外浮顶储罐灭火救援新技术研究

张智

摘要：油品储罐类型多样，数量庞大，储存介质复杂，火灾危险性较高。外浮顶储罐作为其中一类，在沿江沿海一带，由于国储库、商储库的广泛使用，常用来储存重质原油，荷载很大，风险等级高。加强对此类储罐的火灾防控要素及灭火救援要点的研究，有助于掌握此类灾情处置的针对性、主动性。特别是对外浮顶储罐主动防御的新技术进行研究，为我们的灭火救援提供新的技术支持。

关键词：外浮顶储罐;火灾防控要素;主动防御技术;灭火救援要点

一、外浮顶储罐火灾防控要素

从沿海沿江一带调研情况来看，外浮顶火灾防控重点应着重深入固定设施设置同灭火救援实际需求的角度，要站在设计规范的角度看如何为灭火救援行动服务，在灭火救援角度看设计规范要求应该如何落实。例如外浮顶罐五万以上单盘的情况在沿海沿江一带民企罐区情况比较普遍。此种浮盘的储罐单盘登罐灭火，消防员应尤为慎重，着火后面积过大由于热应力变化，焊缝容易撕开，为消防人员登罐增加危险。

（一）设有氮气封层主动防御系统的外浮顶储罐

大型外浮顶油罐采取氮封主动防御系统的根本原因是解决罐体密集区上空云层形成云团气，云层相对较低，遇雷雨天气，造成地滚雷发生，对储罐威胁较大。采取设避雷塔的方式，成本过高，故采用氮气惰化的方式，解决挥发油气聚集的问题。使用建造过程中，需要对相关附属配件进行规范，例如氮气导管设计是从旋转走梯延伸至浮顶，再由浮盘设二次转接，设置两个分叉管道，分别从环形管道亮点注氮，确保气体注入均匀。通过调研情况来看，一是氮气管线多采用软管垂直铺设，没有通过旋转走梯加固，遇大风天气，软管易破损，随风摆动，为极端天气情况下系统运作和消防员登罐作业均留下隐患。二是氮气分配时，没有考虑氮气供给强度问题，采取一端直接供给氮气的方式注入氮气，导致浮盘下氮气注入压力不均衡，影响惰化效果。三是在处理此类外浮顶储罐火灾时，灌注泡沫灭火前要提前关闭氮气主动防御系统。一旦氮气防御系统由于雷击等原因无法关闭，火灾发生后，泡沫灌注同内部氮气形成对应压力，造成泡沫无法对密封圈进行全覆盖。

1.氮气封层主动防御系统研发内容和技术特点

项目特点：

项目研发内容介绍：大型油罐使用可燃气体探测器，监测在一、二次密封防蒸发膜之间存在的可燃气体浓度。在达到设定的一级报警值25%LEL、二级报警值50%LEL时，先后作出黄色警报和氮气充入的反馈信息处理，降低可燃气体浓度，待达到安全设定值时，氮气阀关闭。

具体方案如图：

从上图可以看出可燃气体探测通过系统控制，实现时时探测油气浓度并给出报警信号;通过系统控制补充氮气，降低可燃气体的浓度，并解除警报。

可燃气体探测及保护系统在储罐上面的运用可以清楚地了解油罐一、二密封间的油气浓度，随时可以采取充氮措施，由原来的被动消防处理变为主动防预。大大增加油罐使用的安全性，避免安全生产事故的发生。

2.项目投入使用情况

投入使用：

目前，“大型储罐一、二次密封可燃气体浓度检测处理系统”已在浙江天禄能源储运项目和中化天津港石化仓储基地建成投入使用。

后台监测、联动画面

3.项目推广使用前景

我们分析基于燃烧的原理，着火点必须具备可燃物质、助燃剂（氧气）及点火源三要素，现在多数大型储罐内二次密封处可能存在油气积聚即存在可燃物，密封腔内没有充惰性气体即存在空气（氧气），当雷电击中二次密封或雷电击中浮盘产生强大的雷电流引起高温，引燃二次密封腔内混合气体产生火灾。针对这一事故原因，正确有效解决一、二次密封防蒸发膜之间存在的可燃气体聚集这一难题，保证油库的安全运行，已刻不容缓。此次可燃气体检测及保护系统的提出，就是要以降低一、二次密封间的油气浓度抑制可燃气体达到爆炸极限，解决大型浮顶储罐被雷击后浮船上强电流堆积造成的着火爆炸等危害，消除着火因素，提高油罐运行的本质安全。

（二）压缩空气吹扫主动防御方式在沿海沿江一带有十万立方外浮顶储罐设置。

100000m³外浮顶储罐空气主动防御系统（一二次机械密封之间空气加压到0.02Mpa释放，罐顶由6根空气分配管线组成）。设置的目的同氮气封层主动防御的设置根源相同，区别在于一个采取惰化保护，一个采取正压通风原理。当该地区设置的雷电预警系统报警后，确定雷电云已经产生有发生雷击可能，压缩空气吹扫主动防御启动，通过解压器缩小压力至0.02兆帕，由分配器将空气注入到设置在一二次密封之间的环状管线，再通过管线上的筛孔对“0”区进行正压空气吹扫，降低油气爆炸浓度，从而起到控制雷击引燃罐体密封圈火灾的作用。注入空氣过程中，应注意控制注入强度，避免由于速度过快压力过大，产生静电导致爆炸起火。通过调研情况来看，国储罐区对系统设备设置的比较齐全，压缩空气输送管线采取硬管连接，相对比较可靠，环形压缩空气吹扫采取筛孔吹扫保持空间内压力平衡，避免出现喷头喷射吹哨后，可燃气体浓度不均的现象。同时要将压缩空气净化质量问题考虑在前，避免由于沿海地区空气内含硫度比较高，但遇到紧急情况下，一旦脱硫装置损坏，紧急排空，导致硫化氢同硫接触产生硫化亚铁，发生自燃。

二、外浮顶储罐灭火救援要素

（一）外浮顶储罐火灾扑救要点

从沿江沿海一带调研情况来看，具有储罐数量多，罐区总储量大的特点，当商储、国储罐区相邻，一旦发生火灾，处置不当，极易扩大。雷击是造成外浮顶罐火灾的主要因素，处置外浮顶罐火灾要立足于初期密封圈火灾快速处置，控制油气挥发温度和燃烧速度及燃烧面积，避免出现“卡盘”“沉盘”现象。另外，应该注意相对于其他储罐，外浮顶罐储量较大，且原油一旦发生燃烧，复燃能力强，灭火后原油中的硫化氢对人体有害。在外浮顶罐初期密封圈火灾阶段，应及时启动罐体冷却和泡沫灭火系统，但要考虑用水强度的问题。外浮顶灌设计用水4至6小时，是站在着火罐的角度考虑的用水强度。着火初期，没有形成全液面燃烧前，应重点冷却着火罐。要注意不能在火灾初期使用大流量射流向浮盘喷射，如遇固定灭火系统由效果不明显，应视情组织人员登罐灭火。一旦出现卡盘半液上、半液下火灾，应及时打开罐顶、罐底排水阀排水，并向罐内注入同质冷油及时排除卡盘险情。遇全液面燃烧情况，应一方面监测油温，采取油料进出平衡的方法降低油温;同时立足大流量泡沫灭火装备加强相关总攻力量调派，高喷车调派要在60米至72以上。总攻阶段应关闭进出料阀门，防止流淌火，同时利用大流量装备从上风方向贴近罐壁打入泡沫灭火。

（二）严格执行相关规范、标准和纪要

根据住建部《关于印发石油石化行业国家标准协调会会议纪要》（建标标函<2016>237号）文件精神，前置火灾防控关口，提升设防等级，加强对新建、改建、扩建石油化工项目中消防设计的管控。如储存闪点低于45℃液体的储罐，当单罐容量大于5000m3时，应采用单盘或双盘内浮顶或外浮顶储罐，不应采用轻质浮盘内浮顶罐（含不锈钢组合式浮盘）;当单罐储量大于或等于50000m3时，应采用钢制双盘储罐;对于已投入使用的易熔盘，应按此款要求加强火灾防控措施和灭火救援准备。

参考文献：

罗永强，杨国宏.石油化工事故灭火救援技术[M].北京：化学工业出版社，2017.