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石油化工火灾特性与处置对策
论文类别:专家论文
作 者:佚名
所在地区:石油化工火灾特性与处置对策
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摘 要:

    我国是石油化工产业大国,主要石油化工产品的生产能力位居世界前列,据公安部消防局石油化工行业火灾防控情况调研小组2015年统计,截止到2014年底,全国共有炼油企业240余家,炼化一体化企业23家。其中,建成千万吨级炼油企业28家,百万吨级乙烯企业16家,以及千万吨级炼油、百万吨级乙烯一体化企业14家,炼油、乙烯及芳烃联合生产企业9家。从规划布局来看,以进口资源为主的炼油、乙烯等产业主要集中在沿海地区,以国内资源为主的炼油、乙烯等产业主要集中在西北和东北地区。但是,全国除西藏、贵州、山西、四川之外,其他各省市均建有炼油企业,“多、小、散、乱”的产业格局现象仍然突出。与石油化工产业高速发展相比,我们的安全防控水平没有同步跟进,导致潜在的事故风险不断激增,石油化工行业已经成为安全生产事故的高发区、重灾区,灾害性后果呈现逐年增多的特点,并于近期形成了事故集中井喷的严峻局面。深入研究石油化工火灾事故处置对策,提升消防部队应对此类火灾爆炸事故的能力极其重要。

    一、石油化工企业火灾形势

    国家新型产业调整,伴随石油化工企业发展突飞猛进,科技迅猛增长与安全生产之间的矛盾凸显,石油化工火灾爆炸事故呈现几何规模上升,生产工艺的复杂性、物料储运的集中性、生产规模的聚合性直接导致火灾危险、火灾荷载陡增,处置过程稍有不慎,连锁事故随即而发,造成人员伤亡、环境污染、财产损失。[1]近年来全国多发恶性石油化工火灾事故,从2004年起,每年较大以上等级事故发生次数均在30起以上,死亡人数占工伤死亡总人数的13.8%,高居第一位。其中2001年至2014年发生512起重大事故中,造成2320人死亡,伤者不计其数。从发生的数起重特大火灾爆炸事故看,石油化工企业在规划设计、标准制定、安全管理及应急处置等方面存在着诸多问题,主要是企业的规划布局存在风险,工艺设计本身存在缺陷,本质安全要求缺失,安全设防水平偏低,消防设施的设置不能满足石化行业发展需求,单位主体责任不落实,安全管理措施不到位,应急处置灭火救援能力欠缺。石化产业的诸多问题是以安全隐患的形式存在,并将通过火灾、爆炸等极端形式暴露,消防安全现状不容乐观。2015年以来福建漳州“4·6”PX爆燃事故、江苏南京“6·12”德纳化工爆燃事故、山东日照“7·16”液化烃罐爆燃事故,天津滨海新区“8·12”危险化学品火灾爆炸事故,山东东营“8·31”爆炸事故的集中爆发,直接造成大量消防官兵伤亡。对消防部队综合应对能力直接敲响警钟。

    二、石油化工火灾处置难点分析

    (一)生产工艺复杂

    近年来,随着能源利用率不断提升,充分利用石油资源,发挥物质最大效能性,生产能力不断加大,提油率不断增加,使得原有的加氢裂化工艺更为完整,随之引入的高温、高压反应链更是加大了容器的操作极限。在资源整合性方面,原油利用率不断提升,产能不断增大,单套常减压装置年加工能力由数百万吨陡升至数千万吨,生产模式由单一炼化型向炼化一体化进行转换,工艺流程更多、环节更精细、集成度更高。而技防规范的滞后性在发展上与规模产能却大相径庭,无法适应多单元、高密集的需求。同时,衍生石油制品催生民营精细化工业的发展,危化品种类和数量的急剧增加,造成火灾的危险和危害性大规模提升,给灭火救援工作带来巨大考验。

    (二)储存量越来越大

    根据公安部消防局石油化工行业火灾防控情况调研小组2015年对辽宁、浙江、山东等省调查统计,发现我国油品及液体化工品总储量已达240万m3,单罐储量:固定顶已达3万m3、内浮顶已达5万m3、浮顶储罐普遍达10万m3,液化天然气储罐已达16万m3,最大可达20万m3,球罐直径已达65m,原油储罐更是没有设置单罐存储上限。大连中石油“7·16”爆炸火灾事故,10万m3原油储罐全液面燃烧,事发地大孤山半岛油气总储量1600万m3。石化企业多数在集中区域设置,事故发生后,辐射、冲击波,以及原油的沸溢和喷溅作为灾害事故扩大的第一要素,集中区域可直接导致连锁性灾害。事故发生过程中的风力导向,灭火药剂的使用以及灭火用水的流经,又对事故区域造成次生影响,处理稍有不善,造成灾害升级和问题遗留。[2]

    (三)燃烧形式越来越复杂

    石油化工储罐区和生产装置区一旦发生火灾事故,由于具有低闪点、高热量、大冲击等特点,往往伴有爆炸发生,在冲击波和气流作用下,造成现场大面积破坏的连锁反应,可能形成储罐火、地面流淌火、沟渠流淌火、生产装置火、管线喷射火等多种燃烧形式,以及重油沸溢喷溅会带来的重大人员伤亡。火场温度高,液体随地形肆意流散,临近装置和设备由于工艺失压、辐射影响造成的物理和化学连锁爆炸,造成灾情扩大,救援队伍无法第一时间接近火场进行有效控制。

    (四)消防设计与企业发展不适应

    石油化工企业的生产装置、储罐、输油管线密集化、集成化程度不断提升,由于先进工艺技术引进的同时应跟随更新的规范和安全系统不能同步,造成预案想定火灾规模仍停留在小装置小储罐时期,防火间距、安全距离不足、单位总体储量过大、单罐储值无上限、多种类别化危品混存、灭火用水量延续时间不足、泡沫系统设置范围偏小、设计储量不足、远程控制系统失控漏管等现象,均在不同程度上制约火灾扑救工作。

    (五)公共消防设施建设滞后

    石油化工企业在进行改(扩)建追求产能和效益的同时,消防基础设施建设却没有同步发展,使得石油化工产业发展与消防基础设施建设的矛盾日益凸显。一些大中型石化企业虽然设置了企业消防站,但是却缺乏统筹考虑设置公共消防站,造成消防站数量和布局不合理,况且在改(扩)建时没有充分考虑消防车辆装备的种类、数量,没有按照企业的发展配置和调整,造成种类单一,数量缺少,能力不足;在消防供水方面,大部分没扩建原有的消防水池、没更换原有的供水管网,造成供水不足。

    (六)火场形式多变、应对困难

    石油化工企业发生火灾后,由于高温造成设备装置损坏(基本都是钢结构),一般化工厂发生火灾时,设备基本都处于运转状态,常压、减压、裂化、催化、蒸馏、冷却等设备都在正常运行,某项工作装置的故障或发生火灾、爆炸,将会导致连锁反应链中断,造成局部物料和压力发生改变,反应环境和条件发生变化,反应不全或反应过度容易造成装置破裂、损毁,造成更多的易燃易爆及毒害物质泄漏,引发连锁爆炸扩大灾害,DCS控制系统失灵、反应失控,设备的进一步破坏将导致灾难性事故。在储存区域,连锁爆炸和辐射影响,也会导致管路损坏。前期灭火救援作业时,如射水方向错误,药剂投射失误,同样也会导致浮顶油罐出现卡船、沉船以及边缘罐壁融化包裹等现象,灭火救援处置应对困难。

    (七)力量调集难、现场处置慢

    对于石油化工企业较为集中的沿海地区,由于灾害多发,多种形式组成的消防队伍能够起到有效的作用,公安消防部队也作为消防安保和灭火救援的重中之重;但是对于经济欠发达的内陆省份,由于需求量较少,石油化工企业布局相对边、远、散,而灭火救援力量多集中于城市,针对城市火灾。[2]对于大型石油化工火灾的准备工作只能停留在理论和推演阶段,从事灭火救援工作的人员没有实际控火经验。但是,小概率不等于不发生,这类场所一旦发生灾害,在力量调集、装备集结、药剂运输方面将会出现理论和实际相脱节的局面。虽然内陆省份的石油化工企业厂区、库区也设有专职消防队,但由于业务素质参差不齐、装备种类质低量少,造成预警不及时、联动不配套,无法通过工艺连锁控制火势蔓延,移动设施成为企业应急处置的主要手段,未形成工艺控制与消防技战术的有机结合。由于平时会同公安消防部队、社会联动单位开展的综合应急演练较少,部分单位也因石化单位发生火灾概率小,而忽视应急准备和灭火器材、装备、药剂的储备。事故发生后,指挥者眉毛胡子一把抓,到处调集,造成到场较慢、器材种类、药剂不足,随之也会引发现场混乱、配合不好、协同不到、通信不畅等问题。欠发达地区发生的石油化工灾害事故,一旦达到一定规模,事故可控能力极差,引发的次生灾害更多,损失更大,造成事故处置滞后。

    三、扑救石油化工火灾的措施

    (一)科学调度、整合资源

    石油化工火灾扑救应基于水冷却和泡沫窒息灭火,可配合使用干粉抑制火场自由基,应优先调集大流量、大功率消防车辆、消防水(泡沫)炮,确保灭火药剂射流能够到达燃烧和指定区域。同时,要将重型水罐车、高喷消防车、照明消防车、防爆通信消防车、侦检消防车、化学事故救援消防车、干粉消防车、泡沫消防车、灭火机器人、供水车组、移动充气等车辆充分调集到现场。设备冷却方面:应尽量采用便携式自动灭火设施,如遥控水炮、大力自摆水炮、灭火机器人等。灭火方面:合理选择泡沫发生装置,利用射流泡沫发生器、流淌泡沫发生器对地面流淌火实施作业,利用高喷消防车、车载泡沫炮、移动泡沫炮对储罐区和装置区进行灭火。如:大连“7·16”新港油库火灾,一次性调集14个公安消防支队、4个企业专职消防队、348辆消防车到达事故现场,同时动用飞机调运500t泡沫到达现场。福建漳州“4·6”PX项目爆炸火灾事故,一次性调集福建本省9个支队248台消防车,跨省调集广东总队38台消防车,共计286台消防车投入灭火战斗;并从山东、江苏、江西、广东等省调集泡沫1000余吨,福建境内调集泡沫600余吨。

    (二)确保现场药剂输配不间断

    扑救石油化工类火灾,应综合考虑水和其他灭火药剂的整体消耗,组建供水和其他药剂保障分队,科学拟定供水和其他药剂调集方案。火场前沿应尽量减少主战消防车辆,使用水泵流量在200L·s-1以上的大功率消防车,分干线、分段设置灭火作战区域,设置分区指挥员,确保灭火指挥和药剂保障的独立性。在药剂输配方面,应综合考虑固定消防设施、市政管网和天然水源,使用泵浦消防车就近取水,使用供水编组从天然、大型水源远端取、配水,选取60L·s-1以上流量的消防车作为长时运转的供给保障,干线消防车应配备备用消防车,防止车辆故障造成的供液中断,供水干线应尽量配备直径在150mm以上的抗压水带,有效减少输水压力损失。

    (三)科学设置指挥部

    按照垂直指挥原则设立总指挥、前沿指挥部、后方指挥部。前沿指挥部包含作战指挥、安全观察指挥、侦检指挥,后场指挥部包含供水指挥、通信指挥、战勤保障指挥、联动单位指挥。两个指挥部在总指挥部的统一领导下,要形成独立指挥向统一指挥梯次过度,相互协作、各司其职、互不干扰。为确保指挥独立性和权威性,应坚持令出一人,分级落实,避免多人下令造成火场混乱。

    (四)强化侦检,全面掌控

    有效利用各种侦检方法,充分掌握现场情况,了解现场工艺流程,遵循事物发展规律,科学开展施救。侦检组要优先取得企业储罐、生产装置的设备安装图、单位平面图、工艺流程图、道路交通水源图等图纸资源;会同企业的工程技术人员迅速查明事故区域、灾害类型、灾害点位置、储罐直径、压力、储存物料理化性质、最坏结果影响等,共同商讨科学合理有效的处置办法,可优先考虑采用工艺进行控制。针对储罐区重油火灾还应重点掌握水垫厚度,可考虑使用热成像仪掌握热波传递情况。同时要对周边环境和重点保护区域进行划定,为指挥部提供设立安全观察哨的位置,对事故征兆和撤离做好预判,确定进攻和撤退路线。

    (五)合理选用战术措施

    扑救石油化工火灾,现场控制应优先考虑工艺控火,在遵循事物发展规律的基础上进行施救,采取“以固为主、固移结合”的战术指导思想,着力进行“补位思考”,即移动消防力量重点部署在固定消防系统因火灾爆炸损坏而无法发挥作用的部位。要依托“确保重点,兼顾一般”的战术原则,重点防止临近部位的烤燃、烤爆。坚持“工艺措施和大流量枪炮配合使用”的方法,石油化工火灾的蔓延发展紧扣物料根本,有效控制物料流动、泄漏和流量,合理采取“冷热交互”降低物料温度、“关阀断料”切断物料供给、“输转倒罐”减少物料总量等方式进行合理搭配,最终有效扑救火灾。

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