原油罐火灾扑救过程中的风险防范

浅析原油罐火灾扑救过程中的风险防范摘要：油罐火灾具有燃烧速度快、扑救难度大、火势猛烈、易形成大面积火灾等特点，原油罐在发生火灾时除了具有一般油罐火灾特点外，它还易沸溢喷溅。

原油罐独有的保温层对消防冷却也提出了考验。

本文概述了原油罐火灾起因和特点，明确扑救措施，强调扑救过程中的注意事项，可以说对原油罐火灾的扑救及风险防范能起到一定的指导作用。

关键词：原油罐、灭火、风险防范目录1、绪论 (1)2、原油罐火灾起火原因概述 (1)2.1 火灾环境形成因素 (1)2.2 点火源的形成原因 (1)3、原油罐火灾特点 (2)3.1 水沸溢 (2)3.2 油沸溢 (3)3.3 火焰特点 (3)3.4 罐壁变形坍塌 (4)3.5 不同结构罐体火灾特点 (4)4、油罐火灾扑救措施 (5)4.1 加强冷却降温 (5)4.2 实施工艺灭火 (6)4.3 灭火准备和总攻 (7)5、其它注意事项 (7)5.1 防沸溢喷溅 (8)5.2 人员安全距离 (9)5.3 保温层的破拆 (9)6、结束语 (10)参考文献 (10)1、绪论原油具有易燃、易爆、易蒸发、易产生静电、受热易膨胀、易流动扩散、能在水上漂浮等特点，火灾爆炸危险性大。

原油罐起火原因复杂多样，火灾扑救困难，扑救期间还可能出现连续性爆炸、沸溢和喷溅、罐体变形倒塌等危险。

因此，研究原油罐火灾扑救过程中的风险和防范措施，对于保护消防人员安全，减少火灾损失具有十分重要的意义。

2、原油罐火灾起火原因概述2.1 火灾环境形成因素跑、冒、滴、漏是原油罐火灾常见的诱因之一。

不严格按照操作规程作业、设计安装不合理、检查维修不及时等，都易引起跑、冒、滴、漏。

其次，罐体油蒸气排放源如呼吸阀等，排放出的油蒸汽积累以及失控，残留油品的蒸发、挥发，是原油罐周围形成易燃易爆体系的另一重要因素。

2.2 点火源的形成原因动火作业：罐体维修或改造时，常需用电气焊进行修补渗漏、开孔、工艺设备安装等作业，而焊接火焰和火星又是着火爆炸事故发生的导火索。

机动车尾气火花：罐区规章制度不健全，安全管理制度不严，员工缺乏安全意思所致。

静电消除装置损坏或安装期间即无法满足罐区消除静电的需要，发生静电放电引燃油蒸气。

雷击起火：油罐区存在的油气混合物遇到雷击起火，即使油罐接地，亦会造成火灾。

浮顶罐发生雷击起火往往是浮顶与罐壁的电器连接不良或罐体密封性差所致。

其它点火源：油罐量油口和设备未采用非有色金属制作，或者量油的钢卷尺与量油口壁磨擦打火，均可能引燃油蒸气。

3、原油罐火灾特点常见原油罐主要是立式圆柱形罐，按罐顶的结构形式分为固定拱顶罐、内浮顶罐和外浮顶罐。

原油罐火灾在危害性上有共同点，因为罐顶结构的不同也有不同点。

3.1 水沸溢所谓水沸溢是指敞口原油罐经过长时间安静的燃烧后，火焰强度突然增大，伴随有燃油从罐中喷出。

其发生机理是表面油燃烧后形成渣油，其密度大于下层油料并下沉到液面下而形成热层，这种热层被称为“热波”。

热波下沉速度远大于液面下降速度，当热波接触到储罐底部或水垫层或下沉的浮顶上的自由水或油水乳化液时，水会很快加热沸腾并像爆炸一样溢出罐体。

大多数原油都会发生水沸溢。

水沸溢的发生必须具备以下两种条件：a）储罐底部有自由水或油水乳化液，它们可能本来就存在于罐底，也可能来自于下沉的浮顶上。

b）原油必须含有沸点较宽的组分。

轻组分首先燃烧，未能燃烧的重组分（温度在149℃以上）密度大而下沉并形成热波，以0.3m/h~1.2m/h的速度下沉，厚度也逐渐增加。

热波不是由燃烧表面向下的热传导，而是来自液面热油的一部分下沉的结果。

[1]3.2 油沸溢在热波形成以后的任何时间内，在燃烧的表面上施放水或泡沫时会产生油沫，只要没有其它通路，油品会超过油罐边缘而溢出。

[2] 3.3 火焰特点一般情况下，油罐着火时多是罐顶先受损，油罐就象一个巨大的烧杯,因此油罐火一般属于开放燃烧，可以用池火灾的理论研究。

油罐火灾的火焰呈典型的紊流型浮力扩散性。

[3]a）火焰高度罐内燃烧油品的火焰高度主要取决于油罐直径(或横截面面积)的大小和油品种类，而与风速无关。

油罐直径越大，罐内油品越轻，火焰高度越高；油罐直径小于6m时，火焰高度随着油罐直径增大而增高，当油罐直径大于6m时，火焰高度趋于—个定值，即等于油罐直径的1.5倍。

在实际火场计算时，一般小罐的火焰高度采用3D，大罐的火焰高度采用1.5D。

[4]b）火墙的倾斜角罐内油品的燃烧火焰呈锥形。

锥型底面积等于罐的横截面积，锥型火焰受风的影响会产生—定的倾钭角，风速越大，倾斜角越大。

在无风条件下，火焰倾斜角一般为0～15度，当风速等于或大于4m/s 时，火焰倾斜角为60～70度。

c）火焰的温度通常情况下，油品的火焰温度介于 900-1200 ℃。

油品的热释放率越大，其温度也就越高，对相邻罐辐射的热量也就越大，将大大影响相邻罐的安全。

3.4 罐壁变形坍塌原油罐着火后，受火焰直接作用，着火罐罐壁温升很快，一般5min 内可使油面以上的罐壁温度达到 500℃，8～10min后，达到甚至超过 700℃。

[5]若不对罐壁及时进行水冷却，油面以上的罐壁钢板将失去支撑能力变形坍塌，形成流淌火直至威胁整个罐区。

3.5 不同结构罐体火灾特点3.5.1 固定顶罐火灾特点固定顶油罐，油品装满半罐的油罐如果发生爆炸，大部分是炸开罐顶，因为罐顶采用弱焊方式焊接，且油气聚集在液面以上，一旦起火爆炸，掀开罐顶的很多，而罐底罐壁则能保持完好。

根据有关资料介绍，19起油罐火灾导致油罐破坏事故中，有18起是破坏罐顶的，只有一次爆炸后撕裂罐底的（原因是罐的中心柱与罐底板焊死）[6]。

而罐顶绝大部分都是局部受损，整个顶盖被毁并不常见[7]。

3.5.2 浮顶罐火灾特点浮顶罐发生火灾，主要是浮盘与罐壁间密封圈处漏出的油气着火，燃烧时间过长，或者灭火时浮盘内射入过量水和其它灭火剂，从而导致浮盘倾斜沉入罐底，造成敞开式火灾。

4、油罐火灾扑救措施油罐发生火灾后，有的先爆炸后燃烧，有的爆炸后不燃烧，也有的燃烧后发生爆炸。

油罐发生火灾后，燃烧速度快，热辐射强，易引起相邻油罐及其它装置燃烧。

在扑救油罐火灾时，要及时查明火情，知道液面高度，罐顶破损情况，罐底是否有水垫层，固定消防设施是否好用，已经燃烧的时间，周边罐体及装置情况，防火堤内排水设施及控制方式，水源是否够用等。

要密切注意火场风向变化，观察是否有沸溢喷溅的征兆。

扑救油罐火灾，要加强冷却降温，实施工艺灭火，并且找准时机开展总攻。

4.1 加强冷却降温对燃烧油罐和临近油罐射水冷却，是控制火势扩大，防止油罐变形破裂的一种有效手段和重要措施。

消防队到达现场后的首要任务就是冷却降温。

对燃烧罐实施冷却供水强度一般为0.6~0.8L/s·m，19mm 水枪充实水位为15m时，能控制油罐周长10m左右；冷却临近罐（距离燃烧罐直径1.5倍以内的油罐）供水强度一般为0.35~0.7L/s·m。

[8]注意事项如下：a）应采用扫射的方式将冷却水射流覆盖到整个暴漏区域上。

b）根据罐间距和风向情况，除非火焰与邻近储罐接触或辐射热把临近油罐油漆烤焦，否则不必直接冷却邻近储罐。

c）如果对临近罐温度和吸收热量不清楚时，应从远处频繁施放射流检查，如果产生蒸汽，则应进行冷却，直至不再产生蒸汽。

d）冷却时最好将水流以扇形展开形式施放到罐壁和罐顶，切不可长时间直流水冲击罐壁某一部位。

罐壁受热钢质强度下降，受到直流水冲击有罐体变形的危险。

e）罐顶掀开油罐和浮顶罐，要注意罐顶绝对不能施水。

f）着火罐有保温层时需要破拆掉保温层后再施水冷却，或者条件允许时直接出泡沫灭火。

g）泡沫使用温度一般在147℃以下，油罐燃烧时间长，油品和罐壁的温度较高，则无法使用泡沫直接灭火。

此时需要破拆保温层，对罐体冷却到一定温度后再灭火。

4.2 实施工艺灭火在扑救油罐火灾中，工艺灭火措施往往起到关键性作用，运用得当，可以解决其他方法不易解决的问题，是火灾扑救过程中不可替代的科学、有效的方法。

油罐火灾常用的工艺灭火措施主要有：关阀断料、开阀导流、搅拌灭火、填充物料、系统置换、排除积水、筑堤倒流7种。

应该根据现场情况，在专家的指点下科学使用。

如果盲目尝试，运用不当，不但起不到灭火的作用，还会导致大面积的火势蔓延或其它严重后果。

4.3 灭火准备和总攻扑救着火油罐一般要经过冷却保护、灭火准备和发起总攻三个步骤。

要充分备足消防车辆和灭火剂，消灭地面流淌火。

最后在统一指挥下，发起总攻。

在灭火成功后，要继续冷却，防止复燃。

a）往液面上加注泡沫时要做好预防油沸溢的准备。

b）如果是呼吸阀或油罐裂缝处发生火灾，可以利用石棉毯或者湿毯子覆盖使火窒息。

c）灭火期间要严防油品流入下水井，但要及时排出防火堤内多余的水。

5、其它注意事项消防车应尽量停在上风或侧上风方向，做好有毒气体和辐射热的防护工作，并且留有机动力量以备不时之需。

此外，在整个扑救过程中都要时刻观察火情变化情况，发现沸溢喷溅的征兆，随时做好撤退的准备。

车辆和个人都要与罐体保持安全距离，必要时消防员要着铝箔隔热服。

如果要对着火原油罐冷却，则必须先破拆保温层。

5.1 防沸溢喷溅沸溢是原油等宽沸程油品经过长时间燃烧后特有的火行为。

通常情况下，我们可以采用式（1）来测算沸溢发生的时间：01H h T kH V V -=-- （1）式中 , T — 预计沸溢发生的时间,h;H — 贮罐中液面的高度,m;h — 贮罐中水垫层的高度,m;V 0 — 油品燃烧的线速度,m/h;V 1 — 油品的热波传播速度,m/h;k — 提前系数（贮油温度低于燃点取0,温度高于燃点取0.1),h/m 。

一般说来，一次油罐火灾可连续发生几次沸溢，两次沸溢时间间隔最短为30min ，最长为135min ，沸溢的平均间隔时间为90min 。

[9]发生沸溢前一般有如下征兆：a ）油表面有大量油泡沫产生，呈翻涌蠕动现象，此现象会出现2~4次。

b ）火焰增大、发亮、变白，火舌形似火箭，烟色由浓变淡。

c ）金属罐壁颤抖，罐体发出强烈的噪声。

此外，现场还有罐内油品发出的剧烈“嘶嘶”声。

若出现以上征兆，指挥员要立即下达撤退命令，待沸溢或喷溅发生后，再抓住时机进行灭火，避免和减少不必要的伤亡。

5.2 人员安全距离油罐火灾属于典型的池火灾，因为是在敞开的环境中，由于空气充足，燃烧较为充分，生成的毒害气体和烟尘较少，热辐射就成为了危害人员和设施安全的最主要因素。

强烈的热辐射使消防人员无法靠近，使扑灭火灾、冷却油罐的行动更加艰难。

对于安全距离的研究，目前尚无统一的定论，但可以通过热辐射通量的计算模拟得出。

东华大学曾对消防服用织物的热辐射防护性能和传递性做过试验研究，并以某一类样品为例得出了储罐火灾中消防员可接受的热强度的安全临界量为17.8kW/m2。