外浮頂儲罐滅火救援新技術研究

張智

摘要：油品儲罐類型多樣，數量龐大，儲存介質復雜，火災危險性較高。外浮頂儲罐作為其中一類，在沿江沿海一帶，由于國儲庫、商儲庫的廣泛使用，常用來儲存重質原油，荷載很大，風險等級高。加強對此類儲罐的火災防控要素及滅火救援要點的研究，有助于掌握此類災情處置的針對性、主動性。特別是對外浮頂儲罐主動防御的新技術進行研究，為我們的滅火救援提供新的技術支持。

關鍵詞：外浮頂儲罐;火災防控要素;主動防御技術;滅火救援要點

一、外浮頂儲罐火災防控要素

從沿海沿江一帶調研情況來看，外浮頂火災防控重點應著重深入固定設施設置同滅火救援實際需求的角度，要站在設計規范的角度看如何為滅火救援行動服務，在滅火救援角度看設計規范要求應該如何落實。例如外浮頂罐五萬以上單盤的情況在沿海沿江一帶民企罐區情況比較普遍。此種浮盤的儲罐單盤登罐滅火，消防員應尤為慎重，著火后面積過大由于熱應力變化，焊縫容易撕開，為消防人員登罐增加危險。

（一）設有氮氣封層主動防御系統的外浮頂儲罐

大型外浮頂油罐采取氮封主動防御系統的根本原因是解決罐體密集區上空云層形成云團氣，云層相對較低，遇雷雨天氣，造成地滾雷發生，對儲罐威脅較大。采取設避雷塔的方式，成本過高，故采用氮氣惰化的方式，解決揮發油氣聚集的問題。使用建造過程中，需要對相關附屬配件進行規范，例如氮氣導管設計是從旋轉走梯延伸至浮頂，再由浮盤設二次轉接，設置兩個分叉管道，分別從環形管道亮點注氮，確保氣體注入均勻。通過調研情況來看，一是氮氣管線多采用軟管垂直鋪設，沒有通過旋轉走梯加固，遇大風天氣，軟管易破損，隨風擺動，為極端天氣情況下系統運作和消防員登罐作業均留下隱患。二是氮氣分配時，沒有考慮氮氣供給強度問題，采取一端直接供給氮氣的方式注入氮氣，導致浮盤下氮氣注入壓力不均衡，影響惰化效果。三是在處理此類外浮頂儲罐火災時，灌注泡沫滅火前要提前關閉氮氣主動防御系統。一旦氮氣防御系統由于雷擊等原因無法關閉，火災發生后，泡沫灌注同內部氮氣形成對應壓力，造成泡沫無法對密封圈進行全覆蓋。

1.氮氣封層主動防御系統研發內容和技術特點

項目特點：

項目研發內容介紹：大型油罐使用可燃氣體探測器，監測在一、二次密封防蒸發膜之間存在的可燃氣體濃度。在達到設定的一級報警值25%LEL、二級報警值50%LEL時，先后作出黃色警報和氮氣充入的反饋信息處理，降低可燃氣體濃度，待達到安全設定值時，氮氣閥關閉。

具體方案如圖：

從上圖可以看出可燃氣體探測通過系統控制，實現時時探測油氣濃度并給出報警信號;通過系統控制補充氮氣，降低可燃氣體的濃度，并解除警報。

可燃氣體探測及保護系統在儲罐上面的運用可以清楚地了解油罐一、二密封間的油氣濃度，隨時可以采取充氮措施，由原來的被動消防處理變為主動防預。大大增加油罐使用的安全性，避免安全生產事故的發生。

2.項目投入使用情況

投入使用：

目前，“大型儲罐一、二次密封可燃氣體濃度檢測處理系統”已在浙江天祿能源儲運項目和中化天津港石化倉儲基地建成投入使用。

后臺監測、聯動畫面

3.項目推廣使用前景

我們分析基于燃燒的原理，著火點必須具備可燃物質、助燃劑（氧氣）及點火源三要素，現在多數大型儲罐內二次密封處可能存在油氣積聚即存在可燃物，密封腔內沒有充惰性氣體即存在空氣（氧氣），當雷電擊中二次密封或雷電擊中浮盤產生強大的雷電流引起高溫，引燃二次密封腔內混合氣體產生火災。針對這一事故原因，正確有效解決一、二次密封防蒸發膜之間存在的可燃氣體聚集這一難題，保證油庫的安全運行，已刻不容緩。此次可燃氣體檢測及保護系統的提出，就是要以降低一、二次密封間的油氣濃度抑制可燃氣體達到爆炸極限，解決大型浮頂儲罐被雷擊后浮船上強電流堆積造成的著火爆炸等危害，消除著火因素，提高油罐運行的本質安全。

（二）壓縮空氣吹掃主動防御方式在沿海沿江一帶有十萬立方外浮頂儲罐設置。

100000m3外浮頂儲罐空氣主動防御系統（一二次機械密封之間空氣加壓到0.02Mpa釋放，罐頂由6根空氣分配管線組成）。設置的目的同氮氣封層主動防御的設置根源相同，區別在于一個采取惰化保護，一個采取正壓通風原理。當該地區設置的雷電預警系統報警后，確定雷電云已經產生有發生雷擊可能，壓縮空氣吹掃主動防御啟動，通過解壓器縮小壓力至0.02兆帕，由分配器將空氣注入到設置在一二次密封之間的環狀管線，再通過管線上的篩孔對“0”區進行正壓空氣吹掃，降低油氣爆炸濃度，從而起到控制雷擊引燃罐體密封圈火災的作用。注入空氣過程中，應注意控制注入強度，避免由于速度過快壓力過大，產生靜電導致爆炸起火。通過調研情況來看，國儲罐區對系統設備設置的比較齊全，壓縮空氣輸送管線采取硬管連接，相對比較可靠，環形壓縮空氣吹掃采取篩孔吹掃保持空間內壓力平衡，避免出現噴頭噴射吹哨后，可燃氣體濃度不均的現象。同時要將壓縮空氣凈化質量問題考慮在前，避免由于沿海地區空氣內含硫度比較高，但遇到緊急情況下，一旦脫硫裝置損壞，緊急排空，導致硫化氫同硫接觸產生硫化亞鐵，發生自燃。

二、外浮頂儲罐滅火救援要素

（一）外浮頂儲罐火災撲救要點

從沿江沿海一帶調研情況來看，具有儲罐數量多，罐區總儲量大的特點，當商儲、國儲罐區相鄰，一旦發生火災，處置不當，極易擴大。雷擊是造成外浮頂罐火災的主要因素，處置外浮頂罐火災要立足于初期密封圈火災快速處置，控制油氣揮發溫度和燃燒速度及燃燒面積，避免出現“卡盤”“沉盤”現象。另外，應該注意相對于其他儲罐，外浮頂罐儲量較大，且原油一旦發生燃燒，復燃能力強，滅火后原油中的硫化氫對人體有害。在外浮頂罐初期密封圈火災階段，應及時啟動罐體冷卻和泡沫滅火系統，但要考慮用水強度的問題。外浮頂灌設計用水4至6小時，是站在著火罐的角度考慮的用水強度。著火初期，沒有形成全液面燃燒前，應重點冷卻著火罐。要注意不能在火災初期使用大流量射流向浮盤噴射，如遇固定滅火系統由效果不明顯，應視情組織人員登罐滅火。一旦出現卡盤半液上、半液下火災，應及時打開罐頂、罐底排水閥排水，并向罐內注入同質冷油及時排除卡盤險情。遇全液面燃燒情況，應一方面監測油溫，采取油料進出平衡的方法降低油溫;同時立足大流量泡沫滅火裝備加強相關總攻力量調派，高噴車調派要在60米至72以上。總攻階段應關閉進出料閥門，防止流淌火，同時利用大流量裝備從上風方向貼近罐壁打入泡沫滅火。

（二）嚴格執行相關規范、標準和紀要

根據住建部《關于印發石油石化行業國家標準協調會會議紀要》（建標標函<2016>237號）文件精神，前置火災防控關口，提升設防等級，加強對新建、改建、擴建石油化工項目中消防設計的管控。如儲存閃點低于45℃液體的儲罐，當單罐容量大于5000m3時，應采用單盤或雙盤內浮頂或外浮頂儲罐，不應采用輕質浮盤內浮頂罐（含不銹鋼組合式浮盤）;當單罐儲量大于或等于50000m3時，應采用鋼制雙盤儲罐;對于已投入使用的易熔盤，應按此款要求加強火災防控措施和滅火救援準備。

參考文獻：

羅永強，楊國宏.石油化工事故滅火救援技術[M].北京：化學工業出版社，2017.