油罐灾害事故处置技战术研究

油罐灾害事故处置技战术研究

何善平

化工区支队司令部参谋长中校

近年以来，从福建古雷PX化工厂大爆炸至山东日照球罐爆炸，从天津“8.12爆炸事故至东营爆炸，都突显了化学灾害事故的突发性强、人员财产损失大、社会影响广等特点。特别是油罐火灾事故更是世界性的灭火救援难题之一。本文主要从油罐基本情况、类型及相关配套设施、火灾类型、扑救的技术要求、战术原则等方面对油罐灾害事故处置予以阐述。

一、油罐类型及相关配套设施

（一）油罐的类型

按照结构，油罐可以分为固定顶罐、内浮顶罐、外浮顶罐和卧罐四种最常见形式的油罐。

1．固定顶罐

固定顶罐是指罐体为圆柱形，罐顶与罐壁为焊接连接固定的储罐。罐体结构由罐基座、罐壁、罐顶组成，附件由进料口、呼吸阀（平衡罐内外标标定气压）、人孔（检修时开启使用）、计量口（液位）、温度计（测量物料温度）、出料口、弦梯等主要部件组成，另外还配有安全功能的设施如：固定消防灭火设施、防护堤、污水沟（供溢流收容使用）、蒸汽或油加热和保温盘管等。

储存物料：多用于储存常温下为液态的重质油品，如柴油、润滑油等。

优缺点：优点是发生爆炸时顶部易开启泄压；缺点是平时使用中在液体物料表面易形成气相混合气，遇点火源瞬间形成大面积敞开式火灾。

2．浮顶罐

浮顶罐的浮顶漂浮在罐内介质的表面，浮顶随罐内介质储量的增加或减少而升降，浮顶边缘与罐壁之间有环形密封装置，罐内介质始终被内浮顶直接覆盖，能大大减少介质的挥发。罐体结构和附件同固定顶罐相同。

（1）内浮顶罐

内浮顶罐是在固定顶罐内部增设浮顶而成，罐内增设随油面上下升降的浮顶可减少油品的挥发损耗，外部的拱顶又可以防止雨水、积雪及灰尘等进入罐内，保证罐内介质清洁。

储存物料：主要用于储存易挥发的轻质油，如：汽油、航空煤油等。

（2）外浮顶罐

外浮顶罐是由漂浮在介质表面上的浮顶和立式圆柱罐壁所构成，浮顶随罐内介质储量的增加或减少而升降，浮顶外缘与罐壁之间有环形密封装置，罐内介质始终被内浮顶直接覆盖，减少介质挥发。

储存物料：常用于大型（通常至少是1万立方米以上）原油、燃料油、重油等的储存。

两种浮顶罐的区别：外浮顶罐和内浮顶罐最大的区别是外浮顶罐上方没有固定的拱顶。

优缺点：优点是因具有与储存物料液面贴合的浮顶能大大减少物料的挥发，即使发生火灾浮顶的隔离作用也能延长大面积火灾发生的时间；缺点是浮顶在燃烧过程中浮顶的部件损坏而失去平衡，易出现燃烧部位不匀，罐壁受热不均而造成罐体严重变形，从而油品大量溢出形成大面积流淌火。

3．卧罐

卧罐全称是卧式圆筒（柱）型油罐，它能承受较高的正压和负压，有利于降低油品蒸发损耗，通常用于生产环节（如缓冲罐等）和加油站，卧式油罐的容积一般都小于100立方米。

优缺点：优点是制造方便、易搬运；缺点是单位容积耗钢材多，占地面积相对较大。

（二）油罐的相关配套设施

1．消防设施

（1）油罐区应设置消防冷却水系统，并应配置移动式的干粉等灭火设施；

（2）储罐容积大于100m3时，应设置固定式消防冷却水系统和移动式消防冷却供水系统。当储罐容积小于或等于100m3或储罐设有隔热层时，可不设固定式消防冷却水系统。移动式消防冷却供水系统应能满足消防冷却总用水量的要求。

（3）固定式消防冷却水系统的用水量计算，应符合下列规定：

①着火罐冷却水供给强度，不应小于6L／min•m2；

②距着火罐1．5倍着火罐直径范围内的邻近罐冷却水供给强度，不应小于4．5L／min•m2；

③着火罐和邻近罐的冷却面积，应按其表面积计算。

（4）移动式消防冷却用水量，应按罐区内最大一个储罐用水量确定，并应符合下列规定：

①储罐容积小于400m3时，不应小于30L／s，大于或等于400m3时，不应小于45L／s；

②当罐区只有一个储罐时，计算用水量可减半；

③当设有可供消防车取水的消防循环水池时，移动式冷却用水量可不计入消防冷却总用水量中。

（5）消防用水的延续时间，应按火灾时储罐安全放空所需的时间计算；当其安全放空时间超过6h时，按6h计算。

（6）固定式消防冷却水管道的设置，应符合下列规定：

①储罐容积大于400m3时，供水竖管宜采用两条，并对称布置；

②消防冷却水系统的控制阀，宜设于距罐壁15m以外的地点；

③控制阀至储罐的管遣，应采用镀锌管，是否设置阀后过滤器，可根据冷却水的介质及喷头性能确定。

2．围堰

围堰即防火堤，设计要求有以下几点：

（1）防火堤及隔堤应能承受所容纳液体的静压，且不应渗漏；

（2）立式储罐防火堤的高度，应为计算高度加0.2m，且不宜低于lm；卧式储罐防火堤的高度，不应低于0.5m；

（3）隔堤顶应比防火堤顶低0.2m至0.3m；

（4）管道穿堤处应采用非燃烧材料严密封闭；

（5）在防火堤内雨水沟穿堤处，应设防止可燃液体流出堤外的措施；

（6）应在防火堤的不同方位上设置两个以上人行台阶或坡道，隔堤均应设置人行台阶。

（7）防火堤内的有效容积，应符合下列规定：

固定顶罐：不应小于罐组内1个最大储罐的容积；

浮顶罐、内浮顶罐：不应小于罐组内1个最大储罐容积的一半；

当固定顶罐与浮顶罐或内浮顶罐同组布置时，应取上述一、二款规定的较大值。

（8）立式储罐至防火堤内堤脚线的距离，不应小于罐壁高度的一半；卧式储罐至防火堤内堤脚线的距离，不应小于3m。

（9）相邻罐组防火堤的外堤脚线之间，应留有宽度不小于7m的消防空地。设有事故存液池的罐组与相邻罐组储罐间的距离，不应小于25m，且其间应留有宽度不小于7m的消防空地。

3．油罐的放空

（1）敞开式放空储罐：主要针对罐内物料的毒害特性及挥发性确定。敞开式放空罐运用在常温常压下为液态，且毒性不强油品储罐。如：石脑油储罐。

（2）导流式放空储罐：主要针对罐内物料的毒害特性及火险特性确定。运用于在常温常压下为气态或有毒烃类储罐。目的避免物料的扩散到大气，形成爆炸性气体及有毒气体。如赛科公司化工罐区内的丙烯腈、乙腈、低温罐区等储罐。

二、油罐火灾危险性

（一）油罐火灾火焰温度高、辐射热强，爆炸威力大

油罐火灾，尤其是轻质油品火灾，如汽油、煤油等轻质油储罐发生火灾后，燃烧速度快，火焰高、火势猛，热辐射强，易引起相邻油罐及其它可燃物燃烧，储罐一旦发生爆炸，就会造成罐体破裂，罐盖掀开、飞出，或是罐壁底部、中间裂开，从裂口处或因罐体移位流出的油品，形成地面流淌性燃烧。有数据显示油罐发生火灾后，其火焰中心温度达1050℃—1400℃，罐壁温度达1000℃以上。油罐火灾的热辐射强度与发生火灾的时间成正比。燃烧时间越长，辐射热越强。

案例一：由于受火焰或高温作用，“大龙洋油库区”火灾先后有8个油罐发生爆炸起火，其中4号罐爆炸致整个罐顶被掀起，巨大的蘑菇状的火柱高达70多米。

案例二：在常州“5、4”油库火灾爆炸中，位于事故点相邻的两只油罐先后发生爆炸，其中一只油罐向东南飞出近50米，掉落在厂区南侧周山河北岸；另一只油罐罐体被掀起离位至东侧约9米处。

（二）现代化工“一体化”产业体系，易形成大面积火灾

一是体量大。企业的“一体化”生产行为，对储存容量要求更高，单罐容量达数万立方级乃至更大，多个单罐形成罐区又使储存量升级，由于原料、中间产品、成品等罐区的集中设置形成了罐群，火灾危险级别大大提高。

示例：上海孚宝港务有限公司丁烷、液氨、苯等物料构成的大型罐群，上燃石化仓储公司汽油、柴油、燃烧油等物料构成的大型罐群，都是几十万立方级的罐群。

二是面积大。容量再大也不可能无限升级，必须依靠占地面积的增大来满足企业储存的需求。

示例：上海化学工业园区内赛科石油化工有限责任公司的乙烯、丙烯、石脑油等物料构成的大型罐群占地面积接近17万平方米，包含各类储罐41个。

案例一：大龙洋油库火灾中，第一次爆炸就造成起火点周围200米范围内大部分可燃物发生起火。当火情发展到约4个小时时4号罐发生爆炸造成沸溢的油覆盖整座建筑物。

案例二：常州“5•4”油罐火灾中，流淌火达3000平方米。

（三）装置精密度高，结构复杂，易出现处置死角，易复燃复爆

虽然储罐罐体相对于化工生产装置的结构较为简单，但其相连接的管线、阀门、连接口、机泵交错复杂。消防人员在处置过程中易出现冷却死角，存在泄漏点不易发觉等现象，容易造成复燃、复爆。

（四）液体储罐易发生爆炸、沸溢和喷溅

沸溢和喷溅是指储存某些内储物的敞口储罐经过长时间安静的燃烧之后，火灾强度突然增大，伴随有燃油从储罐中喷出。

1．发生机理：表面油燃烧后形成渣油，密度大于下层未燃烧的油，从而下沉到液面下形成热层，其下沉速度大于液面下降速度，这种热层被称作热波。当热波接触到储罐底部或下沉的浮顶上的自由水或油水乳化液时，水会被很快加热沸腾并像爆炸一样溢出罐体。原油储罐以及部分合成物质储罐都会发生此现象。

2．沸溢、喷溅发生要具备的二种条件：

（1）储罐底部有自由水或油水浮化液。

（2）原油含有沸点较宽的组分。

3．沸溢、喷溅的特性：

（1）只有重质油品储罐火灾才有可能发生沸溢和喷溅。

（2）通常重质油品储罐容积越小，重质油层越浅，油品中含水率越多，其发生沸溢和喷溅的时间就越快；反之，则越慢。

（3）沸溢和喷溅在间隔一定的时间后会重复发生几次，一般先发生沸溢，间隔一段时间后，才会发生喷溅，而且一次比一次来得快。

4．发生沸溢、喷溅的时间估算：

（1）沸溢的时间一般在起火30min或1h后，由于断断续续向罐内喷射泡沫或水，而又未能将火扑灭，会使油罐提前出现沸溢现象。（含水1%的原油，一般在起火后45—60min就会出现沸溢，一般情况下，油品含水量多，传热速度快，沸溢出现早；含水量少，传热速度慢，沸溢出现晚。）

（2）发生喷溅的时间理论上是可以计算出来的，其公式为：油层厚度/（直线燃烧速度+传热速度）=喷溅时间。

5．沸溢、喷溅发生的前兆：

（1）重质油品储罐起火半小时至1小时以后，重质油品表面开始泛起细小的油泡沫，呈涌涨现象，反复数次；

（2）火焰颜色由浓黑暗红，变得泛白发亮，火焰明显增大；

（3）油罐燃烧伴有激烈的“嘶嘶”声响。

6．沸溢、喷溅可通过以下二种措施消除：

（1）浮顶储罐的建造：采取措施防止浮顶的下沉。

（2）储罐脱水：从装有沸溢液体的储罐中消除底部的水是防止沸溢的有效措施；可以通过定期从储罐中排水或在发生储罐火灾时采用安全的方式将底部的水排出。

三、油罐火灾扑救的战术原则

（一）快速反应，第一时间调集优势力量夺取火场主动权

油罐着火后，必须在火灾初期集中优势兵力，力图快速一举扑灭火灾。油品着火预燃期短，燃烧速度快。如不能及时扑灭，随着热波厚度增加，扑救会更加困难。热波触及乳化水层或水垫层时，会引起沸溢和喷溅，给灭火工作带来困难，对灭火作战工作极为不利。所以，当确认是油罐火灾后，要第一时间将所需的灭火力量一次性调派到火场，同时，在调集车辆时应优先调集大功率水罐泡沫车、高喷车、抢险救援车，防止后期到场后受场地限制，大功率车辆靠近不了现场。

（二）全面侦察，把握火灾蔓延和扩大的方向及主要方面

油罐火灾应尽快查清储罐的类型及最大容量、储存油品的种类、数量以及液面的高度；罐体是否变形或损坏；着火油罐对邻近油罐和建筑物威胁程度，是否需要采取保护措施；液体流散的范围；油罐周围有无防护堤和排水设施；罐底有无水层，是否有发生沸溢或喷溅的危险；油罐上是否有灭火设备或喷淋装置，是否好用；消防水源能否满足灭火、冷却的需要等等。

在火灾扑救过程中，要密切注意火场的风向和变化，注意观察油罐内的油有无沸溢和喷溅的征兆，以便及时采取相应的措施。

（三）合理调集，坚持计算与估算相结合的原则

油罐火灾处置过程中，充足、稳定的供水是灭火战斗取得胜利的根本保证，同时，合理分配水资源，尽量降低供水系统各类故障的发生，对于灭火作战至关重要。我们以5000吨、10000吨、50000吨、100000吨油罐为例，计算出灭火剂用量和所需车辆。

（四）科学判断，正确处理好冷却控制与快速灭火的关系

在储罐火灾处置中，冷却是前提，灭火是目的。

1．冷却控制

当第一出动力量不能完成一次性扑救火灾任务、罐体没有关阀、泄漏物质容易导致复燃复爆等情况下，首先到达现场的指挥员要立即组织力量对燃烧、泄漏储罐及相邻罐进行强制冷却或者利用储罐安装的固定喷淋装置进行冷却、稀释，以冷却、稀释为主，防止液体罐注入过多水，造成大面积流淌火。

2．快速灭火进攻

当灭火时机成熟，灭火力量充足时，以灭火为主，在关阀堵漏、挖沟导流、冷却防爆等措施的配合下，集中兵力打歼灭战，总攻扑灭火势。

3．灭火技术措施

（1）当燃烧罐上有固定或半固定灭火装置并没有被破坏时，应首先启用燃烧罐上的固定或半固定泡沫灭火装置向罐内输送泡沫，同时启用相邻油罐上的水喷淋系统进行冷却保护。

（2）当燃烧罐上固定或半固定泡沫灭火装置已被炸坏或根本没有设置时，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泡沫炮车等，向油罐内定点喷射泡沫。

（3）扑救容积较小的卧式油罐或小面积的地面油池火灾，可以使用干粉灭火剂，但应先对金属罐壁实施喷水冷却。喷射干粉时要选择在上风方向，干粉炮（枪）的发射阵地应与火焰保持适当的距离，以使喷射出来的干粉正好在火焰处弥散开来，达到最佳灭火效果。

（4）扑救卧罐火灾，当卧罐和地面上都在燃烧时，应先扑灭地面火，尔后再灭卧罐火，即先低后高的顺序；当卧罐破裂呈火炬状燃烧时，可组织数支直流水枪或喷雾水枪从不同角度对准火焰根部射水，用水流阻断火焰和油面的接触，实施窒息灭火。

（5）油罐顶部孔口起火，火炬状燃烧，但罐内压力不大时，可用下列方法扑救：一是派战斗员登上罐顶持喷雾水枪灭火；二是战斗员穿上隔热服，用石棉毡、湿棉被或湿麻袋等物体覆盖孔口灭火；三是用手提式、推车式干粉灭火器喷射灭火。为防止周边未燃烧相邻罐受热或接触高温火焰后爆炸燃烧，要用石棉毡、湿棉被或湿麻袋等物体覆盖住周边相邻罐顶部的呼吸阀、人孔、量油口，阻断油罐爆炸燃烧的蔓延渠道。

（6）“脚印”理论：泡沫在着火油罐的高温作用下，打入罐内的泡沫留存率很小，流量不足时甚至泡沫的损毁速度大于补充速度。灭火时，泡沫炮应尽量都位于一处，使泡沫都能在同一点进入储罐，并能在同一表面上起作用，这有助于建立起稳定的泡沫覆盖层，这比分别在同一表面的多处使用泡沫更快更有效，这样使用泡沫，能够使泡沫在液面上聚集，形成一个泡沫池子，形似“脚印”，继续大量供给泡沫，“脚印”逐渐变大，覆盖住油罐内油面，达到灭火效果。

作者简介：何善平1977年12月，参谋长（工程师），上海化学工业区公安消防支队，江西永丰人