动警报，装置发出光、声或电信号，调节可变电阻R5，可改变电桥两端所加电
压，因而可改变测定浓度范围或报警浓度。R2的作用是环境温度改变时，能补偿
热敏电阻阻值的变化对输出信号的影响。
4安全监测系统的实现
4.1检测器的布点
检测器的安装位置应综合空气流动的速度和方向、与潜在的泄漏源的相对位
置、通风条件而确定，并便于维护和标定。检测器和报警控制器应以收到最小振动的方式安装，如果附近易产生电磁干扰，宜使用铠装电缆或电缆加金属护管。气体检测器安装高度应根据可燃气体的密度而定。当气体密度大于0.97kg/m3(标准状态下)时，安装高度距地面0.3-0.6m；当气体密度小于或等于0.7kg/m3（标准状态下）时，安装高度距顶端0.5-1.0m为宜。
在检测器的布点及设置数量时参考时遵守以下步骤要点：
（1）首先要查清所要监测的储罐，有哪些情况可能发生泄露，并推算他们的泄漏压力、单位时间的可能泄漏量及泄露方向等，画出棋格形分布图，并根据推测的严重程度分为A、B、C三种等级。
（2）根据所在场所的主导风向、空气可能的环流现象及空气流动的上升趋势，以及空气自然流动的习惯通道等，综合推测当天发生大量泄漏时，可燃气在平面上的自然扩散趋势图。
（3）再根据泄漏气体的比重（大于空气或小雨空气）并结合空气流动的上升趋势，最后综合成泄漏流的立体流动趋势图。
（4）根监测范围内可燃气体泄露的立体流动概念，可在其流动的下游位置做出初始设点方案。
（5）然后，在研究些漏点的泄露的状态可能是微漏还是喷射状的泄露。如果是微漏，则设点的位置就要靠近泄露点。如果是喷射状泄露，则稍远离泄漏点。综合这些状况，拟定出最终设点方案。这样，需要购置的数量和品种可以从考虑的最终棋格图中估算出来。
（6）对于一个大中型有可燃气体泄漏可能的储罐区，建议每相距10-20m设一个检测点。
（7）对比重大于空气的气体的检测, 应将检测器安装在低于泄漏点的下方平面上, 并注意周围的环境特点。例如7 地槽地沟容易积聚可燃气体的地方, 现场通往控制室的地下电缆沟, 有密封盖板的污水沟槽等, 都是经常性的或在生产不正常情况容易积聚可燃气的场所。
4.2监控系统系统结构设计
石化储罐区火灾监测与灭火联动控制系统结构（如图6）所示，以兼顾工艺监测参数DC4-20mA 传输和火灾参数传输的不同要求, 以及灭火设备联动控制的信号输出要求。工艺参数的监测是根据数据通信转换协议,设计构造防爆型DDZ 转换器, 接受处理4-20mA本安型一次仪表输出信号, 如可燃气体浓度、成分、
储雏温度、液位、压力等工艺参数探测器的输出信号。监控主机主要完成对安全参数及火灾初期参数的连续采集处理, 对采集到的信号采用现代信号检测和处理方法, 进行状态分析, 及时预测并采取措施对事故进行处理, 通过直流硬线连接方式和远程联动控制装置有效启动现场消防设备,实施灭火操作。
画图
4.3 监控系统软件实现
系统应用软件采用模块化编程方式, 主要包括系统主控模块和事故处理模块、 信息通信模块、消防管理模块等功能模块。各个模块的功能如下：
（1）系统主控模块。主要完成数据采集处理、报替判断与联动控制输出、自动与手动控制方式切换、系统管理。
（2）事故处置模块。根据监测数据完成对监测区域的事故状态分析预测, 对工艺安全进行操作控制和处置紧急情况, 实施救灾方案。
（3）信息通信模块。主要完成通信协议管理、数据通信控制、异地远程联网。
（4）消防管理模块。主要完成系统操作管理、设备工况管理、防火管理与数据存储。
5监测系统可靠性设计
为保证系统稳定可靠地工作, 提高其抗电磁干扰等恶劣环境的能力, 减少误报、漏报的发生, 采取以下措施进行可靠性设计：
（1）探测器采用本质安全防爆设计川；
（2）采用PC/104以工控机为主机；
（3）采用消防专用电源供电, 而且PC/104工控机的Flash EPROM能够在断电时保护断电状态；
（4）对于此监控系统, 若发生软件故障可能导致监控人员不能了解或错误了解电网运行状况, 做出错误决策, 最终导致电网不正常运行甚至瘫痪。因此, 需要对软件进行在线检查, 使系统具有自检和复位功能；
（5）采用专线方式直接控制，使用DC24V标准的驱动信号直接送入现在消防设备配电箱驱动，以确保这些设备动作的高度可靠性；
（6）检测器和报警控制器的附近若易产生电磁干扰，宜使用铠装电缆或电缆加金属护管。通讯线采用带屏蔽电缆，并将屏蔽层良好接地，接的正确方法应采用就近接地，将干扰信号降到最低程度；
（7）电子元器件若遭受短时高压瞬变而易于损坏，所以对他们要采取二极管防护；
（8）监控主机要有主动和手动两种触发装置，手动按钮是报警系统准确发送报警信号的有力手段，可是靠性能最高的报警装置。为防止恶作剧，蓄意报警，应加强管理，在报警按钮上标出警告字样等措施，严防误报；
（9）消防水泵、防烟、排烟风机等重要消防电控装置的启、停控制，应能在消防控制室手动直接控制。为防止误报，通常以手动直接控制为主，一旦火灾自动
报警系统失灵，也不影响他们启动，保障系统的可靠性；
（10）在系统安装时，应尽量做到传输线单独铺设，不可与交流输电电缆等动力线一起铺设在一条电缆沟中，强信号线和弱信号线应尽量避免平行走线，尽力使二者正交，是电磁耦合减到最小；
（11）单台报警控制器容量不宜选得太大。当储罐区过大时，建议分散设置消防控制室或选用多台火灾报警控制器，形成既分散又集中的火灾报警控制中心系统形式，以提高系统的可靠性和便于维护和管理。
自动灭火系统的种类，选择，设计
灭火器是扑救初起火灾的重要消防器材，轻便灵活，可以移动，稍经训练即可掌握其使用方法，确属消防实战灭火过程中较理想的一线灭火工具。可见，灭火器的合理配置在石油库是十分重要的。
1 灭火器的选择
1．1 灭火器的分类
我们常见的灭火器按照充装灭火剂的类型，分为水型灭火器、泡沫灭火器、二氧化碳灭火器、干粉灭火器、卤代烷灭火器等5种 根据灭火机理的不同，水型灭火器又分为清水和酸碱两种，泡沫灭火器又分为化学泡沫和空气泡沫两种，干粉型又分为磷酸铵盐和碳酸氢盐两种。按照灭火器的加压方式分为化学反应式灭火器、贮气瓶式灭火器、泵浦式灭火器3种，其中泵浦式灭火器在我国很少使用。
1．2 灭火器的基本性能
1．2．1 灭火器的使用性能
灭火器的使用性能包括：有效喷射时间、喷射滞后时间、喷射距离、操作性能、灭火性能。喷射滞后时间是指灭火器阀开启至开始喷射灭火剂的时间，滞后时间短则质量好；灭火器能扑灭的火灾面积越大则灭火性能越好。
1．2．2 灭火器的可靠性能
灭火器的可靠性能包括：密封性能、抗腐蚀性能、热稳定性能。密封性能是指各种灭火器在保管期间有可靠的密封性，贮压式干粉灭火器每年的泄漏量不得大于充装量的5％或50g；二氧化碳贮气瓶每年的泄漏量不得大于充装量的5％或7％，各种灭火器在使用喷射时，驱动气体或灭火剂不能从喷嘴以外喷出或泄漏；热稳定性能指灭火器上采用的橡胶、塑料零件在高温影响下，不变形，无裂纹 1 2 3 灭火器的安全性能
灭火器的安全性能主要是指其本身的结构强度及抗振动和抗冲击的性能。要求灭火器的筒体、堵头、喷射管等在设计、制造、焊接、选材上均按国家标准进行 出厂的灭火器要有强度测试、振动、冲击试验说明。灭火器使用后重新装药时，要做水压、振动、冲击测试。
1．3 灭火器的工作原理和选择
选择灭火器应按照设置场所的火灾种类、灭火器的有效程度、对保护物品的污损程度、设置点的环境温度和使用灭火器人员的素质等因素来综合考虑。
1．3．1 泡沫灭火器
化学泡沫灭火器反应生成的二氧化碳一方面形成泡沫，一方面使筒内压力上升，
成为泡沫喷出的驱动力。反应生成的二氧化碳呈胶状分布在泡沫上，隔绝空气遮住火焰的辐射。同时，泡沫析出的水覆盖在燃烧物上，对其表面有一定的冷却作用，在这二者的作用下使火熄灭，故可用于扑救有机可燃固体和可燃液体的初起火灾，其中抗溶性空气泡沫灭火器能扑救极性溶剂(如甲醇、乙醚、丙酮等)的火灾 但是泡沫灭火器不能用于扑救带电设备和轻金属的火灾。
1．3 2 干粉灭火器
干粉灭火器开启后，筒体内的干粉灭火剂在二氧化碳气体或氮气的压力下喷出，形成一股夹着加压气体的雾状粉流射向燃烧物，可以吸收大量火焰中的活性基团，使其急剧减少，从而中断燃烧的连锁反应，使火焰熄灭 碳酸氢钠干粉灭火器适于扑救易燃液体、可燃气体的初起火灾；磷酸铵盐灭火器除可扑救上述两种火灾外，还能扑救固体物质的初起火灾。干粉灭火剂的绝缘性能好，还能扑救带电设备的初起火灾
1.3.3 二氧化碳灭火器
二氧化碳灭火器压下压把后，内部的二氧化碳灭火剂由虹吸管下端流入瓶阀，喷出的二氧化碳迅速气化集中喷射出去。由于二氧化碳是一种情性气体，能相对减少燃烧物上面空气中氧的含量，当二氧化碳达到一定的浓度时，就能将火窒息而扑灭，故主要是用于扑救精密仪器、贵重设备、档案资料及带电设备火灾。
1.3.4 卤代烷灭火器
卤代烷灭火器开启后，卤代烷灭火剂在上部氮气压力的作用下，从虹吸管进人喷嘴喷出，当喷到燃烧处时，燃烧的溴离子与燃烧产生的活性氢基化合．使燃烧的连锁反应停止，火焰熄灭。卤代烷灭火器用于扑救可燃液体和可燃气体的初起火灾．卤代烷灭火剂绝缘性较好，具有二氧化碳灭火器的特点，可扑救带电设备火灾．而且灭火效率比二氧化碳高2倍。但是由于保护大气臭氧层的需要，据《关于在非必要场所停止再配置卤代烷灭火器的通知》(公通字：1994：94号)，对卤代烷灭火器已采取逐步淘汰的方法，用磷酸铵盐干粉灭火器进行等效替代。由上可知，火灾种类不同在很大程度上决定了灭火器的选择。在此基础上再根据其他具体情况，在符合要求的灭火器种类中进行优选，以最终确定在几类火灾并存的混合火灾场所，应优先选用多功能灭火器，避免在同一场所设置多种类型的灭火器。在同一场所设置同一类型灭火器时，宜选择操作方法相同的灭火器 1 4 火灾种类
火灾分为A、B、C、D等4类，销售企业石油库常见的是前两种和电气火灾。A类火灾是指含碳固体可燃物火灾。这种物质往往具有有机性质，燃烧时一般能产生灼热的余烬。如木材、棉、麻、毛等，扑救A类火灾应选用水型、泡沫、磷酸铵盐、卤代烷型灭火器。B类火灾是指液体火灾和可熔化的固体物质火灾，如汽油、柴油、沥青、石蜡等。扑救B类火灾应选用干粉、泡沫、卤代烷、二氧化碳型灭火器。电气火灾是指带电设备与电气线路的火灾，可使用磷酸铵盐干粉灭火器和卤代烷灭火器，气体灭火器优良的电气绝缘性使它们适合扑救这类火灾。
2 灭火器的配置
表1 石油库一般是B类火灾．B类火灾配置场所灭火器的配置基准如表1。
危险等级
每具灭火器最小配置灭火级别
最大保护面积 严重危险中危险级 轻危险级 级 8B 5m2/B 4B 7.5m2/B 1B 10m2/B
表2 在石油库中．灭火器配置场所危险等级如表2。
危险等级
严重危险级 举例 1甲乙类油品和有机溶剂，泵房 2装卸原油的码头，车站
3甲、乙类油品贮罐、桶装堆场
1丙类油品泵房、灌桶间
2丙类油品贮罐桶装仓库和堆场
3高低压配电室 中危险级
表3 B类火灾配置场所手提式灭火器最大保护距离如
3 石油库具体场所灭火器材配置的举例
现有石油库罐区1000m3露天汽油罐一座。此油罐灭火级别为Q=K×(S／U)
式中K为修正系值：无消火栓和灭火系统K=1；设有消火栓K=0．7；设有消火栓、灭火系统K=0.3；可燃物露天堆垛、甲、乙、丙类液体贮罐K=0．3。故该式中K=0．3。
s为保护面积，此例中1000m3露天汽油罐，根据油罐直径计算得保护面积为120m2。
u为相应危险等级场所的灭火器配置基准，即表1中的最大保护面积。从表2可看出，此例中为严重危险级，在查表l，可知U=5m2/B。故灭火级别Q=0．3×(120/5)=7．2B
从表1可知严重危险级每具灭火器最小配置灭火级别为8B，故本例中灭火级别Q=8B。
表3可知B类严重危脸级场所手提式灭火器最大保护距离为9m，根据1000m3油罐直径判断，应设置手提式灭火器2个8kg干粉灭火器。 危险等级 严重危险级 中危险级 轻危险级 最大保护距离 9m 12m 15m
下面具体针对罐外式烟雾自动灭火系统
烟雾灭火技术是一种热气溶胶灭火技术, 是我国20世纪60年代自主研发的灭火技术, 首次将“以火攻火”的理论应用到现代消防技术中的甲、乙、丙类液体储罐初期火灾的扑救领域, 该技术1987 年获布鲁塞尔国际发明展览会尤里卡金奖。烟雾灭火系统属有管网导入式灭火装置, 可分为罐内式或罐外式两种, 其中应用较广泛的为罐外式。其特点是喷发和灭火速度快, 一般扑救过程不超过30s, 且不用水电, 投资少, 维护费用低, 安全性好, 在火灾危险性大的原油、汽油等中小储罐的消防保护上具有无可比拟的优越性, 该系统在国内已得到相当规模的实际应用, 并成功扑灭了多起火灾。
1 罐外式烟雾灭火系统的结构和原理
2. 1 结 构
罐外式烟雾自动灭火系统的结构主要包括发烟装置(内装烟雾灭火剂)导烟装置、引火装置及附件4部分。
画图
1- 喷头; 2- 感温启动器; 3- 引线套管; 4- 支撑杆; 5 - 支架; 6- 导烟管; 7- 保护箱; 8- 发烟器; 9- 平台; 10- 高度调节装置 图1 烟雾灭火系统主要结构
1. 2 灭火原理
储罐内部发生火灾后, 装在罐内的易熔合金探头在110 。C 时自动熔化脱落, 其内部的感温火焰启动复合引线裸露出来, 在受到火焰作用或温度达到170。C时自动启动引燃消防引线, 迅速引燃以一定螺距缠绕在筛型导流筒上的引线药芯。烟火型灭火药剂被引线药芯以螺旋方式点燃后, 初始燃烧的药剂产生与点燃方式一致的螺旋式高压气流, 使松装的灭火剂呈悬浮状态在发烟器内部进行固相化学反应, 部分灭火剂被初始气流及自身产生的气流带入导烟管中继续反应, 反应产生大量的氮气、二氧化碳、水蒸汽和以金属氧化物及碳酸盐为主的固体微粒
灭火介质形成的气溶胶, 以很高的压力( 1.3~ 1.8MPa) 通过喷头喷射至储罐内。产生的气溶胶对罐内火焰进行抑制切割, 压制火焰, 最后在储罐内部形成浓密、均匀的灭火烟雾, 以全淹没的方式对火焰进行覆盖, 通过惰性气体窒息, 固体微粒吸热, 链抑制等多重作用在30 s 内实现灭火。 2 系统的特性和优点
烟雾灭火系统由于采用了感温火焰复合引线的非电启动方式和烟火型烟雾灭火剂, 所以在使用过程中不用水、不用电, 灭火迅速, 作用可靠, 安全性高, 与常用的泡沫灭火系统相比较, 可节省消防投资60%以上, 且无需配备专门的消防队伍, 能节省大量的日常维护管理费用。特别适合数量多、分布广、地形复杂, 易发生自燃, 供水、供电困难、不稳定的储罐库区内的中小型规模储罐的防保护。 3 焦化汽油储罐的火灾特点和火灾危险性分析 3. 1 火灾特点
。
原油炼制过程中产生的重油或渣油, 加热至500C左右经过深度热裂化, 可分解生成气体、液体及焦炭。该液体经过分馏, 切割沸点范围为初馏点至205~ 215 e 的馏分, 就可得到焦化汽油。这种汽油的马达法辛烷值较低(约60 MON) , 安定性差( 溴价40~ 60) , 一般需经过加氢精制, 除去其中含氮、含硫化合物及二烯烃, 才可用作车用汽油调和组分或作为石油化工原料。
焦化汽油属典型的甲类易燃、易爆液体, 其储罐一旦发生火灾火势蔓延极快, 如不及时扑救极易发生爆炸将罐体撕裂, 形成无法扑救的流淌火。火灾释放的热辐射又会给相邻储罐及其他可燃物造成很大的威胁, 易酿成连锁反应, 造成重大的经济损失和人员伤亡。
焦化汽油储罐易发生自燃火灾, 一般难于预防和发现, 往往会使扑救工作失去最佳的时机。 3. 2 火灾危险性分析
焦化汽油火灾危险性的主要根源是其含有4*10-3左右的硫, 这些硫多数以硫醇、硫醚以及噻吩等形式存在, 其中腐蚀性强的低分子量硫醇存在较多, 如延迟焦化汽油中低分子硫醇的含量就约占其总硫含量的30%。焦化汽油中的含硫化合物长期和储罐内壁接触, 对储罐内壁形成点状或者层状腐蚀, 生成大量的硫化亚铁(FeS) ,而FeS可以发生自燃, 酿成自发火灾。 在空气中受热或光照时,FeS 会发生如下反应:
2FeS+ 3O2==2FeO+ 2SO2+ 98 kJ (1) 反应生成的FeO 继续反应: 4FeO+ O2 ==2Fe2O3+ 542 kJ (2)
这是因为FeS在潮湿空气中易氧化, 二价铁离子被氧化成三价铁离子, 负二价硫被氧化成四价硫, 并放出大量的热量, 局部温度的升高, 会加速周围FeS的氧化, 形成连锁反应, 发生自燃。 干燥FeS在空气中的自燃温度为300~ 350。C , 但在在70。C饱和水蒸汽条件下, 含10% 污垢的FeS 即使在100。C以下, 氧化反应也能快速进行, 所放出的氧化反应热导致体系温度迅速升高; 温度升至120。C即可出现自燃。当FeS 中含水20%以下时会导致其起始自热温度降至常温, 从而使FeS 在常温下也能发生自热和自燃。
4 罐外式烟雾自动灭火系统在2000m3 焦化汽油储罐的设计应用
由于焦化汽油具有发生自燃的火灾危险性, 结合罐外式烟雾自动灭火系统具有自动、准确探测火情, 快速、有效灭火, 不会错失灭火最佳机会, 将火灾损
失降至最低点的特点, 在中国石油大港石化公司2 000 m3 焦化汽油储罐上设计应用了罐外式灭火系统。 4. 1 系统的设计
烟雾灭火系统设计主要依据储罐的尺寸、贮存产品的种类和装置的规格提出设计方案, 按式( 3) 计算灭火剂用量, 确定适用的装置。
M= A *r ( 1+ k) ( 3)
式中: M 为烟雾灭火剂设计用量, kg; A 为储罐截面积, m2 ;r 为单位面积的灭火剂用量, kg/ m2 , 其取值不应小于表1的规定; k 为安全补偿系数, 其取值应符合表2 的规定。
表1 单位面积的灭火剂用量
甲、乙类液体/kg/m2 固定顶储内浮顶储
罐 罐
1
0.8
丙类液体/kg/m2 固定顶储罐
0.7
表2 安全补偿系数
储罐直径D/ m
D≦10 1015
安全补偿系数
0 0.1 0.2
该2000m3 储罐的直径14m, 依据以上规定进行计算, 每个储罐需使用灭火剂
169. 24 kg。
根据计算结果和烟雾发生器中灭火剂的充装量不应小于其额定充装量, 且不得大于该额定充装量的1.05倍以及当独立系统不能满足设计要求时, 可采用组合系统,但是装置不应多于3套的要求,为保证灭火的可靠性和系统的同步性, 采用组合系统时, 同一组合中应采用相同规格装置的相关规定, 结合表3中该灭火系统的技术参数, 最终选择了每个罐体使用3套ZWW10 烟雾灭火装置的设计方案。
表3 罐外式烟雾灭火装置规格和技术参数
项目
单套装置适用储罐直径/m
发烟器内径/ mm 导烟管内径/ mm 灭火装置启动温度/。C 发烟器最大工作压力/MPa 喷头最大工作压力/MPa
喷烟射程/ m 喷射时间/ s
>3
>4
型号
ZWW3 ≦3 200 70
ZWW5 ≦5 300 80
110 ≦1.8 ≦1.3
>7
>8
ZWW10 ≦10 400 100
ZWW12 ≦12 500 125
灭火时间/ s 灭火剂充装量/ kg 灭火剂有效期/ a
9
20
60
90
4( 罐内带加热装置的为2 a)
4. 2 系统的安装和维护注意事项
( 1) 由于该储罐是已使用过的旧储罐, 所以安装前必须按照相关规定和程序对贮罐进行清洗, 并在罐内各处的可燃气体浓度小于爆炸极限下限的25%时才可进行
施工, 在施工过程中必须严格遵守动火规定。
( 2) 由于烟雾灭火剂极易吸潮, 系统装药工作必须快速完成, 严禁在雨雪天气作业, 药剂不得一次装入, 必须分三次以上逐次装填。
( 3) 烟雾灭火剂是一种烟火型灭火剂, 系统启动所用的消防引线和感温火焰复合引线均为易燃物品, 在运输、保管和安装过程中要特别注意安全防火。 ( 4) 每年对系统进行一次维护检修, 检修内容包括:打开发烟器, 检查药剂是否结块, 是否因罐内冒顶进油,如结块、进油必须断开启动引线, 对药剂进行更换, 并检
查引火系统各连接件密封情况。
( 5) 检查易熔合金探头腐蚀情况, 如腐蚀严重, 必须及时进行更换。
( 6) 系统药剂每4 年进行一次更换, 若储罐内带加热盘管或其他加热装置, 系统内药剂须2 年进行一次更换。更换的废药和消防引线必须在安全地带销毁。 ( 7) 安装和维护应在专业技术人员指导下进行。 5 结束语
经过近50 年的应用, 烟雾灭火系统技术不断完善和提高, 已报道的成功灭火案例已有四次, 每年有近500 套系统用于储罐的消防保护, 取得了良好的经济效益和社会效益。鉴于烟雾灭火系统的优良特性, 现行国家标准和行业标准《石油库设计规范》( GB 50074- 2002) 、《原油和天然气工程设计防火规范》( GB 50183- 93) 、《铁路内燃机车机务设备设计规范》( TB 10021- 2000) 、《烟雾灭火系统技术规范》( CECS 169: 2004) 中对烟雾灭火系统的设置条件均进行了规定。目前, 该系统可应用在最大容量到5 000 m3 的轻质柴油储罐上, 最大容量到2 000 m3 的汽油、航空煤油储罐上, 最大容量3 000 m3 的原油储罐上。
以上是针对单个石油储罐采取的罐外式烟雾灭火系统，但是针对整个石油片区
灭火举措
1. 启用罐区灭火设备
当燃烧罐上的固定或半固定灭火装置没有破坏时，应首先启用燃烧罐上的固定或半固定灭火装置向罐内输给强度为8L/(min.m2)、混合比为7%混合液。 2. 使用移动消防设备
当燃烧罐上的固定或半固定灭火装置已被破坏而无法使用或根本没有设置时，应使用消防队的移动式消防装备-车载泡沫炮、移动泡沫炮、泡沫勾管、泡沫管枪和遥控自行灭火炮车等，同时向油罐内定点喷射泡沫。蛋白泡沫、合成泡沫混合液的供给强度为8L/(min.m2)，混合比为7%。
所有移动消防装备的比例混合器的调节阀指针要对准所用泡沫喷射器材相应指数，消防车的额定喷射压力也要调整到相应指数。 附常用泡沫喷射器材主要性能参数：
名称 工作压力 混合液流量 泡沫量
PQ4泡沫枪 PQ8泡沫枪 PPY32移动泡沫炮 PP48A车载泡沫炮 PG16泡沫勾管
0.7MPa 0.7MPa 0.8MPa 1.2MPa 0.5MPa
4L/S 8L/S 32L/S 48L/S 16L/S
25L/S 50L/S 200L/S 300L/S 100L/S
注：蛋白泡沫不能用于扑救醇、酯、醚、醛、酮、羟酸等极性液体（水溶性有机溶剂）的火灾。对于加醇汽油（汽油中的醇含量超过
10%），也不宜用蛋白泡沫扑救。 3. 泡沫液和喷射方式
扑救油罐火灾必须有针对性的选择使用泡沫液。目前，扑灭油类火灾效果较好的泡沫液是氟蛋白泡沫液和合成泡沫液（植物型阻燃灭火剂）。
最有效的方法是采用高倍压泡沫产生器从油罐液下喷射
〔2 」国家安全生产监督管理总局关于中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司“ 1爆炸火灾事故的通报〔R 」北京: 国家安全生产监督管理总局, 2 01 0
【3 」国家安全监管总局, 公安部.关于大连中石油国际储运有限公司“7·16”输油管道爆炸火灾事故情况的通报安监总管三〔2 0 1 0 〕12 2 号[ R 」.北京: 2 0 2 0
下面以10万方原油储罐为例, 简要介绍一下大型原油储罐火灾的扑救。 (一) 灭火基本要求。
坚持冷却保护, 防止爆炸, 充分利用固定、半固定消防设施实施内攻, 适时消灭火灾。
( 二) 灭火战术要点。 1. 速战速决。加强第一出动, 一次性向火场调派具备攻坚灭火能力的优势兵力, 力求速战速决。 2. 冷却保护。
( 1) 对燃烧油罐全面冷却, 控制火势发展,防止油罐变形或塌裂。
( 2) 对于邻近罐( 理论上讲带有保温层的不需冷却) 没有保温层的需进行半面( 着火面)冷却, 视情加大冷却强度。
3. 以固为主, 固移结合。对装有固定、半固定泡沫灭火装置的燃烧罐, 在可以使用的情况下, 坚持“以固为主”的原则, 辅以移动式消防车泡沫炮或移动泡沫炮、泡沫钩管、泡沫管枪等相结合的方法灭火。
4. 备足力量, 攻坚灭火。对爆炸后形成稳定燃烧的油罐, 在进行冷却的同时, 积极做好灭火准备工作, 在具备了灭火所需人员、装备、灭火剂、水等条件下发动总攻, 一举将火势扑灭。 5. 隔绝空气, 窒息灭火。油罐的裂口、呼吸阀、量油孔等处呈火炬型燃烧时, 可采取封堵、覆盖灭火法, 将其窒息。 ( 三) 灭火措施和行动要求 1. 火情侦察
通过外部观察、询问知情人、仪器检测,迅速查明以下情况: ( 1) 燃烧罐内油的储量、液面高度和油液面积。 ( 2) 燃烧罐的罐顶结构。
( 3) 受火势威胁或热辐射作用的邻近罐的情况。
( 4) 固定、半固定灭火装置完好程度, 以及架设泡沫钩管的位置。 ( 5) 原油的含水率、有无水垫层。 2. 冷却防爆措施 ( 1) 冷却强度
①燃烧罐=0.68 ～0.8 L/s·m。 ②邻近罐= 0.35 ～0.7 L/s·m。 ( 2) 冷却方法
①开启水喷淋冷却装置。
②利用水枪、带架水枪或水炮。
③冷却水要射至罐壁上沿,要求均匀,不留空白点。
④对邻近受火势威胁的油罐,视情形启动泡沫灭火装置,先期泡沫覆盖,防止油品蒸发,引起爆炸。
⑤用湿毛毡、棉被等, 覆盖呼吸阀、量油口等油品蒸汽的泄漏点。 3. 灭火准备
( 1) 加强灭火剂储备。泡沫液的准备量通常应达到一次灭火用量的6倍,同时准备一定数量的干粉灭火剂。
( 2) 落实人员、装备。进攻所需要的大功率泡沫消防车、干粉消防车、举高消防车、移动泡沫炮、泡沫钩管、指战员个人防护装备器材等要组织到位, 落实作战人员, 明确作战任务。
( 3) 搞好火场供水。指定专人负责火场供水, 合理分配水源, 确定最佳的供水方案, 确保供水不间断。
( 4) 保证火场通信畅通。火场通信必须畅通无阻, 有条件的火场应设置大功率扩音器。 4. 灭火措施
( 1) 对大面积地面流淌性火灾, 采取围堵防流、分片消灭的灭火方法; 对大量的地面油品火灾, 可视情形采取挖沟导流方法, 将油品导入安全的指定地点,利用干粉泡沫一举消灭。
( 2) 对灭火装置好用的燃烧罐, 启动灭火装置实施灭火。
( 3) 对灭火装置被破坏的燃烧罐, 利用泡沫管枪、移动泡沫炮、泡沫钩管进攻或利用高喷车、举高消防车喷射泡沫等方法灭火。 ( 4) 对在油罐的裂口、呼吸阀、量油口等处形成的火炬型燃烧、可用覆盖物( 浸湿的棉被、石棉被、毛毡等) 覆盖火焰窒息灭火, 也可用直流水冲击灭火或喷射干粉灭火。 5. 注意事项
( 1) 参战人员应配有防高温、防毒气的防护装备。
( 2) 正确选用灭火剂。液上喷射可使用普通蛋白泡沫, 液下喷射应使用氟蛋白泡沫。
( 3) 正确选择停车位置。消防车尽量停在上风或侧风方向, 与燃烧罐保持一定的安全距离。扑救原油罐火灾时, 消防车头应背向油罐,以备紧急撤离。 ( 4) 注意观察火场情况变化, 及时发现沸溢、喷溅征兆。
( 5) 充分冷却, 防止复燃。燃烧罐的火势被扑灭后, 要继续向罐壁冷却, 直至使油品温度降到燃点以下为止。 灭火剂用量计算
10 万方罐直径= 80m;
10 万方浮顶罐灭火冷却水强度= 0.45L/s·m; 10 万方罐周长= 251.20m;
10 万方罐壁表面积= 5 526.40m2; 10 万方罐底表面积= 5 024m2; 10 万方罐体积= 110 528m3;
10 万方罐浮顶泡沫堰板与罐壁环形面积=248.06m2;
防火堤表面积=210×100-5024×2=10952m2( 一组两个罐) 。 10 万方原油储罐灭火力量计算: 用水量的计算 ( 1) 着火罐冷却用水量:Q着= nπDq=同一时间着火罐数量(个)×π×着火罐直径(m)×冷却水供给强度( L/s·m)= 1×3.14×80×0.45=113.04 L/s;
( 2) 邻近罐冷却用水量( 距着火罐壁15m范围内的邻近罐2个):Q 邻= 0.5 nπDq = 0.5×需要同时冷却邻近罐数量(个)×π×邻近罐直径( m)×冷却水供给强度( L/s·m) = 0.5 ×2 ×3.14 ×80 ×0.45 =113.04L/s ( 3) 配制泡沫的灭火用水量:
PC8 泡沫发生器的混合液流量为8L/s,一个罐的共有12 个PC8 泡沫发生器, 所以:泡沫混合液流量=12×8 L/s= 96 L/s
Q灭=Q混a = 泡沫混合液量×泡沫混合液中含水率= 96L/s×94%=90.24 L/s。 一次进攻按5分钟计, 为保证多次进攻的顺利进行, 灭火用水常备量应为一次进
攻用水量的6 倍, 即按30 分种考虑, 计算公式如下:
配制泡沫的灭火用水常备量Q备= 1.8Q灭=30 分种灭火用水量系数( 泡沫灭火用水常备量以m3 或T 为单位, 故30×60 ÷1 000 = 1.8 ) ×配制泡沫灭火用水量( L/s) = 90.24 L/s×1.8 =162.43 T。 ( 4) 油罐区消防用水量为:
Q=Q着+Q邻+Q灭=113.04 L/s+113.04 L/s+90.24 L/s= 316.32 L/s。 ( 5) 一次进攻5 分钟用水常备量为: 316.32 L/s×5 ×60 s= 94.896 T。
( 6) 用水常备量为:94.896 T×6= 569.376 T。
( 7) 六个小时灭火常备量: 6个小时灭火用水量= 6832.44 T。 ( 二) 泡沫液用量的计算。
PC8 泡沫发生器的混合液流量为8L/s, 一个罐的共有12个PC8 泡沫发生器, 所以:泡沫混合液流量Q 混=12 ×8 L/s=96 L/s。
泡沫液常备量:Q 液=0.108Q 混= 按6%配比, 30分钟用液量系数( 泡沫液常备量以m3 或T 为单位, 故0.06 ×30 ×60 ÷1 000 = 0.108) ×泡沫混合液流量= 0.108 ×96 L/s= 10.37 T。 ( 三) 火场水枪数量的计算。
19 mm 水枪有效射程15 m, 流量为6.5 L/s,控制面积为33 ～54m2, 控制周长10 ～15m。着火罐冷却需水枪的数量=火场周长÷水枪控制周长=251.20m÷15m=16.75≈17 支;
邻近罐冷却水枪的数量( 两个邻近罐) = n(罐数)×0.5 ( 采用移动式水枪冷却时, 冷却水的范围按半个周长计算) ×火场周长÷水枪控制周长=2 ×0.5 ×251.20 m÷15 m=17 支; 两个邻近冷却罐, 共17 支水枪, 我们实际使用取18 支,每个邻近罐使用9支水枪。 ( 四) 泡沫枪数量的计算。 泡沫供给强度为1 L/s·m2, 当进口压力为70 ×104Pa 时, 每支PQ8 型泡沫枪泡沫量为50L/s, 泡沫混合液流量为8 L/s。控制面积为50m2。 ( 1) 计算一:
扑救流散火需用泡沫量= 10952 ×1 ( 泡沫供给强度) = 10 952 L/s PQ8 泡沫枪数=10952 ÷50 = 219.04 ≈ 220 支 ( 2) 计算二:
根据《消防灭火救援》规定, 当防护堤内面积超过400 m2 时, 仍按400 m2 计算。此罐区一组防火堤设12个泡沫栓, 故以出12 支泡沫枪为准。则: PQ8 型泡沫枪= 12 支 ( 3) 冷却着火罐、邻近罐需消防车数量计算:按每辆车出三支水枪, 冷却共需水枪34 支( 1个着火罐, 2个邻近罐) , 则:冷却需消防车数量= 冷却共需水枪数÷3 =34 ÷3 = 11.3≈12 辆
( 4) 火场泡沫消防车数量计算。
消防车控制火势面积=消防车泡沫供给量÷泡沫灭火供给强度( 举例如下) : 东风王车= 200 L/s ÷1 L/s·m2= 200m2 黄河车= 300 L/s÷1 L/s·m2= 300m2
消防车数量=火场燃烧面积÷消防车控制面积: 东风王车= 10 952m2÷200m2= 54.76 ≈55 辆 黄河车=10 952m2 ÷300m2=36.51≈37 辆
以上计算均以一个罐着火为准。
原油储罐区泡沫灭火系统设计参数的确定方法
液化石油气贮罐区水喷雾灭火系统设计
中国知网
大型石油罐区泄漏火灾事故环境风险评价应用研究
四川理工学院毕业设计（论文）
大型石油储罐区自动灭火系统设计
学 生：侯鹏飞 学 号：[1**********] 专 业：安全工程 班 级：安全工程2008.1 指导教师：勾红英
四川理工学院材料与化学工程学院
大型石油储罐区自动灭火系统设计
摘要
目录
前言
我国是一个石油消费和进口大国。目前我国以石油为主要原材料和燃料的工业部门, 其产值约占全国工业总产值的1/6。2003年我国已超过日本成为仅次于美国的世界第二大石油消费国, 石油对外依存度为34.6 %。在每桶原油一度接近150美元的2008年, 我国原油净进口量达到1.89 亿吨, 石油对外依存度超过了50%。随着我国石油对外依存度的提高, 石油安全问题已成为我国对外政治、外交的议题。
为了确保国家能源安全, 除了在国家层面上先后启动国家石油战略储备基地一期、二期、三期工程建设, 还推动两大石油公司兴建了多座商业石油储备库, 并在某些区域鼓励商业石油库的建设。具有产业聚集效应的石油战略储备库以及大型仓储型石油化工园区开发建设热潮在全国各地不断涌现,特别是在我国沿海地区, 以码头为依托, 建设了大量集储存、加工生产为一体的石油化工园区, 其中国家石油战略储备基地和商业石油储备库单罐容积最大已达15万立方米, 单个储备库规模达数百万立方米, 大型石油储存区域总容量已达千万立方米。如大连大孤山石油战略储备库, 规划有160 座10万立方大型浮顶油罐, 油品与其他液体化工产品的总储量达到了180万立方。由于单罐容积和储罐区规模的不断增大, 在众多大型油罐集中布局的条件下, 单个油罐的泄漏、火灾、爆炸事故, 极易造成区域内连锁性的灾难后果。
近十多年来, 我国石油储罐区火灾、爆炸事故总体呈上升趋势, 一些大型石油储备库和化工园区火灾、爆炸事故时有发生。如2008年8月7日仪征输油站16#l5万立方外浮顶原油罐遭受雷击密封圈起火,起火点达5处之多, 所幸火势得到有效控制并被熄灭, 未造成浮盘倾覆形成全液面火灾。2007年5月24日与6月24日我国某石油战略储备库47#储罐先后两次因雷击密封圈处发生火灾2010年3月5日, 其49#储罐又因雷击密封圈处发生火灾。
虽然大型石油储罐及库区发生大规模火灾的概率很低, 可一旦发生, 其造成的后果则往往是灾难性的。2010年1月7日中石油兰州石化公司316 罐区火灾爆炸事故, 导致周边10个储罐相继发生连环爆燃, 造成12 人伤亡。2010年7月16日大连大孤山中石油大连保税库防火堤外输油管线爆炸起火,造成大量原油泄漏, 形成近6万平方米的地面流淌火过火面积, 并引发油罐区的T103号原油罐大火,
油罐区作为石油及其产品的储存区域，担负着液态油品可可燃气体的收发储存任务。石油及其产品具有易燃易爆特性。贮罐区集中，占地面积大，油品储量大，发生火灾爆炸事故危害性大。尤其是近20 年来,油罐发展的明显趋势是大型化。随着油气储备量的增加,油罐的规模和数量也大幅度地增加。在已建和新建的油罐运行过程中,油罐由于受到人、物或环境等因素的影响或破坏而发生火灾爆炸事故的概率也相应地增大。大型化的油罐一旦发生火灾爆炸所造成的损失更是难以估计。因此,如何安全有效地管理和维修油罐,提高油罐的安全可靠性,已是当前安全管理工作所面临的一个重大课题。原油储运过程中,由于撞击、挤压、火焰、烘烤等原因，原油储罐有可能被击穿或破裂，发生渗漏，致使大量原油泄漏，甚至发生火灾、爆炸和人员中毒事故，造成重大人员伤亡和财产损失。因此，预防和控制原油储罐重大事故的发生，对于减少人员伤亡和财产损失、维护社会稳定，具有十分重要的意义。
1.1.1原油储运过程事故类型
随着科技的进步，原油开采、储运的规模越来越大。通过对原油储罐的定量风险评价，辨识危险因素，掌握原油储罐事故发生的规律，预测原油储罐各种奋不顾身发生的频率和后果，有利于采取有效的措施，最大限度地降低原油仿制的事故风险。对过去事故资料的分析表明，原油储罐发生频率高损失严重的事故类型主要是火灾事故、爆炸事故和毒气泄漏事故。
2.5原油的危险性分析
2.5.1易燃性
根据《常用危险化学品的分类及标志》（GB13690-92）和《石油化工企业设计防火规范》（GB56160-92（1998年局部修订）），原油属于中闪点易燃液体，甲B类火灾危险性物质。原油蒸汽与空气混合，易形成爆炸性混合物，遇氧化剂会引起燃烧爆炸。原油本身及其蒸汽有毒，有特殊的刺激性气味。主要组成物质为碳氢化合物及其衍生物，其中多种物质的闪点较低，而且闪点和燃点接近。固体状态下的原油不需很高的温度就会溶化、蒸发和分解。液体状态下的原油，一般在常温下就会蒸发，遇明火会燃烧。原油中的一些物质，在大气中，当闪点和燃点低于环境温度时，只要很低的点燃能量，便会起火燃烧。在一定的能量的作用下，可燃性原油会发生猛烈燃烧，一旦燃烧发生，就呈现出燃烧温度高、辐射热强的特点。 2.5.2易爆性
原油中各组分的爆炸浓度和爆炸温度的范围都很宽，因此爆炸的危险性很大，非凡且可燃扭打的点燃能量很小，点燃爆炸混合气体的能源，除明火外，接触散热设备的表面、飘过的炽热微粒、通过的高温气流、静电、放电等，均能引起爆燃或爆炸。 2.5.3易蒸发性
原油中含有液化烃，它的沸点很低，在常温下具有较大的蒸汽压，容易通过蒸发产生引起燃烧所需的最低限度的蒸发量，从而增大了火灾危险性。此外，液化烃的蒸汽压从740 kPa增加到了1760KPa，大大超出一般可燃液体的增长速度。蒸发逸散的原油蒸汽会向周围，特别是地表面扩散，也极易在储存处或作业场地的低洼处积聚，从而增加了火灾、爆炸的危险因素。一般地说，温度越高，蒸发越快，蒸发面积越大，蒸发量越大，液面承受的压力越小，蒸发越快，液体比重越小、沸点越低，蒸发越快。因此，密闭储存或处理作业，避免泄漏是十分必要的。
2.5.4易泄漏、扩散性
原油的装卸、储运作业都是在压力状态下进行的，在生产的过程中，容易发生泄漏事故。原油一旦泄漏，在环境温度下将由液相变为气相，体积急剧膨胀，并与空气混合，向周围扩散。 2.5.5易积聚性
在常温、常压条件下，原油中的伴生物质，如轻烃、闪蒸汽等，比重比空气重，因此一旦泄漏容易滞留在地表、水沟、下水道、电缆沟等低洼处，并贴着地面沿下风向扩散到远处，延绵为断，容易在预想不到的地方遇火引起大面积的爆炸或火灾事故。 2.5.6易产生静电的危险性
原油中伴生物质的电导率一般都较低，即电阻率较大，大多数都大于1012Ω〃cm ,为静电的非导体，很容易产生和积聚电荷，而且消散较慢。静电的产生和积聚量大小，与下列因素有关：
（1）输油管道的内壁粗糙度，粗糙度越大，产生静电荷越多； （2）输油流速与距离。流速越大，距离越长，产生静电荷越多；
（3）温度。温度越高，产生静电荷越多；
（4）流经的滤网、阀门、弯头情况。流经的滤网越密、阀门、弯头越多，产生静电荷越多； 2.5.7受热易膨胀性
原油受热后，温度升高，体积膨胀，若宣传品灌装过满，管道输油后不及时排空，又无泄压装臵，便会导致容器和管件的损坏。另一方面，由于温度降低、体积收缩、容器内出现负压，也会便容器变形损坏。 2.5.8毒性
原油属于微毒类物质，但当空气中原油按惯例的浓度较高时，仍可引起暴露人员的出现头晕、头痛、兴奋、嗜睡、恶心、呕吐等症状；严重时，表现为麻醉、昏迷状态及意识丧失，甚至死亡。
2. 5.9杂质的危害
原油中含有硫化氢及水分等杂质，这些杂质对罐体内钢板产生腐蚀用用，严重时会产生氢鼓包现象，从而降低罐体安全性能，也是事故隐患之一。 2.5.10发生沸溢或喷溅危险性
原油及其伴生产品在燃烧过程中，极易发生沸溢或喷溅。形成过程如下：
（1）辐射热作用 油面燃烧时的火焰热量不断地加热油层，便油面处于不断地进行蒸发气化而供给燃烧，又使油面被加热的油层厚度随着燃烧的进行而为断地加厚，构成热油层。 （2）热量的作用 随着燃烧时间的延续，原油中的轻组分越来越少，重组分所占比例越来越大，从而便热油层的温度越来越高，且不断地向油层深部加热，这种由热温层传递热量的现象，称为热波；热油层与冷 油的分界而称为热波面，一般以水的沸点100℃为限。
（3）水蒸汽的作用 由于原油中含有水或油罐底部存有水垫层，当热波面抵达水垫层时，更使大量的水分急剧气化。原油中吕大量游离水分的汽化，便使原油体积增大（水汽化后体积增大1700倍，原油本身也膨胀），加之水蒸汽不断地向油面上涌，便会吃不开现沸溢现象，而便原没不断地涌出罐外或池外。当热波面抵达水垫层时，更使大量地水分急剧气化，而造成很大的水蒸汽压力急剧冲击油面，并将原油抛向高空，形成“火雨”现象，进而造成大面积或多火场型火灾，增加了火灾危害。
大型石油储罐区的特性
1.1火灾危险特性分析
石油及其产品( 包括液体、气体) ，都具有火灾的危险特性，而火灾的发生，通常与油品的闪点、自燃点、爆炸极限等几项参数相关，闪点在常温范围内的，火灾爆炸危险性就大。几种常见石油产品的火灾性质列表如下
介质名称 汽油 煤油 柴油 苯 甲苯 轻污油
闪店 28-30 8-38 55-120 -11. 1 464 大于-40
自然点 415-530 380-425 350-380 538 550 450 左右
爆炸极限 1. 4-7. 6 20-30 0. 5-4. 1 1. 2-7. 8 1. 2-7. 1 1. 0-8
1. 2 储罐区储存石油产品的火灾危险性分类
按照火灾危险性分类，储罐区内介质，尤其是轻质油品，都可列入甲类火灾危险性。
类别 甲类 乙A 乙B 丙A 丙B
石油产品闪点/C
＜ 28 28≤Ft≤45 40 ＜ Ft ＜ 60 60≤Ft≤120 Ft ＞ 120
。
1. 3 储罐区火灾爆炸性与次发生事故多发性
油品的爆炸往往与燃烧相联系，爆炸可转为燃烧，燃烧也可转为爆炸。当空气中油品蒸汽达 到爆炸极限范围时，一旦接触火源，混合气就先爆炸后燃烧; 当空气中石油蒸汽超过爆炸上限时，与火源接触就先燃烧，待石油蒸汽下降到爆炸上限以内时，随即会发生爆炸，即先燃烧后爆炸。因为爆炸和燃烧可相互转化，所以易燃性大的油品往往其爆炸危险性大。石油产品大都具有挥发性，当油气与空气混合物的浓度处于爆炸范围内时，如果遇到引爆能量即刻发生爆炸，油气与空气混合物的浓度高于或低于爆炸范围的上下限时都不会发生爆炸。当 油气浓度高于爆炸上限时，由于油气中的氧含量爆炸，但此时的油气可以燃烧，随着燃烧的进行，油气浓度有可能降低到爆炸范围内而发生爆炸，这也是有些油库发生火灾时先燃烧后爆炸的原因。如果油气浓度低于爆炸下限，油气中的碳氢化合物含量不足，当遇到引爆能量时油气的氧化反应不能连续进行下去，则不会形成爆炸，也不会发生燃烧。不足，不能在瞬间产生激烈的氧化反应而发生燃烧。
石油产品爆炸危险性的大小与该产品的爆炸浓度范围宽窄有很大关系，爆炸浓度范围越宽，其发生爆炸的危险性就越大。
虽然有设计规定石油储罐间的间隔距离，但同一围堰内，一台储罐起火失控，相邻储罐如果不能及时降温冷却，随着内部介质被燃烧罐辐射能量加热后温度升高，液态油品迅速蒸发，压力骤增超过呼吸阀的正常呼吸量，罐顶罐壁就会造成鼓顶裂或纵向裂，飞溢出的油品将扩大火势。
众所周知，油品和水是不溶的，储罐内介质因为工艺生产原因含蕴的水分基本都会沉积到罐底部，所以即便只有一台储罐燃烧，火灾在短时间内将不能被有效控制，底部沉积的水被加热后，热能不能有效释放，积压的能量就会造成“突沸”，突沸的威力与破坏力是惊人的，冲天而起的“火龙”往往能达到十几米高，之后片片油火大范围散落，酿成严重的次生火灾爆炸事故，造成难以估计的人员伤亡。 2 储罐区火灾爆炸的成因
( 1) 雷电作为点火能量，主要为直击雷，球状闪电( 雷) 的危害虽然难以预防，但其发生的
概率相对很低。
( 2) 静电火花、静电弧的产生。 ( 3) 碰撞，摩擦热产生的能量。
( 4) 周围环境的影响，例如离居民区较近的储罐区，受玻璃幕墙发射光汇聚造成的局部过热等。
( 5) 电气焊作业，金属的切削，打磨和其他可能产生明火火花的施工作业。 ( 6) 压力的骤然变化，罐的剧烈膨胀和收缩带来能量的释放。 ( 7) 氮封的失效，罐壁腐蚀造成硫化亚铁的积累与自燃。 燃烧和爆炸其实质都是油气与氧发生氧化反应，由于其反应速度的不同，而表现出不同的外在形式，燃烧和爆炸的发生需要可燃物质、氧及点火能量。对于储存易燃易爆产品的库区来说，发生火灾和爆炸的主要成因是存在以上多种点火能量。 3 储罐区火灾和爆炸事故的预防
3. 1 建立完善的火灾爆炸预防与演练体系
目前，各石化企业都有比较完备的储罐区火灾爆炸预防体系，预防保证体系主要包括安全操作程序( 严格按照罐区操作规程的要求操作) 、储罐区安全管理程序、安全隐患检查程序( 职工巡回检查与车间周检查以及厂部的月检查相结合) 、消缺台账、隐患纠正程序和预防程序、员工安全培训程序等。
即便存在比较全面的预防体系，仍旧不能放松对事故演练的要求。储罐防火防爆事故演练是储罐区所在企业必须进行的演练，演练应该依据内部介质的闪点与爆炸范围，设想出造成火灾爆炸的原因，根据此原因模拟出事故发生后，先燃烧后爆炸还是先爆炸后燃烧的顺序，提供消防可控范围的报告，研究理论处理事故的时间以及次生事故发生后的扩大型演练模式。
大型石油储罐区的危险性分析
通过对大型石油储罐与常规油罐的对比分析,前者的火灾危险性具体表现在如下方面:
(1) 单个石油储罐的直径大(80m以上)，发生火灾时辐射热明显增强。目前我国建造的石油战略储备库中, 单罐容积大都集中在10 万m3, 罐直径80 m 以上。假
如发生油罐敞开式燃烧事故.所产生的辐射热对于周围油罐必然产生严重的影响。资料研究表明[2], 当汽油储罐容积为2万m3,直径为40.5m, 整个罐面着火燃烧时, 产生的辐射热为14.33 ×104 kW, 危害距离大于17.44 m, 超过了《石油库设计规范》规定的油罐之间的最小防护距离(0.4D) 。而大型石油储罐的直径均在该油罐的一倍以上, 假如发生罐面燃烧, 产生的辐射热将成指数倍增长, 对相邻的油罐或其他基础设施将产生毁灭性破坏。
(2)储罐容积大,高度高,对地基和罐壁产生的压力大, 可能导致油罐发生事故。为便于石油的装卸, 库区地址往往选在沿海, 而沿海地区易遭受自然环境的影响。大型储罐的容积一般在10 万m3 以上, 无论是罐壁还是地基均要承受较大的压力, 一旦遭受海啸或地震等自然灾害的影响,罐基有可能发生不均匀沉陷, 导致油罐破裂,大量油品瞬时泄出。1974 年, 日本三菱石油水岛炼油厂曾发生过5 万m3 的油罐由于基础不均匀沉陷造成罐底、罐壁同时拉裂, 油品瞬时泄出, 并将防火堤冲毁的事故。我国某炼油厂也曾发生过此类事故。
(3) 腐蚀是油罐发生泄漏的重要原因, 尽管油罐采取了防腐措施,但只是减缓, 不能根治油罐的腐蚀。单个油罐容积增大, 油品储量增多,腐蚀性成分总量增加, 加剧了油罐的腐蚀, 且某些反应属于放热反应, 释放的热量使油罐内部温度升高, 增加了发生火灾泄漏事故的危险。Ping L等研究表明原油中含有一定量的活泼硫, 含硫物质(H2S) 与罐壁中Fe3O2 发生反应, 在反应过程中放出一定的热量。随着一些新鲜空气的涌入,氧含量增加, 该反应的生成产物( FeS) 继续被氧化, 释放出大量热量。而随着周围温度的升高,又促进了反应的进行, 使得放出的热量进一步增加, 在局部某个部位积聚了大量的热量, 使温度显著升高, 增加了发生火灾和爆炸的危险性。
(4)石油库储量多,进油,出油管道复杂,管理难度大, 出现事故的几率增加。按照大型储备库的功能, 要求石油库具有强大的进油和出油能力, 如镇海石油储备库能够实现三进四出的功能。为实现这种功能, 需要布置大量的管道, 设置多个阀门。输油设备的增多, 必然增大事故发生的几率。据资料统计, 在过去的几十年内, 由于管道、阀门原因引起的火灾事故占总油库火灾的9.2%。
(5)石油库储量增多, 规模增大, 油罐密集,一旦发生大面积火灾, 扑救难度增大。大型石油储备库大则千万吨, 小则百万吨, 单个储罐容积以10万m3 计算, 所需储罐多则上百个, 少则几十个。如此大规模的集中储存, 一旦发生恶性火灾事故, 其后果将是灾难性的。在这种情况下, 常规的固定消防设施往往受损、失效, 增加了火灾扑救的难度。黄岛油库火灾和伦敦油库大火就是例证。 (6)石油储罐多为地上式储存, 目标明显,遭受恶意袭击的可能性增加。按照我国目前的规划, 第一期石油战略储备库中的储罐主要以地上式油罐为主, 这种储存方式虽便于油库的维护管理, 但是目标明显, 在特殊情况下, 易成为攻击的目标, 进而增加了发生特大事故的可能性。
发生火灾的原因
3 油库事故分析
由于油品具有易蒸发、易燃烧、易爆炸等特性, 多年来, 我国曾先后发生过近千例油库事故,通过对事故的类型和性质、发生区域和部位以及各类事故的成因进行分析, 总结事故发生的规律,提出预防事故发生的对策和在大型油罐运行过程中须注意的事项, 以加强油库生产运行过程中的管理。本文引用的数据来源于《油库千例事故分析》[4]。 3.1 事故类型分析
油罐在经营管理过程中, 由于某个环节发生故障, 可能出现各种类型的事故, 经统计发现,主要的事故类型有: 火灾事故、泄漏事故、油品混淆变质事故、设备损害事故等。千例油罐事故类型分布统计见图2。由图2 可知, 火灾事故占油罐事故的42.4%, 是主要的油罐事故。由此可见,在油库的设计、运行和管理工作中, 火灾的预防与控制仍是众多技术中的一项关键技术。
3.2 火灾发生区域统计
油库火灾事故区域分为油品储存区、收发油作业区、辅助作业区和其他等4个区域统计, 统计分布见图3。由图3可知,储存区火灾事故占总火灾事故的23.8%, 作业区占50.6%, 辅助作业区占8.8%, 其他区占16.8%。由统计结果知, 收发油作业区火灾发生事故最高, 储存区第二, 这两个区域是消防管理中需重点管理的区域。
3.3 火灾爆炸事故发生部位统计 油库火灾发生部位主要有油罐、油车(铁路油罐车、汽车油罐车、油船等)、油泵、管道、油桶和其他部位。油库火灾发生部位统计分布见图4。由图4 可知,其他部位火灾发生次数最高, 占总火灾数的27.4%,油罐发生火灾次数居第二,占总火灾数的25.6%。可见, 油罐发生火灾事故可能性很大, 为减少油罐火灾事故的发生, 必须加强油罐的消防设计。
3.4 火灾发生原因分析
引起油库区火灾的原因分为电气火、明火、发动机、焊接和其他。其中电气火包括静电和雷电; 明火包括库内、库外( 油品流到库外引起)和吸烟; 发动机是指发动机热表面、电器、火星等; 其他原因包括冲击、摩擦等。数据分布见图5。由图5 可知, 电气火灾占36.6%, 明火火灾占22.7%。统计结果表明, 电气和用火不慎是引起火灾的主要原因。
3.5 火灾发展的趋势
石油消费增长, 拉动石油产量增加, 必然导致石油储备规模扩大。石油类火灾事故随着石油
产量、储量的增大也发生着变化。图6 为1996 ～2002 年中国原油产量变化曲线。
从图6 可见, 中国原油产量成持续增长之势[5]。图7 为1965 ～2002 年之间的火灾次数变化曲
线。由图7 可见, 1980 年之前, 火灾次数成增长之势, 这主要因为在上世纪70 年代, 我国石油开采处于建国后的第一个发展高峰期, 在此期间石油产量较多。同时, 我国当时正处于文革期间。人们的安全意识比较淡薄, 使得在此期间火灾事故较高。1980 年之后, 随着石油生产、储存技术的提高, 安全意识的增强, 火灾事故逐渐减少, 其中在上世纪90 年代, 火灾数量较低, 10 年间共发生火灾39 起。经济的快速发展, 使得石油需求急剧增长, 自1993 年后, 中国成为石油净进口国, 石油生产大幅提高和储备规模扩大, 各种火灾隐患增多, 自1997 年后, 火灾又出现增长之势。
由以上统计分析可知, 在油库区各种事故中,火灾事故是主要的事故。在油库的各个工作区中,收发油作业区和储存区是火灾发生频率较高的区域; 油罐是火灾发生较多的部位; 引起火灾的主要原因为电气和明火。且随着石油生产的发展,石油类火灾事故出现了明显的变化规律。
通过对石油火灾事故的分析, 为科学的设计、管理油库消防安全提供了有力的依据,对有效地减少和控制石油火灾的发生具有较强的指导意义。
4 确保大型储罐消防安全应注意的问题及对策
通过对大型石油储罐火灾危险性和油库事故类型、发生部位、发生原因等问题的分析, 认为在大型储罐管理运行过程中应注意以下问题:
(1) 加强管理, 杜绝各种人为原因引起的油库火灾事故。火灾统计表明, 由于动火不慎, 管理不严引起的火灾事故占60%以上, 所以科学管理, 培养职员的安全责任意识, 是减少油库事故的有效方法。如采用国际上通行的HSE 管理体系[6]。
(2) 严把设计关, 从源头杜绝油罐设计上的先天隐患。大型石油储罐在设计过程中要严格按照相关规范进行设计, 对于某些超规范要求的内容, 可参考国外相关设计规范, 如美国的NFPA、ASTM和API 标准中的有关规定。在具体设计过程 中, 应主要从以下几点考虑:
a. 储罐工艺方面。包括储罐类型、材料的选
择、防腐处理和排水方式等[7]。
b. 储罐的布置。尤其要合理处置储罐的防火间
距。
c. 消防安全设置。包括防雷、防静电设计。
d. 火灾检测装置。包括可燃气体浓度监测和油罐温度检测等[8]。
e. 消防系统设置。包括烟雾自动灭火系统和水冷却系统设计
3) 增强移动消防设备, 加强对技术人员的培训。固定消防设备无论设置得如何完备, 储罐一旦发生爆炸, 固定消防设备将遭到严重破坏,在火灾发生时不能发挥作用。在这种情况下, 往往需要强大的移动消防设备。如英国伦敦油库大火中，使用荷兰奎肯公司生产的大功率远程供水设备, 将几十千米以外的水源以最大功率、最快速度引到火灾现场, 进行富有成效的灭火。说明在储罐区必需配备一定数量的移动设备。且大型移动设备往往操作难度大, 技术要求高, 为保证大型移动设备的正常使用, 需要对专职消防人员进行培训。
安全监控参数的选择
对于石油储罐区的安全监测主要是对液位和易燃易爆气体浓度的检测。安全监测参数主要包括可燃性气体的浓度、成分、温度、液位或压力等工艺参数。可燃气体在浓度很低的情况下，由于扩散原因，不会引发火灾和爆炸事故，只有当其浓度达到一定程度，扩散作用已经不能发挥作用时，才会引发火灾和爆炸。所以对可燃气的浓度进行监测可以有效防止因气体蒸发而引发的火灾。在温度超限后，会加速油品的挥发，同时由于这些挥发出来的气体的点燃能都很小，很容易在高温下被引燃，因此对于温度的监测也是很有必要的。油品的溢出可能引发火灾、爆炸等恶性事故，由于油的流动性，还有可能造成起塔储罐发生事故，扩大事故损失。对也未进行监控，就可以及时发现也为的异常情况。
安全监测仪表的选择
被检测仪表的选择
储罐区油品的进出、收付是非常频繁的，由此引发的事故也很多，特别是油罐的油品溢出事故更为屡见不鲜。因此增加油罐超高液位报警连锁安全系统是非常必要的。一旦出现油罐液位异常报警，执行预先设计的逻辑连锁动作：切断该罐的罐根阀，开启相应的罐列阀和开启其它储存同样油品罐的罐列阀，使发生液位报警信号的油罐立即停止进油，避免油品溢出，以保护管线和设备安全。
该设计采用静压式测量方法进行液位测量，投放双硅压阻式压力传感器以减小油品密度随温度的变化对液位测量的影响。
液位敏感元件采用IC-1431型硅压阻式压力传感器，它是利用腐蚀工艺在单晶体硅片上制成硅杯（见图1）其中间部分形成硅膜片（即弹性体），然后离子注入工艺形成一定形状的力敏应变片（线性变化的范围，由制作工艺决定）。硅膜上带有增益电阻，用他的阻值大小来补偿电桥灵敏度的离散性。传感器电路原理（见图2）恒流源I0=115mA为电桥供电，输出U0满量程2 V，制作工艺得当就可
以使力敏应变片型变量N与输出电压U0成线性关系，即N正比于U0输出信号经取样
放大电路整成4-20mA或0-5V的标准信号，即可经安全栅输入智能仪表。
画图
温度的变化引起液体密度的变化，进而影响测量的精度。尽量减少这种影响是在静压力式测量方法中首先需要解决的问题。该设计的测量原理图（见图3）投放两个给定距离为H0的IC-1431传感器，其中一个投放到油罐面，两个传感器
所输出的电压信号经安全栅输入智能仪表做运算处理后显示测量值并与上位机通讯。由静压力、弹性体形变与电压U0之间的对应关系建立数学关系，通过给定
高度求未知高度。
通过信号转换器，可将液位信号转换成4-20Ma DC(二线制)标准电流信号，实现液位信号的远传集中显示、记录、控制。成为DDZ-Ⅲ型或DDZ-S型系列过程检测与控制仪表中的一个变送单元。
画图
可燃气体检测仪表的选择
所选择的可燃气体检测报警器的主要性能指标应满足以下要求：①是用于检测空气中的可燃气体；②检测范围在0-100%；③可燃气体爆炸下限（LEL定在≦25%（一级）或≦50%LEL（二级）；④响应时间应小于60s。
光离子化气体传感器不仅可以用于测定可燃气体也可以测定有机和无机有毒气体。光离子化检测仪中的核心部件是光离子化检测器, 其工作原理（见图4） 画图
化合物气体都有其电离电位, 当分子被紫外光照射时, 如果紫外光光子的能量大于化合物的电离电位,则化合物分子与光子碰撞被电离。光离子化检测仪的内置气泵把空气吸人后, 进人离子化腔, 在固定强度的紫外光照射下, 化合物被击碎电离成正离子和负离子, 这一过程称为光离子化。带电荷的离子在电场的作用分别被阳极和阴极捕捉, 并在阳极一阴极间产生电流, 电流的大小与化合物浓度成正比, 电流转化成浓度信号，在屏幕上显示出来。
3.3火灾探测器的选择
火灾探测器的选择一般应结合石油储罐区储存的油品来决定。由于油品燃烧都会产生大量的热，因此对火灾的探测可选用热学式气体检测器。
热学式气体检测器就是利用有毒有害物质燃烧或氧化时所产生的热量进行检测，其原理(如图5)。其产生电信号的原理与热导检测器（TDC）的电桥电路相同，测定电桥由热敏元件R1、R2及电阻R3、R4组成。R1通过被测气体，如无可燃气体存
在，电桥处于平衡状态，无信号输出，当含有可燃气体时，气体被点燃燃烧或经接触剂氧化而产生热量，能使R1的温度升高，温度的变化导致R1电阻变化，此时
电桥产生不平衡电压，输出电流使微安表指针偏转，标定仪器时已将指示值转化成可燃气体的含量，所以由微安表上指出可燃气体的含量，或由电桥不平衡电压启动警报，装置发出光、声或电信号，调节可变电阻R5，可改变电桥两端所加电
压，因而可改变测定浓度范围或报警浓度。R2的作用是环境温度改变时，能补偿
热敏电阻阻值的变化对输出信号的影响。
4安全监测系统的实现
4.1检测器的布点
检测器的安装位置应综合空气流动的速度和方向、与潜在的泄漏源的相对位
置、通风条件而确定，并便于维护和标定。检测器和报警控制器应以收到最小振动的方式安装，如果附近易产生电磁干扰，宜使用铠装电缆或电缆加金属护管。气体检测器安装高度应根据可燃气体的密度而定。当气体密度大于0.97kg/m3(标准状态下)时，安装高度距地面0.3-0.6m；当气体密度小于或等于0.7kg/m3（标准状态下）时，安装高度距顶端0.5-1.0m为宜。
在检测器的布点及设置数量时参考时遵守以下步骤要点：
（1）首先要查清所要监测的储罐，有哪些情况可能发生泄露，并推算他们的泄漏压力、单位时间的可能泄漏量及泄露方向等，画出棋格形分布图，并根据推测的严重程度分为A、B、C三种等级。
（2）根据所在场所的主导风向、空气可能的环流现象及空气流动的上升趋势，以及空气自然流动的习惯通道等，综合推测当天发生大量泄漏时，可燃气在平面上的自然扩散趋势图。
（3）再根据泄漏气体的比重（大于空气或小雨空气）并结合空气流动的上升趋势，最后综合成泄漏流的立体流动趋势图。
（4）根监测范围内可燃气体泄露的立体流动概念，可在其流动的下游位置做出初始设点方案。
（5）然后，在研究些漏点的泄露的状态可能是微漏还是喷射状的泄露。如果是微漏，则设点的位置就要靠近泄露点。如果是喷射状泄露，则稍远离泄漏点。综合这些状况，拟定出最终设点方案。这样，需要购置的数量和品种可以从考虑的最终棋格图中估算出来。
（6）对于一个大中型有可燃气体泄漏可能的储罐区，建议每相距10-20m设一个检测点。
（7）对比重大于空气的气体的检测, 应将检测器安装在低于泄漏点的下方平面上, 并注意周围的环境特点。例如7 地槽地沟容易积聚可燃气体的地方, 现场通往控制室的地下电缆沟, 有密封盖板的污水沟槽等, 都是经常性的或在生产不正常情况容易积聚可燃气的场所。
4.2监控系统系统结构设计
石化储罐区火灾监测与灭火联动控制系统结构（如图6）所示，以兼顾工艺监测参数DC4-20mA 传输和火灾参数传输的不同要求, 以及灭火设备联动控制的信号输出要求。工艺参数的监测是根据数据通信转换协议,设计构造防爆型DDZ 转换器, 接受处理4-20mA本安型一次仪表输出信号, 如可燃气体浓度、成分、
储雏温度、液位、压力等工艺参数探测器的输出信号。监控主机主要完成对安全参数及火灾初期参数的连续采集处理, 对采集到的信号采用现代信号检测和处理方法, 进行状态分析, 及时预测并采取措施对事故进行处理, 通过直流硬线连接方式和远程联动控制装置有效启动现场消防设备,实施灭火操作。
画图
4.3 监控系统软件实现
系统应用软件采用模块化编程方式, 主要包括系统主控模块和事故处理模块、 信息通信模块、消防管理模块等功能模块。各个模块的功能如下：
（1）系统主控模块。主要完成数据采集处理、报替判断与联动控制输出、自动与手动控制方式切换、系统管理。
（2）事故处置模块。根据监测数据完成对监测区域的事故状态分析预测, 对工艺安全进行操作控制和处置紧急情况, 实施救灾方案。
（3）信息通信模块。主要完成通信协议管理、数据通信控制、异地远程联网。
（4）消防管理模块。主要完成系统操作管理、设备工况管理、防火管理与数据存储。
5监测系统可靠性设计
为保证系统稳定可靠地工作, 提高其抗电磁干扰等恶劣环境的能力, 减少误报、漏报的发生, 采取以下措施进行可靠性设计：
（1）探测器采用本质安全防爆设计川；
（2）采用PC/104以工控机为主机；
（3）采用消防专用电源供电, 而且PC/104工控机的Flash EPROM能够在断电时保护断电状态；
（4）对于此监控系统, 若发生软件故障可能导致监控人员不能了解或错误了解电网运行状况, 做出错误决策, 最终导致电网不正常运行甚至瘫痪。因此, 需要对软件进行在线检查, 使系统具有自检和复位功能；
（5）采用专线方式直接控制，使用DC24V标准的驱动信号直接送入现在消防设备配电箱驱动，以确保这些设备动作的高度可靠性；
（6）检测器和报警控制器的附近若易产生电磁干扰，宜使用铠装电缆或电缆加金属护管。通讯线采用带屏蔽电缆，并将屏蔽层良好接地，接的正确方法应采用就近接地，将干扰信号降到最低程度；
（7）电子元器件若遭受短时高压瞬变而易于损坏，所以对他们要采取二极管防护；
（8）监控主机要有主动和手动两种触发装置，手动按钮是报警系统准确发送报警信号的有力手段，可是靠性能最高的报警装置。为防止恶作剧，蓄意报警，应加强管理，在报警按钮上标出警告字样等措施，严防误报；
（9）消防水泵、防烟、排烟风机等重要消防电控装置的启、停控制，应能在消防控制室手动直接控制。为防止误报，通常以手动直接控制为主，一旦火灾自动
报警系统失灵，也不影响他们启动，保障系统的可靠性；
（10）在系统安装时，应尽量做到传输线单独铺设，不可与交流输电电缆等动力线一起铺设在一条电缆沟中，强信号线和弱信号线应尽量避免平行走线，尽力使二者正交，是电磁耦合减到最小；
（11）单台报警控制器容量不宜选得太大。当储罐区过大时，建议分散设置消防控制室或选用多台火灾报警控制器，形成既分散又集中的火灾报警控制中心系统形式，以提高系统的可靠性和便于维护和管理。
自动灭火系统的种类，选择，设计
灭火器是扑救初起火灾的重要消防器材，轻便灵活，可以移动，稍经训练即可掌握其使用方法，确属消防实战灭火过程中较理想的一线灭火工具。可见，灭火器的合理配置在石油库是十分重要的。
1 灭火器的选择
1．1 灭火器的分类
我们常见的灭火器按照充装灭火剂的类型，分为水型灭火器、泡沫灭火器、二氧化碳灭火器、干粉灭火器、卤代烷灭火器等5种 根据灭火机理的不同，水型灭火器又分为清水和酸碱两种，泡沫灭火器又分为化学泡沫和空气泡沫两种，干粉型又分为磷酸铵盐和碳酸氢盐两种。按照灭火器的加压方式分为化学反应式灭火器、贮气瓶式灭火器、泵浦式灭火器3种，其中泵浦式灭火器在我国很少使用。
1．2 灭火器的基本性能
1．2．1 灭火器的使用性能
灭火器的使用性能包括：有效喷射时间、喷射滞后时间、喷射距离、操作性能、灭火性能。喷射滞后时间是指灭火器阀开启至开始喷射灭火剂的时间，滞后时间短则质量好；灭火器能扑灭的火灾面积越大则灭火性能越好。
1．2．2 灭火器的可靠性能
灭火器的可靠性能包括：密封性能、抗腐蚀性能、热稳定性能。密封性能是指各种灭火器在保管期间有可靠的密封性，贮压式干粉灭火器每年的泄漏量不得大于充装量的5％或50g；二氧化碳贮气瓶每年的泄漏量不得大于充装量的5％或7％，各种灭火器在使用喷射时，驱动气体或灭火剂不能从喷嘴以外喷出或泄漏；热稳定性能指灭火器上采用的橡胶、塑料零件在高温影响下，不变形，无裂纹 1 2 3 灭火器的安全性能
灭火器的安全性能主要是指其本身的结构强度及抗振动和抗冲击的性能。要求灭火器的筒体、堵头、喷射管等在设计、制造、焊接、选材上均按国家标准进行 出厂的灭火器要有强度测试、振动、冲击试验说明。灭火器使用后重新装药时，要做水压、振动、冲击测试。
1．3 灭火器的工作原理和选择
选择灭火器应按照设置场所的火灾种类、灭火器的有效程度、对保护物品的污损程度、设置点的环境温度和使用灭火器人员的素质等因素来综合考虑。
1．3．1 泡沫灭火器
化学泡沫灭火器反应生成的二氧化碳一方面形成泡沫，一方面使筒内压力上升，
成为泡沫喷出的驱动力。反应生成的二氧化碳呈胶状分布在泡沫上，隔绝空气遮住火焰的辐射。同时，泡沫析出的水覆盖在燃烧物上，对其表面有一定的冷却作用，在这二者的作用下使火熄灭，故可用于扑救有机可燃固体和可燃液体的初起火灾，其中抗溶性空气泡沫灭火器能扑救极性溶剂(如甲醇、乙醚、丙酮等)的火灾 但是泡沫灭火器不能用于扑救带电设备和轻金属的火灾。
1．3 2 干粉灭火器
干粉灭火器开启后，筒体内的干粉灭火剂在二氧化碳气体或氮气的压力下喷出，形成一股夹着加压气体的雾状粉流射向燃烧物，可以吸收大量火焰中的活性基团，使其急剧减少，从而中断燃烧的连锁反应，使火焰熄灭 碳酸氢钠干粉灭火器适于扑救易燃液体、可燃气体的初起火灾；磷酸铵盐灭火器除可扑救上述两种火灾外，还能扑救固体物质的初起火灾。干粉灭火剂的绝缘性能好，还能扑救带电设备的初起火灾
1.3.3 二氧化碳灭火器
二氧化碳灭火器压下压把后，内部的二氧化碳灭火剂由虹吸管下端流入瓶阀，喷出的二氧化碳迅速气化集中喷射出去。由于二氧化碳是一种情性气体，能相对减少燃烧物上面空气中氧的含量，当二氧化碳达到一定的浓度时，就能将火窒息而扑灭，故主要是用于扑救精密仪器、贵重设备、档案资料及带电设备火灾。
1.3.4 卤代烷灭火器
卤代烷灭火器开启后，卤代烷灭火剂在上部氮气压力的作用下，从虹吸管进人喷嘴喷出，当喷到燃烧处时，燃烧的溴离子与燃烧产生的活性氢基化合．使燃烧的连锁反应停止，火焰熄灭。卤代烷灭火器用于扑救可燃液体和可燃气体的初起火灾．卤代烷灭火剂绝缘性较好，具有二氧化碳灭火器的特点，可扑救带电设备火灾．而且灭火效率比二氧化碳高2倍。但是由于保护大气臭氧层的需要，据《关于在非必要场所停止再配置卤代烷灭火器的通知》(公通字：1994：94号)，对卤代烷灭火器已采取逐步淘汰的方法，用磷酸铵盐干粉灭火器进行等效替代。由上可知，火灾种类不同在很大程度上决定了灭火器的选择。在此基础上再根据其他具体情况，在符合要求的灭火器种类中进行优选，以最终确定在几类火灾并存的混合火灾场所，应优先选用多功能灭火器，避免在同一场所设置多种类型的灭火器。在同一场所设置同一类型灭火器时，宜选择操作方法相同的灭火器 1 4 火灾种类
火灾分为A、B、C、D等4类，销售企业石油库常见的是前两种和电气火灾。A类火灾是指含碳固体可燃物火灾。这种物质往往具有有机性质，燃烧时一般能产生灼热的余烬。如木材、棉、麻、毛等，扑救A类火灾应选用水型、泡沫、磷酸铵盐、卤代烷型灭火器。B类火灾是指液体火灾和可熔化的固体物质火灾，如汽油、柴油、沥青、石蜡等。扑救B类火灾应选用干粉、泡沫、卤代烷、二氧化碳型灭火器。电气火灾是指带电设备与电气线路的火灾，可使用磷酸铵盐干粉灭火器和卤代烷灭火器，气体灭火器优良的电气绝缘性使它们适合扑救这类火灾。
2 灭火器的配置
表1 石油库一般是B类火灾．B类火灾配置场所灭火器的配置基准如表1。
危险等级
每具灭火器最小配置灭火级别
最大保护面积 严重危险中危险级 轻危险级 级 8B 5m2/B 4B 7.5m2/B 1B 10m2/B
表2 在石油库中．灭火器配置场所危险等级如表2。
危险等级
严重危险级 举例 1甲乙类油品和有机溶剂，泵房 2装卸原油的码头，车站
3甲、乙类油品贮罐、桶装堆场
1丙类油品泵房、灌桶间
2丙类油品贮罐桶装仓库和堆场
3高低压配电室 中危险级
表3 B类火灾配置场所手提式灭火器最大保护距离如
3 石油库具体场所灭火器材配置的举例
现有石油库罐区1000m3露天汽油罐一座。此油罐灭火级别为Q=K×(S／U)
式中K为修正系值：无消火栓和灭火系统K=1；设有消火栓K=0．7；设有消火栓、灭火系统K=0.3；可燃物露天堆垛、甲、乙、丙类液体贮罐K=0．3。故该式中K=0．3。
s为保护面积，此例中1000m3露天汽油罐，根据油罐直径计算得保护面积为120m2。
u为相应危险等级场所的灭火器配置基准，即表1中的最大保护面积。从表2可看出，此例中为严重危险级，在查表l，可知U=5m2/B。故灭火级别Q=0．3×(120/5)=7．2B
从表1可知严重危险级每具灭火器最小配置灭火级别为8B，故本例中灭火级别Q=8B。
表3可知B类严重危脸级场所手提式灭火器最大保护距离为9m，根据1000m3油罐直径判断，应设置手提式灭火器2个8kg干粉灭火器。 危险等级 严重危险级 中危险级 轻危险级 最大保护距离 9m 12m 15m
下面具体针对罐外式烟雾自动灭火系统
烟雾灭火技术是一种热气溶胶灭火技术, 是我国20世纪60年代自主研发的灭火技术, 首次将“以火攻火”的理论应用到现代消防技术中的甲、乙、丙类液体储罐初期火灾的扑救领域, 该技术1987 年获布鲁塞尔国际发明展览会尤里卡金奖。烟雾灭火系统属有管网导入式灭火装置, 可分为罐内式或罐外式两种, 其中应用较广泛的为罐外式。其特点是喷发和灭火速度快, 一般扑救过程不超过30s, 且不用水电, 投资少, 维护费用低, 安全性好, 在火灾危险性大的原油、汽油等中小储罐的消防保护上具有无可比拟的优越性, 该系统在国内已得到相当规模的实际应用, 并成功扑灭了多起火灾。
1 罐外式烟雾灭火系统的结构和原理
2. 1 结 构
罐外式烟雾自动灭火系统的结构主要包括发烟装置(内装烟雾灭火剂)导烟装置、引火装置及附件4部分。
画图
1- 喷头; 2- 感温启动器; 3- 引线套管; 4- 支撑杆; 5 - 支架; 6- 导烟管; 7- 保护箱; 8- 发烟器; 9- 平台; 10- 高度调节装置 图1 烟雾灭火系统主要结构
1. 2 灭火原理
储罐内部发生火灾后, 装在罐内的易熔合金探头在110 。C 时自动熔化脱落, 其内部的感温火焰启动复合引线裸露出来, 在受到火焰作用或温度达到170。C时自动启动引燃消防引线, 迅速引燃以一定螺距缠绕在筛型导流筒上的引线药芯。烟火型灭火药剂被引线药芯以螺旋方式点燃后, 初始燃烧的药剂产生与点燃方式一致的螺旋式高压气流, 使松装的灭火剂呈悬浮状态在发烟器内部进行固相化学反应, 部分灭火剂被初始气流及自身产生的气流带入导烟管中继续反应, 反应产生大量的氮气、二氧化碳、水蒸汽和以金属氧化物及碳酸盐为主的固体微粒
灭火介质形成的气溶胶, 以很高的压力( 1.3~ 1.8MPa) 通过喷头喷射至储罐内。产生的气溶胶对罐内火焰进行抑制切割, 压制火焰, 最后在储罐内部形成浓密、均匀的灭火烟雾, 以全淹没的方式对火焰进行覆盖, 通过惰性气体窒息, 固体微粒吸热, 链抑制等多重作用在30 s 内实现灭火。 2 系统的特性和优点
烟雾灭火系统由于采用了感温火焰复合引线的非电启动方式和烟火型烟雾灭火剂, 所以在使用过程中不用水、不用电, 灭火迅速, 作用可靠, 安全性高, 与常用的泡沫灭火系统相比较, 可节省消防投资60%以上, 且无需配备专门的消防队伍, 能节省大量的日常维护管理费用。特别适合数量多、分布广、地形复杂, 易发生自燃, 供水、供电困难、不稳定的储罐库区内的中小型规模储罐的防保护。 3 焦化汽油储罐的火灾特点和火灾危险性分析 3. 1 火灾特点
。
原油炼制过程中产生的重油或渣油, 加热至500C左右经过深度热裂化, 可分解生成气体、液体及焦炭。该液体经过分馏, 切割沸点范围为初馏点至205~ 215 e 的馏分, 就可得到焦化汽油。这种汽油的马达法辛烷值较低(约60 MON) , 安定性差( 溴价40~ 60) , 一般需经过加氢精制, 除去其中含氮、含硫化合物及二烯烃, 才可用作车用汽油调和组分或作为石油化工原料。
焦化汽油属典型的甲类易燃、易爆液体, 其储罐一旦发生火灾火势蔓延极快, 如不及时扑救极易发生爆炸将罐体撕裂, 形成无法扑救的流淌火。火灾释放的热辐射又会给相邻储罐及其他可燃物造成很大的威胁, 易酿成连锁反应, 造成重大的经济损失和人员伤亡。
焦化汽油储罐易发生自燃火灾, 一般难于预防和发现, 往往会使扑救工作失去最佳的时机。 3. 2 火灾危险性分析
焦化汽油火灾危险性的主要根源是其含有4*10-3左右的硫, 这些硫多数以硫醇、硫醚以及噻吩等形式存在, 其中腐蚀性强的低分子量硫醇存在较多, 如延迟焦化汽油中低分子硫醇的含量就约占其总硫含量的30%。焦化汽油中的含硫化合物长期和储罐内壁接触, 对储罐内壁形成点状或者层状腐蚀, 生成大量的硫化亚铁(FeS) ,而FeS可以发生自燃, 酿成自发火灾。 在空气中受热或光照时,FeS 会发生如下反应:
2FeS+ 3O2==2FeO+ 2SO2+ 98 kJ (1) 反应生成的FeO 继续反应: 4FeO+ O2 ==2Fe2O3+ 542 kJ (2)
这是因为FeS在潮湿空气中易氧化, 二价铁离子被氧化成三价铁离子, 负二价硫被氧化成四价硫, 并放出大量的热量, 局部温度的升高, 会加速周围FeS的氧化, 形成连锁反应, 发生自燃。 干燥FeS在空气中的自燃温度为300~ 350。C , 但在在70。C饱和水蒸汽条件下, 含10% 污垢的FeS 即使在100。C以下, 氧化反应也能快速进行, 所放出的氧化反应热导致体系温度迅速升高; 温度升至120。C即可出现自燃。当FeS 中含水20%以下时会导致其起始自热温度降至常温, 从而使FeS 在常温下也能发生自热和自燃。
4 罐外式烟雾自动灭火系统在2000m3 焦化汽油储罐的设计应用
由于焦化汽油具有发生自燃的火灾危险性, 结合罐外式烟雾自动灭火系统具有自动、准确探测火情, 快速、有效灭火, 不会错失灭火最佳机会, 将火灾损
失降至最低点的特点, 在中国石油大港石化公司2 000 m3 焦化汽油储罐上设计应用了罐外式灭火系统。 4. 1 系统的设计
烟雾灭火系统设计主要依据储罐的尺寸、贮存产品的种类和装置的规格提出设计方案, 按式( 3) 计算灭火剂用量, 确定适用的装置。
M= A *r ( 1+ k) ( 3)
式中: M 为烟雾灭火剂设计用量, kg; A 为储罐截面积, m2 ;r 为单位面积的灭火剂用量, kg/ m2 , 其取值不应小于表1的规定; k 为安全补偿系数, 其取值应符合表2 的规定。
表1 单位面积的灭火剂用量
甲、乙类液体/kg/m2 固定顶储内浮顶储
罐 罐
1
0.8
丙类液体/kg/m2 固定顶储罐
0.7
表2 安全补偿系数
储罐直径D/ m
D≦10 1015
安全补偿系数
0 0.1 0.2
该2000m3 储罐的直径14m, 依据以上规定进行计算, 每个储罐需使用灭火剂
169. 24 kg。
根据计算结果和烟雾发生器中灭火剂的充装量不应小于其额定充装量, 且不得大于该额定充装量的1.05倍以及当独立系统不能满足设计要求时, 可采用组合系统,但是装置不应多于3套的要求,为保证灭火的可靠性和系统的同步性, 采用组合系统时, 同一组合中应采用相同规格装置的相关规定, 结合表3中该灭火系统的技术参数, 最终选择了每个罐体使用3套ZWW10 烟雾灭火装置的设计方案。
表3 罐外式烟雾灭火装置规格和技术参数
项目
单套装置适用储罐直径/m
发烟器内径/ mm 导烟管内径/ mm 灭火装置启动温度/。C 发烟器最大工作压力/MPa 喷头最大工作压力/MPa
喷烟射程/ m 喷射时间/ s
>3
>4
型号
ZWW3 ≦3 200 70
ZWW5 ≦5 300 80
110 ≦1.8 ≦1.3
>7
>8
ZWW10 ≦10 400 100
ZWW12 ≦12 500 125
灭火时间/ s 灭火剂充装量/ kg 灭火剂有效期/ a
9
20
60
90
4( 罐内带加热装置的为2 a)
4. 2 系统的安装和维护注意事项
( 1) 由于该储罐是已使用过的旧储罐, 所以安装前必须按照相关规定和程序对贮罐进行清洗, 并在罐内各处的可燃气体浓度小于爆炸极限下限的25%时才可进行
施工, 在施工过程中必须严格遵守动火规定。
( 2) 由于烟雾灭火剂极易吸潮, 系统装药工作必须快速完成, 严禁在雨雪天气作业, 药剂不得一次装入, 必须分三次以上逐次装填。
( 3) 烟雾灭火剂是一种烟火型灭火剂, 系统启动所用的消防引线和感温火焰复合引线均为易燃物品, 在运输、保管和安装过程中要特别注意安全防火。 ( 4) 每年对系统进行一次维护检修, 检修内容包括:打开发烟器, 检查药剂是否结块, 是否因罐内冒顶进油,如结块、进油必须断开启动引线, 对药剂进行更换, 并检
查引火系统各连接件密封情况。
( 5) 检查易熔合金探头腐蚀情况, 如腐蚀严重, 必须及时进行更换。
( 6) 系统药剂每4 年进行一次更换, 若储罐内带加热盘管或其他加热装置, 系统内药剂须2 年进行一次更换。更换的废药和消防引线必须在安全地带销毁。 ( 7) 安装和维护应在专业技术人员指导下进行。 5 结束语
经过近50 年的应用, 烟雾灭火系统技术不断完善和提高, 已报道的成功灭火案例已有四次, 每年有近500 套系统用于储罐的消防保护, 取得了良好的经济效益和社会效益。鉴于烟雾灭火系统的优良特性, 现行国家标准和行业标准《石油库设计规范》( GB 50074- 2002) 、《原油和天然气工程设计防火规范》( GB 50183- 93) 、《铁路内燃机车机务设备设计规范》( TB 10021- 2000) 、《烟雾灭火系统技术规范》( CECS 169: 2004) 中对烟雾灭火系统的设置条件均进行了规定。目前, 该系统可应用在最大容量到5 000 m3 的轻质柴油储罐上, 最大容量到2 000 m3 的汽油、航空煤油储罐上, 最大容量3 000 m3 的原油储罐上。
以上是针对单个石油储罐采取的罐外式烟雾灭火系统，但是针对整个石油片区
灭火举措
1. 启用罐区灭火设备
当燃烧罐上的固定或半固定灭火装置没有破坏时，应首先启用燃烧罐上的固定或半固定灭火装置向罐内输给强度为8L/(min.m2)、混合比为7%混合液。 2. 使用移动消防设备
当燃烧罐上的固定或半固定灭火装置已被破坏而无法使用或根本没有设置时，应使用消防队的移动式消防装备-车载泡沫炮、移动泡沫炮、泡沫勾管、泡沫管枪和遥控自行灭火炮车等，同时向油罐内定点喷射泡沫。蛋白泡沫、合成泡沫混合液的供给强度为8L/(min.m2)，混合比为7%。
所有移动消防装备的比例混合器的调节阀指针要对准所用泡沫喷射器材相应指数，消防车的额定喷射压力也要调整到相应指数。 附常用泡沫喷射器材主要性能参数：
名称 工作压力 混合液流量 泡沫量
PQ4泡沫枪 PQ8泡沫枪 PPY32移动泡沫炮 PP48A车载泡沫炮 PG16泡沫勾管
0.7MPa 0.7MPa 0.8MPa 1.2MPa 0.5MPa
4L/S 8L/S 32L/S 48L/S 16L/S
25L/S 50L/S 200L/S 300L/S 100L/S
注：蛋白泡沫不能用于扑救醇、酯、醚、醛、酮、羟酸等极性液体（水溶性有机溶剂）的火灾。对于加醇汽油（汽油中的醇含量超过
10%），也不宜用蛋白泡沫扑救。 3. 泡沫液和喷射方式
扑救油罐火灾必须有针对性的选择使用泡沫液。目前，扑灭油类火灾效果较好的泡沫液是氟蛋白泡沫液和合成泡沫液（植物型阻燃灭火剂）。
最有效的方法是采用高倍压泡沫产生器从油罐液下喷射
〔2 」国家安全生产监督管理总局关于中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司“ 1爆炸火灾事故的通报〔R 」北京: 国家安全生产监督管理总局, 2 01 0
【3 」国家安全监管总局, 公安部.关于大连中石油国际储运有限公司“7·16”输油管道爆炸火灾事故情况的通报安监总管三〔2 0 1 0 〕12 2 号[ R 」.北京: 2 0 2 0
下面以10万方原油储罐为例, 简要介绍一下大型原油储罐火灾的扑救。 (一) 灭火基本要求。
坚持冷却保护, 防止爆炸, 充分利用固定、半固定消防设施实施内攻, 适时消灭火灾。
( 二) 灭火战术要点。 1. 速战速决。加强第一出动, 一次性向火场调派具备攻坚灭火能力的优势兵力, 力求速战速决。 2. 冷却保护。
( 1) 对燃烧油罐全面冷却, 控制火势发展,防止油罐变形或塌裂。
( 2) 对于邻近罐( 理论上讲带有保温层的不需冷却) 没有保温层的需进行半面( 着火面)冷却, 视情加大冷却强度。
3. 以固为主, 固移结合。对装有固定、半固定泡沫灭火装置的燃烧罐, 在可以使用的情况下, 坚持“以固为主”的原则, 辅以移动式消防车泡沫炮或移动泡沫炮、泡沫钩管、泡沫管枪等相结合的方法灭火。
4. 备足力量, 攻坚灭火。对爆炸后形成稳定燃烧的油罐, 在进行冷却的同时, 积极做好灭火准备工作, 在具备了灭火所需人员、装备、灭火剂、水等条件下发动总攻, 一举将火势扑灭。 5. 隔绝空气, 窒息灭火。油罐的裂口、呼吸阀、量油孔等处呈火炬型燃烧时, 可采取封堵、覆盖灭火法, 将其窒息。 ( 三) 灭火措施和行动要求 1. 火情侦察
通过外部观察、询问知情人、仪器检测,迅速查明以下情况: ( 1) 燃烧罐内油的储量、液面高度和油液面积。 ( 2) 燃烧罐的罐顶结构。
( 3) 受火势威胁或热辐射作用的邻近罐的情况。
( 4) 固定、半固定灭火装置完好程度, 以及架设泡沫钩管的位置。 ( 5) 原油的含水率、有无水垫层。 2. 冷却防爆措施 ( 1) 冷却强度
①燃烧罐=0.68 ～0.8 L/s·m。 ②邻近罐= 0.35 ～0.7 L/s·m。 ( 2) 冷却方法
①开启水喷淋冷却装置。
②利用水枪、带架水枪或水炮。
③冷却水要射至罐壁上沿,要求均匀,不留空白点。
④对邻近受火势威胁的油罐,视情形启动泡沫灭火装置,先期泡沫覆盖,防止油品蒸发,引起爆炸。
⑤用湿毛毡、棉被等, 覆盖呼吸阀、量油口等油品蒸汽的泄漏点。 3. 灭火准备
( 1) 加强灭火剂储备。泡沫液的准备量通常应达到一次灭火用量的6倍,同时准备一定数量的干粉灭火剂。
( 2) 落实人员、装备。进攻所需要的大功率泡沫消防车、干粉消防车、举高消防车、移动泡沫炮、泡沫钩管、指战员个人防护装备器材等要组织到位, 落实作战人员, 明确作战任务。
( 3) 搞好火场供水。指定专人负责火场供水, 合理分配水源, 确定最佳的供水方案, 确保供水不间断。
( 4) 保证火场通信畅通。火场通信必须畅通无阻, 有条件的火场应设置大功率扩音器。 4. 灭火措施
( 1) 对大面积地面流淌性火灾, 采取围堵防流、分片消灭的灭火方法; 对大量的地面油品火灾, 可视情形采取挖沟导流方法, 将油品导入安全的指定地点,利用干粉泡沫一举消灭。
( 2) 对灭火装置好用的燃烧罐, 启动灭火装置实施灭火。
( 3) 对灭火装置被破坏的燃烧罐, 利用泡沫管枪、移动泡沫炮、泡沫钩管进攻或利用高喷车、举高消防车喷射泡沫等方法灭火。 ( 4) 对在油罐的裂口、呼吸阀、量油口等处形成的火炬型燃烧、可用覆盖物( 浸湿的棉被、石棉被、毛毡等) 覆盖火焰窒息灭火, 也可用直流水冲击灭火或喷射干粉灭火。 5. 注意事项
( 1) 参战人员应配有防高温、防毒气的防护装备。
( 2) 正确选用灭火剂。液上喷射可使用普通蛋白泡沫, 液下喷射应使用氟蛋白泡沫。
( 3) 正确选择停车位置。消防车尽量停在上风或侧风方向, 与燃烧罐保持一定的安全距离。扑救原油罐火灾时, 消防车头应背向油罐,以备紧急撤离。 ( 4) 注意观察火场情况变化, 及时发现沸溢、喷溅征兆。
( 5) 充分冷却, 防止复燃。燃烧罐的火势被扑灭后, 要继续向罐壁冷却, 直至使油品温度降到燃点以下为止。 灭火剂用量计算
10 万方罐直径= 80m;
10 万方浮顶罐灭火冷却水强度= 0.45L/s·m; 10 万方罐周长= 251.20m;
10 万方罐壁表面积= 5 526.40m2; 10 万方罐底表面积= 5 024m2; 10 万方罐体积= 110 528m3;
10 万方罐浮顶泡沫堰板与罐壁环形面积=248.06m2;
防火堤表面积=210×100-5024×2=10952m2( 一组两个罐) 。 10 万方原油储罐灭火力量计算: 用水量的计算 ( 1) 着火罐冷却用水量:Q着= nπDq=同一时间着火罐数量(个)×π×着火罐直径(m)×冷却水供给强度( L/s·m)= 1×3.14×80×0.45=113.04 L/s;
( 2) 邻近罐冷却用水量( 距着火罐壁15m范围内的邻近罐2个):Q 邻= 0.5 nπDq = 0.5×需要同时冷却邻近罐数量(个)×π×邻近罐直径( m)×冷却水供给强度( L/s·m) = 0.5 ×2 ×3.14 ×80 ×0.45 =113.04L/s ( 3) 配制泡沫的灭火用水量:
PC8 泡沫发生器的混合液流量为8L/s,一个罐的共有12 个PC8 泡沫发生器, 所以:泡沫混合液流量=12×8 L/s= 96 L/s
Q灭=Q混a = 泡沫混合液量×泡沫混合液中含水率= 96L/s×94%=90.24 L/s。 一次进攻按5分钟计, 为保证多次进攻的顺利进行, 灭火用水常备量应为一次进
攻用水量的6 倍, 即按30 分种考虑, 计算公式如下:
配制泡沫的灭火用水常备量Q备= 1.8Q灭=30 分种灭火用水量系数( 泡沫灭火用水常备量以m3 或T 为单位, 故30×60 ÷1 000 = 1.8 ) ×配制泡沫灭火用水量( L/s) = 90.24 L/s×1.8 =162.43 T。 ( 4) 油罐区消防用水量为:
Q=Q着+Q邻+Q灭=113.04 L/s+113.04 L/s+90.24 L/s= 316.32 L/s。 ( 5) 一次进攻5 分钟用水常备量为: 316.32 L/s×5 ×60 s= 94.896 T。
( 6) 用水常备量为:94.896 T×6= 569.376 T。
( 7) 六个小时灭火常备量: 6个小时灭火用水量= 6832.44 T。 ( 二) 泡沫液用量的计算。
PC8 泡沫发生器的混合液流量为8L/s, 一个罐的共有12个PC8 泡沫发生器, 所以:泡沫混合液流量Q 混=12 ×8 L/s=96 L/s。
泡沫液常备量:Q 液=0.108Q 混= 按6%配比, 30分钟用液量系数( 泡沫液常备量以m3 或T 为单位, 故0.06 ×30 ×60 ÷1 000 = 0.108) ×泡沫混合液流量= 0.108 ×96 L/s= 10.37 T。 ( 三) 火场水枪数量的计算。
19 mm 水枪有效射程15 m, 流量为6.5 L/s,控制面积为33 ～54m2, 控制周长10 ～15m。着火罐冷却需水枪的数量=火场周长÷水枪控制周长=251.20m÷15m=16.75≈17 支;
邻近罐冷却水枪的数量( 两个邻近罐) = n(罐数)×0.5 ( 采用移动式水枪冷却时, 冷却水的范围按半个周长计算) ×火场周长÷水枪控制周长=2 ×0.5 ×251.20 m÷15 m=17 支; 两个邻近冷却罐, 共17 支水枪, 我们实际使用取18 支,每个邻近罐使用9支水枪。 ( 四) 泡沫枪数量的计算。 泡沫供给强度为1 L/s·m2, 当进口压力为70 ×104Pa 时, 每支PQ8 型泡沫枪泡沫量为50L/s, 泡沫混合液流量为8 L/s。控制面积为50m2。 ( 1) 计算一:
扑救流散火需用泡沫量= 10952 ×1 ( 泡沫供给强度) = 10 952 L/s PQ8 泡沫枪数=10952 ÷50 = 219.04 ≈ 220 支 ( 2) 计算二:
根据《消防灭火救援》规定, 当防护堤内面积超过400 m2 时, 仍按400 m2 计算。此罐区一组防火堤设12个泡沫栓, 故以出12 支泡沫枪为准。则: PQ8 型泡沫枪= 12 支 ( 3) 冷却着火罐、邻近罐需消防车数量计算:按每辆车出三支水枪, 冷却共需水枪34 支( 1个着火罐, 2个邻近罐) , 则:冷却需消防车数量= 冷却共需水枪数÷3 =34 ÷3 = 11.3≈12 辆
( 4) 火场泡沫消防车数量计算。
消防车控制火势面积=消防车泡沫供给量÷泡沫灭火供给强度( 举例如下) : 东风王车= 200 L/s ÷1 L/s·m2= 200m2 黄河车= 300 L/s÷1 L/s·m2= 300m2
消防车数量=火场燃烧面积÷消防车控制面积: 东风王车= 10 952m2÷200m2= 54.76 ≈55 辆 黄河车=10 952m2 ÷300m2=36.51≈37 辆
以上计算均以一个罐着火为准。
原油储罐区泡沫灭火系统设计参数的确定方法
液化石油气贮罐区水喷雾灭火系统设计
中国知网
大型石油罐区泄漏火灾事故环境风险评价应用研究