储罐泡沫灭火系统检测问题分析与对策

张正伟，张延明

1.新疆油田公司消防支队，新疆克拉玛依 834000

2.沈阳市消防支队，辽宁沈阳 110013

储罐泡沫灭火系统检测问题分析与对策

张正伟1，张延明2

1.新疆油田公司消防支队，新疆克拉玛依 834000

2.沈阳市消防支队，辽宁沈阳 110013

大型石油储罐区储存容量大，存在较大的火灾危险性。随着国内原油输送及储备库的逐步建立，各类油罐数量迅速增加。油品储罐固定泡沫灭火及消防冷却水系统有效启动运行是控制储罐火灾的有效手段。然而，国内储罐发生火灾后，多依靠移动消防力量进行扑救，固定泡沫灭火及冷却水系统未能成功地发挥应有的功能。针对储罐固定泡沫灭火系统检测难点和泡沫产生器结构特点，设计制作了一个检测工具，实现泡沫灭火系统性能检测不受油罐正常运行的影响；通过选取20座储罐，在对泡沫灭火系统效能实地检测的基础上，探讨了消防设备设施完好性、人员操作合理性以及系统设计遗留方面的问题，提出了相应的对策。

储罐；泡沫灭火系统；泡沫产生器；供给强度

随着我国能源需求逐步增加，石油化工行业发展迅速，大型石油储备库逐步在全国各地建立。截至2015年共建成8个国家石油储备基地，总储备库容为2 860万m3，其中地面库7个，分别是舟山、镇海、大连、黄岛、独山子、兰州、天津的国家石油储备基地；地下库1个，即黄岛国家石油储备洞库，建成规模300万m3。利用上述储备库及部分社会库容储备原油2 610万t。

据统计，国内储罐发生火灾后利用固定泡沫灭火系统扑救成功的事例很少，主要原因有：消防系统本身存在缺陷或损坏问题、消防系统被火灾现场破坏、人员对消防系统操作不熟练[1-2]。

在工程实际中，储罐的固定泡沫灭火系统功能检测无法开展，主要原因有：其一，采用无囊式泡沫压力比例混合装置的泡沫系统，无法进行泡沫喷射测试，因为测试会造成泡沫液变质；其二，泡沫液对消防管道具有明显的腐蚀性，泡沫混合液和冲洗过程造成大量的废液；其三，泡沫液补给时间长，泡沫喷射测试时，短时间内会消耗大量泡沫，给泡沫液的补给造成困难；其四，储罐泡沫产生器的结构造成泡沫灭火系统无法测试，会造成油品污染和密封玻璃损坏；其五，操作人员缺乏足够的培训，没有掌握其工作性能和原理，没有能力开展功能测试[3]。

1 储罐泡沫灭火系统

1.1 储罐泡沫灭火系统的组成

泡沫灭火系统广泛应用在甲、乙、丙类液体储罐，现已成为甲、乙、丙类液体储罐的必备灭火设施。储罐泡沫灭火系统一般由泡沫消防水泵、泡沫液储罐、泡沫比例混合器/装置、泡沫产生装置、控制阀门及管道等组成，如图1所示。

图1 固定式泡沫灭火系统组成示意

1.2 储罐泡沫灭火系统的工作原理

储罐发生火灾后，启动泡沫消防水泵，将水送达泡沫比例混合装置，通过比例混合装置与泡沫液混合，形成一定比例的泡沫混合液，通过管网送达储罐顶部泡沫产生器，在泡沫产生器中进行发泡，将形成的泡沫群送入罐内，覆盖储罐油品液面，实现灭火[4]。固定式低倍数泡沫灭火系统灭火示意见图2。

储罐泡沫灭火系统的作用：一是在原油表面覆盖一定厚度的泡沫层，使燃烧液体表面与空气隔绝；二是泡沫堆积覆盖在原油表面，阻隔火焰的辐射热，阻止原油受热挥发；三是由于形成的泡沫中94%以上是水，在蒸发的过程中吸收大量的热，起到冷却储罐的作用；四是泡沫受热产生水蒸气，可以稀释原油罐内液体表面的空气浓度，减少助燃物的量[5]。

2 泡沫灭火系统检测现状及难点

2.1 泡沫灭火系统检测现状

在泡沫灭火系统检测方面，现行规范GB 50281-2006《泡沫灭火系统施工及验收规范》（以下简称GB 50281）规定：每两年要开展一次泡沫灭火系统喷射试验，但是考虑到低倍数泡沫灭火系统喷射泡沫试验涉及的问题较多，又不能直接向防护区或储罐内喷射泡沫。为了避免拆卸有关管道和泡沫产生器，可结合实际情况进行试验，GB 50281在条文释义里面推荐了一种检测方法，利用泡沫混合液管道上的泡沫消火栓、接上水带、泡沫枪进行试验。利用防护区或储罐检修机会，经批准可选择某个防护区域储罐进行试验[6]。

通过查阅文献和调研发现，也有大量文章对固定消防系统检测问题进行了研究，常见的检测方法是：在油罐附近适当位置分别选择一个泡沫消火栓连接泡沫枪，启动固定消防泵组，泡沫混合液通过管道送达不同消火栓处，通过泡沫枪发泡后喷射。待系统稳定后，同时观察消防系统压力表显示数据，读取并记录数据。

2.2 泡沫灭火系统检测难点

在储罐投用前会对储罐配置的泡沫灭火系统进行一次全面测试，可是在储罐泡沫灭火系统投用后，成为储罐附属系统，泡沫喷射口伸至罐内（储罐泡沫产生器位置如图3所示），实际运行后泡沫冲击会破坏泡沫产生器密封玻璃，泡沫进入储罐后会对油品、罐壁造成污染。另外，泡沫形成后喷射至罐内，无法看到发泡情况和堆积情况，无法判断系统是否有效。

图3 储罐泡沫产生器位置示意

3 泡沫灭火系统检测工具开发

为便于检测固定顶储罐泡沫灭火系统，按照泡沫产生器尺寸制作一种检测工具（模型如图4所示）。该检测工具适用于各类型号泡沫产生器的检测挡板，只需安装在泡沫产生器内部，可以解决泡沫进入储罐污染油品的问题，同时也能够起到保护密封玻璃的作用。因而泡沫混合液通过泡沫产生器发泡形成泡沫后，由于检测工具阻挡，泡沫可以喷射到罐外，从而解决了固定顶罐泡沫灭火系统无法检测的问题。

此检测工具材质为铜。由于储罐顶部属于防爆区域，检测工具固定安装到泡沫产生器内部后，在水力的冲击作用下，检测工具与泡沫产生器内壁会产生局部摩擦，另外，考虑到在系统功能测试期间检测工具长时间与泡沫混合液接触，所以铜质工具具有防爆工具的性能，受泡沫混合液和水腐蚀影响也相对较小。

图4 一种带伸缩固定功能的检测工具模型

利用上述工具的泡沫灭火系统检测流程如图5所示。

图5 泡沫灭火系统检测流程示意

与规范要求的做法以及各单位常用的检测方法相比，GB 50281推荐利用泡沫混合液管道上的泡沫消火栓、接上水带、泡沫枪进行试验，本文中所用的检测方法具有以下优点：

（1）能够模拟火灾情况下对泡沫灭火系统整体性能的测试。

（2）可以任意选择储罐和泡沫产生器进行测试，不会对储罐正常运行造成影响。

（3）检测工具安装方便快捷，仅需2～3人就可以完成整个检测过程。

（4）检测工具制作方便，可满足不同型号泡沫产生器使用。

（5）检测工具方法可以补充完善GB 50281推荐的泡沫灭火系统检测方法。

4 泡沫灭火系统检测实施及问题分析

选取不同容积储罐20座，利用检测工具对储罐配置的低倍数泡沫灭火系统进行了检测。通过连续两年对20座储罐的喷射检测（如图6所示），从设备完好性、人员操作以及系统设计遗留问题等方面进行统计，提出了相应的解决方法。

图6 泡沫灭火系统现场测试

4.1 设备设施完好性方面

4.1.1 消防冷却水喷淋圈管存在堵塞

原因分析：系统长时间未运行，管道内形成锈渣，堵塞了圈管上的喷嘴，日常维护中也无法发现此类问题，这会导致罐壁表面不能够完全冷却。

解决措施：定期运行消防系统，尤其是开春入冬时节；发现问题后，及时进行疏通，使其处于完好备用状态；运行完成后，及时进行放空。

4.1.2 管道软连接处、管道与阀门连接处刺漏

原因分析：系统长时间未运行，由于季节交替，管道软连接处以及管道与阀门连接处由于热胀冷缩而出现松动，使系统运行时出现刺漏情况，会造成整个消防系统管网压力不足，导致罐壁表面冷却水供给强度达不到规范要求。

解决措施：定期运行消防系统，便于发现此类问题；及时进行螺栓紧固或更换，使其处于完好备用状态。

4.1.3 阀门关闭不严

原因分析：系统长时间未运行，阀门长时间未进行开启，加上季节交替，阀门本身结构出现松动，导致内漏，这样也会造成整个消防系统管网压力不足，使得罐壁表面冷却水供给强度达不到规范要求。

解决措施：定期启闭阀门，用润滑剂进行维护保养。

4.1.4 泡沫液储罐储量不足

原因分析：对于泡沫液储罐内部结构不熟悉，皮囊式压力泡沫比例混合装置，由于无法准确判断泡沫储罐内水的容量，所以存在泡沫液量不足的问题。大部分站内都在泡沫储罐腔内装了过量的水，使得泡沫液位计显示的为“假”液位，皮囊内所盛装的泡沫液并非皮囊的实际容积大小，而是小于皮囊的额定容积。

解决措施：安装水位液位计，保证其液位与皮囊内泡沫液位相平，此时皮囊内泡沫液量为额定容量。

4.1.5 泡沫管道内充满混合液

原因分析：使用固定式消防系统后未对泡沫管网进行放空，泡沫管网充满泡沫混合液。这样会造成：一是泡沫混合液会长期腐蚀泡沫管网；二是泡沫混合液在管网内会发生变质，不能正常产生泡沫，在灭火时会将变质的泡沫混合液注入着火罐，影响火灾扑救效果。

解决措施：固定式泡沫灭火系统使用完毕后，及时进行放空。

4.1.6 消防泵回流未关闭

原因分析：在每周对消防泵进行回流运转15 min后，未及时恢复到待用状态。

解决措施：消防泵回流运行后，及时关闭回流控制阀。

4.2 消防系统人员操作方面

（1）消防泵房岗位人员不清楚启泵顺序、数量。平时推演和检查中，岗位人员只是对每台泵进行简单的盘根操作，但是火灾情况下，为了在规定的时间内将泡沫和冷却水送至罐顶，同时保证泡沫和冷却水的供给强度满足实际需要，需要及时有效启泵，否则将会贻误最佳灭火时机。

（2）罐区操作人员对着火罐、邻近罐阀门开启错误。岗位人员对应急预案内容不够熟悉，不了解对于不同的储罐发生火灾时需要开启的阀门不同、着火罐和邻近罐需要开启的阀门也不同，发生火灾时缺乏应变能力。

（3）消防泵岗位人员对泡沫比例混合器工作原理不熟悉和不会操作。例如不熟悉启动泡沫泵等压力升至工作压力后，再打开泡沫液出液阀的操作方法，致使管道内先充满清水后出泡沫混合液，大量水注入罐内可能造成液位升高和沸溢喷溅。

（4）没有采取生产工艺措施。应急预案中没有考虑采取生产工艺措施方面的内容，有些考虑到了但是员工在紧张状况下未按照预案规定的内容执行。发生火灾后，减少可燃物也是减小火势的有效办法之一，所以采取关阀断料等有效的生产工艺措施是必要的。

对于消防系统人员操作方面存在的问题，应该从制度建设方面入手，制订全年培训教育、应急演练工作计划，强化消防系统原理培训，假设不同情况开展演练，注重各岗位员工的应急操作能力，做到以不变应万变，针对发现的问题完善站内应急预案。

4.3 消防系统设计过程中遗留的问题及建议

（1）固定式泡沫灭火系统不具备半固定系统功能。建议：固定式泡沫灭火系统应具备半固定功能，这样纵使整个管网发生问题无法使用，也可以直接通过消防车连接半固定栓口，将泡沫送至罐顶实施灭火。

（2）冷却水圈管只设置了两段。建议：将只有两段的冷却水圈管设置为四段。

（3）冷却水管网未设置截断阀。建议：冷却水管网设置截断阀，当管网一处发生问题时，可以将发生问题的部分截断，另外的部分继续有效使用；如果未设置截断阀，那么一处问题会导致整个系统的瘫痪。

（4）着火罐和冷却水罐冷却水供给强度不足（相邻罐的供水强度与着火罐的供水强度一致）。实际操作中，着火罐和相邻罐所需的不同的供水强度难以实现。

5 结束语

本文总结了储罐固定泡沫灭火系统检测的规范要求和目前的现状，针对储罐泡沫产生器喷射口伸至罐内的特点，研制了检测工具，实现泡沫灭火系统性能检测不受油罐正常运行的影响。通过选取20座不同类型储罐进行喷射检测，发现在设备设施完好性、人员操作合理性以及系统设计中存在各类问题，通过对产生的问题进行分析，提出解决措施以及建议。

对油罐固定泡沫灭火系统的泡沫检测，可以对固定消防系统的整体性能进行检验，及时诊断系统存在的问题。希望文中固定顶罐泡沫灭火系统检测工具能够给予同行业的消防工作者提供参考帮助，共同促进石油化工单位油罐的消防安全管理和技术工作。

[1]石守文.泡沫灭火系统的施工、验收及维护管理[J].消防技术与产品信息，1998（S1）：296-327.

[2]王丛梁.油品储罐着火爆炸原因分析与对策[J].广东化工，2010，37（10）：211-214.

[3]刘永斌.油品储罐火灾爆炸事故分析与防范[J].石油化工安全环保技术，2011，27（4）：1-5.

[4]GB 50183-2004，石油天然气工程设计防火规范[S].

[5]聂世全，王伟峰，范继义.油库固定消防设施存在的问题及改进措施[J].油气储运，2005，24（3）：55-57.

[6]聂世全.油罐泡沫灭火系统和冷却水系统综合性能检测的方法与步骤[J].石油库与加油站，2005，14（2）：22-24.

Analysis and countermeasures on detection problems of fixed foam extinguishing system ofoiltank

ZHANG Zhengwei1，ZHANG Yanming2
1.Fire Brigade of PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Kelamayi834000，China
2.Shenyang Police Fire Brigade，Shenyang 110013，China

Oil storage capacity of large oil storage tank area is big，there is a big fire risk in the area.With the establishment of crude oil transport and storage deports at home，the number of tanks have increased rapidly.The effective operation of the oilstorage tank fixed foam and cooling water extinguishing system is the effective means to controlthe storage tank fire.However，in most domestic storage tank fire disasters，the mobile strength of attack is relied on to save the fire，and the foam and cooling water system fails to function properly.Aimed at detection difficulties of the fixed tank foam extinguishing system and the structural characteristics of foam generator，a testing tool is developed which can realize performance detection of the foam extinguishing system without influence on tank normal operation.Based on in-situ detections of the foam extinguishing systems of 20 tanks，the fire equipment integrity，personnel operation rationality and system design remaining problems are discussed，and the corresponding countermeasures are put forward.

storage tank；foam extinguishing system；foam generator；supply intensity

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.05.020

张正伟（1985-），男，甘肃临洮人，工程师（国家注册安全工程师），2007年毕业于西安石油大学油气储运工程专业，2017年毕业于中国人民武装警察部队学院防火工程专业，工程硕士，目前主要从事油田的消防安全管理工作。Email：zzwei@petrochina.com.cn

2016-12-01；

2017-06-15