石化企业火灾危险性分析与消防灭火救援圈构建研究

作者简介：

贾世强（1975- ），男，汉族，天津人，本科，助理工程师，研究方向：消防管理。

摘要：本文针对石化企业火灾类型多的特点，分析其火灾危险性、对应的消防设施类型及能够应对的火灾类型。结合消防灭火救援特点，提出了石化企业灭火救援圈构建的基本内容及其所涉的消防灭火救援资源。构建企业灭火救援圈，包括厂内灭火救援圈、厂外灭火救援圈和医疗救护圈。其中，厂外灭火救援圈包括中石化天津分公司消防支队、天津分公司消防支队气防站和天津消防救援总队特勤支队，可以满足5分钟原则；医疗救护圈涉及5所医院，能够满足15分钟原则。

关键词：石化企业；火灾危险性；消防设施；灭火救援圈

一、石化企业火灾危险性与消防灭火设施分析

（一）固有火灾危险性分析

石油化工企业涉及生产、储存及使用危险化学品的众多甲类装置、罐区及输运管廊，其固有的火灾隐患较多。主要火灾危险物质包括碳四等高密度气体，其泄漏后会与空气混合并形成爆炸性气体，尤其容易在低洼处积聚，在达到爆炸极限时，一旦遭遇到火源，易引发火灾和爆炸事故。由于石脑油、苯等低闪点易燃液体（闪点在-18℃至23℃之间）泄漏等情况导致其蒸汽与空气混合形成爆炸性混合物，一经接触明火或高温，易导致燃烧和爆炸[1]。此外，乙烯、丙烯等易燃气体是无色气体，它们能与强氧化剂发生强烈反应，属于甲类火灾危险性物质。当与空气混合并形成爆炸性混合物时，遇到明火或高热源就易发生燃烧和爆炸危险。另外，氢气、甲烷等无色无味气体与空气混合后形成的爆炸性混合物，在遇到明火或高热源时也会导致燃燒和爆炸[2]。

（二）生产过程的火灾危险性分析

1.生产装置的火灾危险性分析。

石油化工装置生产过程会涉及到一些重点监管的危险化工工艺，如裂解工艺、聚合工艺、氧化工艺、烷基化工艺等，会带来较大的火灾爆炸危险性。以乙烯装置裂解工艺为例，对其火灾危险因素进行分析。裂解炉正压燃烧引发的火灾风险：如果裂解炉发生正压燃烧，炉内的火焰将透过观火孔冒出，并导致炉子周围的仪表和电气设施受损。裂解气和烧焦气返回炉内带来的火灾风险：如果裂解气和烧焦气返回炉内，且裂解气阀和烧焦阀密封不严，物料进入炉膛内燃烧，易造成炉管烧断，导致爆炸事故。裂解过程中的二次反应导致的火灾风险：在裂解过程中，二次反应易导致裂解炉管内壁和急冷换热器内壁结焦。随着裂解的持续进行，管壁导热性能会下降，引发设备过热，进而引发火灾事故。急冷系统引发的火灾风险：急冷系统具有急冷油黏度高、裂解汽油干点高等特性。如果急冷水乳化导致急冷油黏度升高，会导致系统严重堵塞无法正常循环。如果不能及时处理，易引发泄漏并引发火灾。

2.设备设施火灾危险性分析。

设备设施火灾危险性分析是确保工业场所安全的重要环节。当设备发生泄漏并遇到点火源时，可燃介质易发生燃烧、爆炸事故。设备焊缝处、阀门密封垫片处、接触腐蚀性介质的阀门和法兰、管道弯头与变径处以及输送机械等部位经常是泄漏的易发区域[3]，造成泄漏的原因主要有以下几个方面。工艺因素引起的泄漏：介质的高速流动导致管道冲击与磨损；腐蚀性介质腐蚀管道和设备内壁；长期高温下工作的管道发生蠕变；高压物料进入低压设备导致破裂；低温材料冷脆断裂；设备老化。质量因素引起的泄漏：设计缺陷，如设备结构、管件和阀门的连接形式未考虑受热膨胀问题；材料质量问题，如砂眼、不符合要求的板材；焊接质量问题，如裂纹、错位、漏焊、焊瘤等；阀门、法兰垫片密封失效。

如果在开停车过程中没有进行充分和彻底的置换或者使用空气进行置换时，空气混入设备内形成爆炸性混合物，从而引发火灾和爆炸。在检修时，如果没有进行盲板封堵，空气易进入系统或负压设备，一旦遇到火源，就易发生爆炸。此外，在设备操作中，如果因误操作、冷却介质中断或供应不足、反应参数异常等原因导致设备超压，就存在引发火灾和爆炸的风险。如果反应容器中发生聚合或放热反应，引起异常压力增加，也易导致设备发生超压爆炸。在连续排放流体的管线工艺中，如果排放速度异常降低，导致设备内物料不能及时排放，也易引发设备超压爆炸[4]。

3.储罐区火灾危险性分析。

液化烃罐区、可燃液体储罐区和易燃气体罐区是石化企业中存在火灾危险性的区域。因各种原因导致泄漏，一旦遇到点火源，就会引发火灾和爆炸事故。储罐或管线设计不合理、选材不合适、质量缺陷、安装不合格、安全附件失效、腐蚀和应力等原因易导致储罐或管道的强度降低，并产生裂缝和孔洞，从而导致物料泄漏，一旦遇到点火源，就会引发火灾和爆炸。泄漏主要分为两类：储罐附属设施（附件）容易发生泄漏；设计和设备本身缺陷易导致泄漏。在物料输送过程中，流速过快易导致静电积聚。如果防静电措施不起作用，静电积聚达到一定程度时，就可能产生静电火花，从而引发火灾事故。

（三）石化企业的消防灭火设施

石化企业火灾危险性分析结果显示，由于涉及多种化学物质的使用和存储以及各种不同的工艺条件，企业会面临各种不同类型的火灾风险，包括A类固体火灾、B类液体火灾、C类气体火灾、D类金属火灾和E类带电火灾。因此，石化企业需要具备多种类型的消防灭火设施，以应对不同类型的火灾风险。

1.稳定高压消防给水系统。该系统由消防主泵、系统稳压泵和控制系统组成。消防主泵和控制系统负责在火灾发生时提供高扬程、大流量的消防用水，而稳压泵和控制系统则负责维持管网平时的稳定压力。稳定高压消防给水系统能够提供快速供水，提高固定式消防设施的防护能力和应急防护水平。消防主水泵利用管网压力自动启动，及时向火场供水，适用于大型化工装置的初期火灾扑灭或有效控制。

2.消防栓/炮系统。消防栓的作用是为消防车提供消防用水，确保在火灾发生时，消防栓能够有效满足消防救援车辆的取水需求。消防水炮喷射水灭火剂，具有较高、较远的射程，主要用于装置上部区域的灭火。

3.消防竖管。消防竖管是一种重要的固定消防设施，其作用是提供一条直接的通道，连接大型装置的框架平台和塔区，具有很高的稳固性，能输送水和泡沫等灭火剂到装置的高处，并与上层消防箱内的消防器材连接，形成有效的灭火途径。在抢险救援和灭火过程中，消防竖管可节约大量时间，有效控制初期火灾。

4.蒸汽灭火系统。蒸汽是一种不燃的惰性气体，通过稀释或替换燃烧区域内的可燃气体和助燃气体，降低其浓度，从而有效窒息和灭火。实践证明，当生产装置内的空气含有30%以上的水蒸气时，大部分油类火灾都能被扑灭。蒸汽灭火系统采用饱和蒸汽的灭火效果优于过热蒸汽，尤其适用于扑救高温设备的油气火灾。

5.水噴雾灭火系统。该系统利用喷头将水粉碎成微小的水雾滴，然后喷射到正在燃烧的物质表面，通过表面冷却、窒息、乳化和稀释等作用来实现灭火。冷却火源和周围环境，水雾能降低温度并减缓燃烧过程，水蒸气的形成能抑制火焰扩散，稀释燃烧产生的有害气体。

6.固定式干粉灭火系统。该系统由惰性气体驱动，并携带干粉灭火剂形成气粉混合物。在初起火灾情况下，利用化学和物理的共同作用来实施灭火。干粉灭火剂能对火焰进行化学抑制，阻断燃烧反应链的传递，通过物理作用形成隔离层，防止氧气进入火场，从而窒息火焰。

7.泡沫灭火系统。该系统利用机械方法生产泡沫水溶液，利用水的冷却作用和泡沫的隔离作用来灭火。具体来说，通过冷却燃烧物体表面来抑制火焰蔓延。同时，泡沫能隔绝空气，削弱火焰的氧气供应，达到窒息作用。泡沫灭火系统有多种类型，包括普通蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液、水成膜泡沫液、成膜氟蛋白泡沫液和抗溶性泡沫液等。

二、灭火救援圈构建的基本内容

（一）灭火救援圈构建的目的与思路

灭火救援圈的构建旨在快速、有效应对重大火灾，其具有以下优势。首先，能够使灭火救援行动快速、有序、高效展开；其次，进行资源的优化组合，合理利用救援资源，形成区域性消防灭火救援布局。构建灭火救援圈的基本思路是以火灾事故点为中心，向周围寻求资源补充，并且要满足5分钟、15分钟和30分钟的原则。[5]。

（二）灭火救援圈的构建

灭火救援圈的构建主要包括厂内灭火救援圈、厂外灭火救援圈和医疗救援圈三个部分。厂内灭火救援圈的构建由企业自身负责，包括配置消防设施和建立应急响应团队，企业需要确保在火灾发生时，能够迅速有效启动内部的灭火和救援措施。配置消防设施包括灭火器、消防栓、报警系统等。厂外灭火救援圈的构建由周边可依托的消防力量和国家综合消防救援力量组成。周边的消防力量包括邻近企业的消防队，能提供支援和协助。医疗救援圈的构建是确保在火灾事故中能够提供及时有效的医疗救治。厂区附近的医疗单位承担医疗救援的责任[6]。

（三）灭火救援圈所涉资源的组成

灭火救援所涉资源的组成分为企业自身消防救援资源、厂外消防救援资源和医疗救护资源，目的是在发生火灾、爆炸等紧急情况时提供支持和援助[7]。企业自身消防救援资源包括消防设施和灭火器材以及相关的灭火措施。企业需组建义务消防队，一旦发生紧急情况，义务消防队员能率先开展事故的紧急处置工作。厂外消防救援资源包括邻近大中型石油、石油化工企业的专职消防队和邻近单位具有扑救火灾能力的消防力量，原则是在发生火灾时能够及时赶到现场。一般来说，对于装置火灾，行车时间不超过10分钟；对于罐区火灾，行车时间不超过20分钟。医疗救护资源是灭火救援圈中必不可少的一部分。医疗救护资源主要是指企业周边可利用的医疗资源，以确保救援工作的及时性和可靠性[8]。

三、灭火救援圈的构建案例

（一）案例企业的基本情况

案例企业位于天津市滨海新区，是一家大型乙烯及下游产品生产企业。该企业设有两套消防供水系统，消防给水加压泵站的最大保护半径超过1200米。在案例企业的装置区、罐区以及辅助生产区都设置了环状的消防水管网，按照规定在系统管道上安装了SS150-1.6/80型消火栓，每隔5个消火栓设置相应的切断阀。装置区、罐区和辅助生产区的消火栓间距不大于60米，共设置了400多个高压消火栓（SS150-1.6/80型）。为增强防火能力，案例企业在装置区的高大塔架、设备群附近以及储罐区等重点部位设置了近200门SP-40W型消防水炮、60余个泡沫消火栓和若干泡沫炮。还配备了自动喷水灭火系统，包括湿式系统、预作用系统、水喷雾系统和蒸汽幕系统。其中，湿式系统共有5套，预作用系统共有12套，喷淋系统共有201套，蒸汽幕系统共有2套。为了应对特殊情况，案例企业还设置了低倍数和高倍数的泡沫灭火系统。高倍数泡沫站位于低温乙烯罐区的东南区域，用于保护装车设施集液池；低倍数泡沫站分别在罐区设有3个，原料罐区设有2个，产品罐区设有1个，而乙二醇装置和苯酚丙酮装置各设有1个泡沫站，泡沫液由高压消防水系统提供。

（二）案例企业灭火救援圈的构建

1.企业厂内灭火救援圈的构建。

案例企业采取了一系列措施来构建企业厂内灭火救援圈，以确保火灾应急响应和消防设施的有效性和安全性。企业设置了主消防控制室和分消防控制室，并保持24小时值守，确保火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统等重要消防系统处于正常的“自动”工作状态。同时，全厂的火灾报警控制器网络将所有火灾报警信号和联动控制状态信号同步传送到中央控制室和消防站的图形显示装置，实现了信息的集中监控和及时响应。

案例企业委托专业维保单位驻厂对消防设施进行维护与管理，确保消防设施完好、有效。每季度对消防设施的消防能力进行一次检测，并出具季度建筑消防设施维护保养检测报告，以确保消防设施的正常运行和安全性。企业还组建了一个近200人组成的应急响应团队（ERT），成员来自各装置的各个班组。ERT成员分布在各装置和班组，一旦发生紧急情况，他们会率先开展事故的紧急处置工作。为了保证应急响应团队的应急能力，团队成员按照公司的培训计划，每年接受专业的消防技能培训，熟练掌握和使用各类消防器材，并能迅速扑灭初起火灾。

2.厂外灭火救援圈的构建。

案例企业依托中国石化集团天津分公司的消防支队，建立了厂外灭火救援圈。该圈配备了案例企业专职消防中队，该中队位于厂区东侧，并拥有消防车库（7个车位）、通信室、体能训练室、训练塔、办公室、会议室、干部备勤室、消防员备勤室等业务用房和必备的辅助用房。该圈的最远保护范围不超过25公里，接警后消防车辆到达火场的时间不超过5分钟。目前，该队共有59名各类消防人员，2名队长和副队长，3名值班长以及通讯班、消防员和汽车司机等。天津分公司消防支队的气防站也设立在消防站内，该气防站设有1名站长、1名书记和6名专职气防员。气防站配备了气防监护型救护车1辆，并且配备了通讯工具、有毒有害气体检测仪以及救生器材等装备和气防设施。天津市消防救援总队特勤支队距离案例企业不超过1.5公里，该支队现配备了灭火、防护、破拆、侦检、警戒、救生、堵漏、排烟、照明、洗消、训练等共12大类灭火救援器材。

3.医疗救护圈的构建。

案例企业地处天津市滨海新区，其周边设有医疗单位，按距离从近到远依次为：海港医院、天津市滨海新区大港医院、天津大港区港华医院、大港东城医院（包括东城医院（昌和街）），这些医院距离案例企业在15分钟内可到达，进一步增强了灭火救援的医疗救护能力（如表1所示）。港船医院、海洋石油总医院、天津经济技术开发区医院、天津港口医院和天津市泰达医院距案例企业的距离在40公里左右，基本能够满足30分钟原则。

结语

本文通过对石化企业装置区火灾危险性的分析，提出了針对不同火灾类型的消防设施配置和应对策略。结合消防灭火救援特点，构建了石化企业的灭火救援圈。在厂内，建立了灭火救援圈，包括中央控制室和消防站的图形显示装置、火灾探测与自动报警系统、自动灭火系统以及各类栓炮等，这些设施和专业维保队伍、应急响应团队的配合能确保火灾快速控制和扑灭。在厂外，建立了灭火救援和医疗救护圈。消防支队和专职消防中队能够及时响应，满足5分钟到达现场的要求，确保灭火救援的及时性和有效性。同时与周边医疗单位合作，在15分钟至30分钟内提供医疗救护支持，保障员工生命和财产安全。

参考文献

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[8]杨磊，普云飞，张国建.石油化工灾害事故灭火救援作战编成探讨[J].消防科学与技术，2018（03）：394-396.