远程大流量供水系统应用技术研究

程 钧，王丽晶

（应急管理部上海消防研究所，上海 200032）

21 世纪以来，我国经济持续高速增长，石油化工储罐和装置区的数量越来越多，火灾风险越来越高，石油化工储罐和装置区火灾事故呈现出突发性强、爆炸危险性大、灭火技术要求高、处置难度大和作战时间长等特点，一旦发生火灾，可能造成人员重大伤亡或者财产重大损失。水是火灾扑救最基本的灭火剂，石油化工储罐和装置区火灾扑救对消防队伍供水能力是巨大的考验，这对各类供水装备（包括远程大流量供水系统、大流量供水消防车、固定消防系统和移动供水装备等）及其应用技术提出了极高的要求。远程大流量供水系统作为大型火场供水的后援保障车辆，是消防队伍火场供水的重要一环。针对石油化工储罐和装置区重特大火灾扑救过程中遇到的供水难题，有必要系统地研究远程大流量供水系统的应用技战术[1]。石油化工火灾扑救中，远程大流量供水系统的合理应用将为人民生命和财产安全，城市稳定运行，社会和经济持续发展提供有力保障。

根据GA 39—2016《消防车 消防要求和试验方法》要求，“远程大流量供水消防车”这一术语中，远程是指供水距离大于3 km，大流量是指流量大于200 L/s，供水系统要求出口压力大于0.2 MPa。国外工业发达国家，如荷兰、美国等，对于火场大流量供水技术研究较早，已经研制出大流量供水泵站或泵浦车。国内最初是辽宁消防救援总队配置了进口远程供水系统。截至2021 年8 月，我国消防救援队伍总共配备了417 套远程大流量供水系统，这些装备在重特大火灾扑救及抗洪排涝中发挥了重要作用。例如，2015 年7 月16 日，山东日照石大科技石化有限公司液化烃球罐泄漏引发火灾，山东消防总队现场调集4 套远程供水系统，累计供水4 万多t[2-3]；2014 年1 月11 日，云南省香格里拉县独克宗古城仓房社区池廊硕8 号“如意客栈”由于电器使用不当引发火灾，而附近4 个古城专用消防系统消火栓均无水供应，迪庆藏族自治州消防救援支队利用远程供水车辆到离现场1.5 km 外龙潭河远距离供水。远程大流量供水系统有效地解决了火灾现场取水距离远、供水量不足等难题。

1 远程大流量供水系统组成部分

远程大流量供水系统主要由取水模块、增压模块、水带收放装置、吊臂系统及其他附件组成[4]。其中，取水模块的主要功能是从水平距离较远或者垂直距离较深的水源处吸水；增压模块的主要功能是将吸上来的水二次加压，通过供水管路供应到火场。某型液压马达驱动远程大流量供水系统如图1 所示。

图1 远程大流量供水系统

1.1 取水模块

远程大流量供水系统的取水模块包括控制系统、动力系统、浮艇泵（即漂浮式潜水泵）及其他附件，其核心部件是动力系统和浮艇泵。传统自吸泵由于其工作前须保证泵体内储有定量引液，前期准备时间长，且有吸深限制，因而不适用于处置火灾扑救这类的紧急情况。液压马达驱动浮艇泵的出现解决了上述难题，是目前最常用的取水设备，如图2 所示。

图2 液压马达驱动浮艇泵

然而，液压马达驱动潜水泵也存在一些缺点，比如，整套装备笨重，进出液压油管、水带管路交错，布置时间长等。集成电机潜水泵是将电机和水泵集成在一起，整个装备轻巧机动，面对情况瞬息万变的火场，消防队伍可快速展开装备，投入灭火救援工作；且不受液压管路长度的限制，可以很好地适应现代火场的复杂作战条件。集成电机潜水泵已经成为远程大流量供水系统用消防泵的发展方向，如图3 所示。

图3 集成电机潜水泵

便携式的取水模块可以快速进入天然水源，利用推力将水灌入大口径水带。目前，远程大流量供水系统与天然水源的水平或垂直方向最大距离可以达到60 m。

1.2 增压模块

远程大流量供水系统的增压模块包括控制系统、动力系统、增压泵及其他附件，其核心部件是动力系统和增压泵[5]。取水模块吸上来的水并不能克服远程供水的水带压力损失，此时需要增压模块对管路中的水进行中继增压，进而实现远程供水。增压模块一般安装在运输平台上，通过电机或者发动机驱动。由于增压泵出口压力高达0.8~1.2 MPa，因而在设计阶段应注意材料和结构的强度是否满足设计要求。

1.3 水带收放装置

水带收放装置一般由水带收放车辆底盘、水带箱、自动收放机构及相关附件组成。作为远程供水干线的输送管路，远程大流量供水系统一般选用耐高压、耐腐蚀的大口径水带，目前常见的口径有DN250、DN300和DN400。然而，选用如此大口径的水带，如果利用人工收放必将极大地降低作战效率。水带收放装置解决了这一难题，水带铺设速度大致在10 km/h 左右，水带回收速度大致在3 km/h 左右[6]。

1.4 吊臂系统等附件

在火灾扑救过程中，远程大流量供水系统需要配备一些附件才能实现远程供水，常见的附件有吊臂系统、不同口径的水带、分水器、水带护桥和扳手等。配备的吊臂系统主要用于装卸较重的器材和设备，如潜水泵、分水器等。

2 远程大流量供水系统性能对比

本文对比了国内市场主流厂家7 种规格的远程大流量供水系统，见表1。远程大流量供水系统流量一般为200~400 L/s，水带口径为250~400 mm，最大吸水深度可到达30 m。水带铺设车最长可铺设水带6 km（水带口径为300 mm）。以规格1 为例，流量400 L/s，吸水泵流量为200 L/s，吸水泵压力为0.45 MPa，增压泵流量为200 L/s，增压泵压力为1.2 MPa，水带口径为300 mm，末端出口压力为0.3 MPa。流量是远程大流量供水系统的关键性能参数，如美国优艾斯远程大流量供水系统单套最大流量分别为566 L/s 和694 L/s。

表1 部分品牌远程大流量供水系统性能对比

3 远程大流量供水系统在石化火灾扑救中的应用

石油化工火灾危险性大，燃烧速度快，易造成大面积流淌火和多火点立体火，扑救难度大。石化火灾一旦发生，能否保障火场供水是火灾扑救的关键因素。因此，研究如何适当地运用远程大流量供水系统是非常有意义的。火灾扑救时，消防员的首要任务是就近占据水源。然而，在现场实施过程中存在消火栓压力不足、流量不够甚至没有水供应的情况。火灾现场供水不足将对灭火战斗力造成极大的影响，远程大流量供水系统的应用将极大提高消防队伍重特大火灾现场的供水能力。

3.1 石化火灾消防用水情况

面对石化火灾中储罐起火、大面积流淌火等情况，仅靠普通口径水枪和泡沫管枪根本无法实施有效扑救和冷却，必须以大流量固定消防炮、移动消防炮和车载炮为主攻力量实施冷却灭火。这对火场供水提出了极高的要求。以“7·16”大连石化火灾事故为例，从起火到火灾基本被扑灭的15 h 中，火场平均供水强度近1 000 L/s，合计用水量大约6 000 t。

3.2 石化火灾火场供水

石化区消防用水主要来自高压消防给水系统、低压消火栓系统、消防水鹤、阴井回流水、蓄水池、水罐消防车运水和天然水源取水码头等，采用直接供水、接力供水和运水供水等方法将水供到前场。石油化工园区一般都备有水和泡沫液，发生火灾的短时间内，可以使用高压消防给水系统及储备的水、泡沫液。一旦火势较大或者现场固定消防设施损坏，火场供水则需要远程大流量供水系统提供支持。

考虑到火灾的风险，石油化工园区一般规划在河、湖或者大海边，这些自然水源有利于远程大流量供水系统取水作业。远程大流量供水系统具有远距离、供水流量大的特点，在火灾当量大、固定消防设施供水不足时，远程大流量供水管路可以延伸到火场前端，可实现对火场的远程供水。“7·16”大连石化火灾事故扑救中，大连消防救援支队装备的远程大流量供水系统从2 km 外的海中取水，提供了火灾中近一半的用水量，另一半用水量则采取往返运水、供水近千台次才勉强得到保障[7]。与传统运水、供水方式相比，远程大流量供水系统优势明显，发挥了重要的作用[8]。

3.3 远程大流量供水系统应用及末端战斗编成研究

石化火灾发生时，燃烧热值高，辐射热大，为防止火势进一步蔓延，需要对罐体、装置喷射大量水进行冷却。此时，流量小、灭火强度弱的普通消防枪和炮已不再适用，末端需要使用流量大、射程远的消防炮，远程大流量供水系统需要与末端灭火装备流量匹配[9]。

由表1 可知，大多数品牌的远程大流量供水系统可以保证供水距离达到6 000 m 时，末端流量达到400 L/s，出口压力达到0.3 MPa。结合石化火灾灭火需要和消防救援站车辆配置，末端布置水罐消防车出消防水炮，泡沫消防车出泡沫炮，举高喷射消防车出水炮或泡沫炮等战斗编成进行石化火灾扑救。

以表1 中规格1 为例，其水罐消防车消防泵流量为100 L/s，泡沫消防车消防泵流量为60 L/s，举高喷射消防车出水炮、泡沫炮流量为100 L/s。以流量为依据测算，在供水距离范围内，1 台400 L/s 的远程大流量供水系统在流量最大时，可以满足4 台流量为100 L/s水罐消防车，或者6 台流量为60 L/s 的泡沫消防车，或者4 台流量为100 L/s 的举高喷射消防车的用水需求，见表2。

表2 远程大流量供水系统与末端战斗编成流量匹配

3.4 末端灭火能力分析

在石化火灾扑救过程中，依据消防炮或泡沫炮的压力、流量等性能可以估算其灭火能力。这对制定石化区灭火救援的预案具有重要的指导作用。同样，以表1中规格1 为例，末端为4 台100 L/s 的水罐消防车，冷却长度L 为

式中：Q1为水罐消防车消防泵流量，L/s；q1为冷却强度，L/（s·m）。q1＝0.8 L/（s·m）时，由此可得，规格1 远程大流量供水系统配合4 台100 L/s 水罐消防车的冷却长度L=500 m。

以表1 中规格1 为例，末端为6 台60 L/s 的泡沫消防车，灭火面积A 为

式中：Q2为泡沫消防车消防泵流量，L/s；q2为灭火强度，L/（s·m2）。q2=1.2 L/（s·m2）时，由此可得，规格1 远程大流量供水系统配合6 台60 L/s 泡沫消防车的灭火面积L=300 m2。

4 结论

石化火灾发生时，常规的供水方式不能满足超大流量的供水需求，此时远程大流量供水系统将发挥重要作用。在扑救突发的重特大火灾时，消防队伍需要结合灭火救援理论，合理布置战术，充分发挥远程大流量供水系统的优势。远程大流量供水系统显著地提高了消防队伍应对重特大火灾的能力。然而，目前远程大流量供水系统还存在价格相对昂贵、展开时间长等问题，这些方面有进一步提升的空间。

本文介绍了多种类型远程大流量供水系统，阐述其组成结构、性能参数及优缺点。结合消防车、消防炮等常用灭火装备，以流量为依据，分析末端战斗编成布置技战术。远程大流量供水系统的应用为人民生命和财产安全，社会和经济稳定发展提供了有力的保障。