原油火灾烟雾中有害气体检测与防范对策

■ 李强 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司油田治安消防中心

原油是指开采出来后未经提炼过的石油类物质，也叫“黑色金子”，包含多种可燃烃类组成成分，常呈现暗绿色或黑褐色的黏稠液态，在特定物理环境下，也可保持半固态存在形式。原油中含有大量的钒、磷、氮、氧、硫等金属与非金属元素，可直接溶于多种有机型溶剂，但极难溶于水，随外界物理条件的改变，可能与水产生化学反应，形成乳状液类物质[1]。按照密度范围的不同，可将石油分为重质原油、中质原油、轻质原油三类，但无论哪一种原油类物质燃烧，都会对环境及人体呼吸系统造成极为严重的影响。

一、原油火烟雾中的气体成分判定

原油火烟雾的产生过程大多为原油类物质的非充分燃烧，由于外界温度较高，这种物化反应可直接作为一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等有害气体的热载体，加快其与人体组织细胞的实际反应速度[2]。

一般情况下，水蒸气及二氧化碳在原油火烟雾中所占的物理比重相对较大，约为烟气总量的90%—95%；另外，氮氧化物、碳化物、碳氢化合物、一氧化碳等气态微粒物质总量约为烟气的5%—10%。这样的混合气体在燃烧作用下，会快速与周围空气融合，并传播到更远的空间区域中，不仅危害人类与动物的生存健康，也会对自然环境造成严重污染[3]。

二、有毒有害气体检测

根据国家标准GB/T18883-2019对原油火烟雾中有害气体浓度的限定范围，选取0.02—0.31mg/m3等多个浓度梯度的混合烟气作为实验气体，具体浓度参数如表1所示。

表1 实验气体浓度（单位：mg/m3）

原油火烟雾气体传感器由金属电极、传感器两部分共同组成，其中金属电极由高纯度铝板裁制而成，其尺寸水平基本保持为8.2cm×8.2cm，厚度约为0.4mm。具体制备过程如下：

（一）先将高纯度的铝制薄片放置在丙酮与乙醇的混合溶液中，经过一段时间的超声清洗后，再在其中滴入高氯酸混合溶液，进行约10min 的物理抛光作用。

（二）将清洗抛光后的铝制薄片放置在0.35mol/L 的草酸混合溶液中，利用直流阳极氧化方法对其处理1h，捞出后放入铬酸与磷酸混合溶液中，在恒温50℃的条件下，去除铝制薄片表面的氧化膜。完成去除后，再次放入5%的磷酸溶液中进行扩孔处理。

（三）通入流量比为1:2 的乙炔气体和氢气，约10min 后，将铝制薄片取出。

（四）为避免突发性事件的出现，应多次重复上述实验步骤，并挑选出数值结果相对较为接近的实验组别作为参考对象，完成实验后，对所获得物理数值进行平均值求取处理，从而得到真实的原油火烟雾中有害气体成分的检测结果。

三、有害气体的防范对策

（一）加强消防员防护装备建设

原油火烟雾中的一氧化碳含量越高，其对人体的危害作用也就越明显[4]，一氧化碳浓度在13%—75% 时能引起爆炸。因此加强消防员个人防护装备建设是预防有害气体造成人身伤害的主要手段，如正压式空气呼吸器，该装备在使用时间上具有明显优势，是空气呼吸器使用时长的2 倍以上；该氧气呼吸器中内置一个冰盒，可以起到一个降温和冷却的作用，从而保护人身安全。同时担任特勤任务的消防队还应配备移动供气源、强制送风呼吸器等用于消防员呼吸保护类装备[5]。

（二）加强防范烟气模拟实战训练

模拟实战训练是心理训练最有效的形式。有条件的消防训练基地内都配备有烟热训练室，模拟出火场中烟气高温、黑暗、毒性等特征，设置相应的训练内容。利用模拟火灾逃生烟热训练系统，可提高消防员在高温、黑暗、密闭、烟雾、噪声、狭隘空间等恶劣条件下的体能承受力、心理适应能力，同时消防员通过模拟训练可克服火灾烟气带来的恐惧感，提高心理素质与应对处置能力。

（三）加强防排烟理论学习与技能培训

加强消防人员学习火灾烟气理化性质、掌握有害气体危害性质的理论知识培训，为处置过程中制定应对措施，提高防范意识奠定坚实的理论基础。同时要加强火场排烟技能培训，熟练掌握火场中排烟方式的技术要领，同时使用喷雾水流、移动排烟机、排烟消防车、排烟降尘装备等排烟技能也需要掌握和培训。

（四）建筑上应设置防排烟设施

建筑防排烟设计首先要对国家和地方各种防火标准、规范等内容有全面准确的理解和掌握。但是目前石油化工行业执行的GB50160-2008《石油化工企业设计防火标准》（2018 版）中并没有对石化厂区内建筑物的防排烟进行说明。但修订后的规范指出石油化工企业中，生产和储存、运输具有不同特点和性质的物料，必须采用不同的灭火手段和不同的灭火药剂。设置消防设施时，既要设置大型消防设备，又要配备扑灭初期火灾用的小型灭火器材。岗位操作人员使用的小型灭火器及灭火蒸汽快速接头，在扑救初起火灾上起着十分重要的作用，具有便于操作人员掌握、灵活机动、及时扑救的特点。当装置的设备、建筑物区占地面积在10000—20000m2时，为了防止可能发生的火灾造成的大面积重大损失，应加强消防设施的设置，如增设消防水炮、设置高架水炮、水喷雾系统、配备高喷车、加强火灾自动报警和可燃气体探测报警系统设置等。对我们的消防工作提供了可靠的依据。

四、结语

石油化工事故现场往往伴随着各类危险化学品泄露、燃烧、爆炸危害和有毒有害、腐蚀性物质等对环境造成的灾害衍生产物，为合理保护大气环境，控制有害气体对人体造成的影响作用，在应急处置过程中应加强对环境的保护，控制灾害等级和事故范围，灭火救援行动结束后要对消防射水、泡沫等进行处理，对参与处置的人员、车辆及器材装备进行洗消，尽可能降低对天气、土壤、水体的污染，严防发生环境污染的次生灾害事故。应合理监督原油类物质的燃烧行为，并在烟雾排放之前对其进行合理的检测与排查，利用相关物化手段，去除其中的氮、碳、硫等有毒有害的物理元素，还人们一个更加安全与舒适的大气生存环境。