石化企業火災危險性分析與消防滅火救援圈構建研究

作者簡介：

賈世強（1975- ），男，漢族，天津人，本科，助理工程師，研究方向：消防管理。

摘要：本文針對石化企業火災類型多的特點，分析其火災危險性、對應的消防設施類型及能夠應對的火災類型。結合消防滅火救援特點，提出了石化企業滅火救援圈構建的基本內容及其所涉的消防滅火救援資源。構建企業滅火救援圈，包括廠內滅火救援圈、廠外滅火救援圈和醫療救護圈。其中，廠外滅火救援圈包括中石化天津分公司消防支隊、天津分公司消防支隊氣防站和天津消防救援總隊特勤支隊，可以滿足5分鐘原則；醫療救護圈涉及5所醫院，能夠滿足15分鐘原則。

關鍵詞：石化企業；火災危險性；消防設施；滅火救援圈

一、石化企業火災危險性與消防滅火設施分析

（一）固有火災危險性分析

石油化工企業涉及生產、儲存及使用危險化學品的眾多甲類裝置、罐區及輸運管廊，其固有的火災隱患較多。主要火災危險物質包括碳四等高密度氣體，其泄漏后會與空氣混合并形成爆炸性氣體，尤其容易在低洼處積聚，在達到爆炸極限時，一旦遭遇到火源，易引發火災和爆炸事故。由于石腦油、苯等低閃點易燃液體（閃點在-18℃至23℃之間）泄漏等情況導致其蒸汽與空氣混合形成爆炸性混合物，一經接觸明火或高溫，易導致燃燒和爆炸[1]。此外，乙烯、丙烯等易燃氣體是無色氣體，它們能與強氧化劑發生強烈反應，屬于甲類火災危險性物質。當與空氣混合并形成爆炸性混合物時，遇到明火或高熱源就易發生燃燒和爆炸危險。另外，氫氣、甲烷等無色無味氣體與空氣混合后形成的爆炸性混合物，在遇到明火或高熱源時也會導致燃燒和爆炸[2]。

（二）生產過程的火災危險性分析

1.生產裝置的火災危險性分析。

石油化工裝置生產過程會涉及到一些重點監管的危險化工工藝，如裂解工藝、聚合工藝、氧化工藝、烷基化工藝等，會帶來較大的火災爆炸危險性。以乙烯裝置裂解工藝為例，對其火災危險因素進行分析。裂解爐正壓燃燒引發的火災風險：如果裂解爐發生正壓燃燒，爐內的火焰將透過觀火孔冒出，并導致爐子周圍的儀表和電氣設施受損。裂解氣和燒焦氣返回爐內帶來的火災風險：如果裂解氣和燒焦氣返回爐內，且裂解氣閥和燒焦閥密封不嚴，物料進入爐膛內燃燒，易造成爐管燒斷，導致爆炸事故。裂解過程中的二次反應導致的火災風險：在裂解過程中，二次反應易導致裂解爐管內壁和急冷換熱器內壁結焦。隨著裂解的持續進行，管壁導熱性能會下降，引發設備過熱，進而引發火災事故。急冷系統引發的火災風險：急冷系統具有急冷油黏度高、裂解汽油干點高等特性。如果急冷水乳化導致急冷油黏度升高，會導致系統嚴重堵塞無法正常循環。如果不能及時處理，易引發泄漏并引發火災。

2.設備設施火災危險性分析。

設備設施火災危險性分析是確保工業場所安全的重要環節。當設備發生泄漏并遇到點火源時，可燃介質易發生燃燒、爆炸事故。設備焊縫處、閥門密封墊片處、接觸腐蝕性介質的閥門和法蘭、管道彎頭與變徑處以及輸送機械等部位經常是泄漏的易發區域[3]，造成泄漏的原因主要有以下幾個方面。工藝因素引起的泄漏：介質的高速流動導致管道沖擊與磨損；腐蝕性介質腐蝕管道和設備內壁；長期高溫下工作的管道發生蠕變；高壓物料進入低壓設備導致破裂；低溫材料冷脆斷裂；設備老化。質量因素引起的泄漏：設計缺陷，如設備結構、管件和閥門的連接形式未考慮受熱膨脹問題；材料質量問題，如砂眼、不符合要求的板材；焊接質量問題，如裂紋、錯位、漏焊、焊瘤等；閥門、法蘭墊片密封失效。

如果在開停車過程中沒有進行充分和徹底的置換或者使用空氣進行置換時，空氣混入設備內形成爆炸性混合物，從而引發火災和爆炸。在檢修時，如果沒有進行盲板封堵，空氣易進入系統或負壓設備，一旦遇到火源，就易發生爆炸。此外，在設備操作中，如果因誤操作、冷卻介質中斷或供應不足、反應參數異常等原因導致設備超壓，就存在引發火災和爆炸的風險。如果反應容器中發生聚合或放熱反應，引起異常壓力增加，也易導致設備發生超壓爆炸。在連續排放流體的管線工藝中，如果排放速度異常降低，導致設備內物料不能及時排放，也易引發設備超壓爆炸[4]。

3.儲罐區火災危險性分析。

液化烴罐區、可燃液體儲罐區和易燃氣體罐區是石化企業中存在火災危險性的區域。因各種原因導致泄漏，一旦遇到點火源，就會引發火災和爆炸事故。儲罐或管線設計不合理、選材不合適、質量缺陷、安裝不合格、安全附件失效、腐蝕和應力等原因易導致儲罐或管道的強度降低，并產生裂縫和孔洞，從而導致物料泄漏，一旦遇到點火源，就會引發火災和爆炸。泄漏主要分為兩類：儲罐附屬設施（附件）容易發生泄漏；設計和設備本身缺陷易導致泄漏。在物料輸送過程中，流速過快易導致靜電積聚。如果防靜電措施不起作用，靜電積聚達到一定程度時，就可能產生靜電火花，從而引發火災事故。

（三）石化企業的消防滅火設施

石化企業火災危險性分析結果顯示，由于涉及多種化學物質的使用和存儲以及各種不同的工藝條件，企業會面臨各種不同類型的火災風險，包括A類固體火災、B類液體火災、C類氣體火災、D類金屬火災和E類帶電火災。因此，石化企業需要具備多種類型的消防滅火設施，以應對不同類型的火災風險。

1.穩定高壓消防給水系統。該系統由消防主泵、系統穩壓泵和控制系統組成。消防主泵和控制系統負責在火災發生時提供高揚程、大流量的消防用水，而穩壓泵和控制系統則負責維持管網平時的穩定壓力。穩定高壓消防給水系統能夠提供快速供水，提高固定式消防設施的防護能力和應急防護水平。消防主水泵利用管網壓力自動啟動，及時向火場供水，適用于大型化工裝置的初期火災撲滅或有效控制。

2.消防栓/炮系統。消防栓的作用是為消防車提供消防用水，確保在火災發生時，消防栓能夠有效滿足消防救援車輛的取水需求。消防水炮噴射水滅火劑，具有較高、較遠的射程，主要用于裝置上部區域的滅火。

3.消防豎管。消防豎管是一種重要的固定消防設施，其作用是提供一條直接的通道，連接大型裝置的框架平臺和塔區，具有很高的穩固性，能輸送水和泡沫等滅火劑到裝置的高處，并與上層消防箱內的消防器材連接，形成有效的滅火途徑。在搶險救援和滅火過程中，消防豎管可節約大量時間，有效控制初期火災。

4.蒸汽滅火系統。蒸汽是一種不燃的惰性氣體，通過稀釋或替換燃燒區域內的可燃氣體和助燃氣體，降低其濃度，從而有效窒息和滅火。實踐證明，當生產裝置內的空氣含有30%以上的水蒸氣時，大部分油類火災都能被撲滅。蒸汽滅火系統采用飽和蒸汽的滅火效果優于過熱蒸汽，尤其適用于撲救高溫設備的油氣火災。

5.水噴霧滅火系統。該系統利用噴頭將水粉碎成微小的水霧滴，然后噴射到正在燃燒的物質表面，通過表面冷卻、窒息、乳化和稀釋等作用來實現滅火。冷卻火源和周圍環境，水霧能降低溫度并減緩燃燒過程，水蒸氣的形成能抑制火焰擴散，稀釋燃燒產生的有害氣體。

6.固定式干粉滅火系統。該系統由惰性氣體驅動，并攜帶干粉滅火劑形成氣粉混合物。在初起火災情況下，利用化學和物理的共同作用來實施滅火。干粉滅火劑能對火焰進行化學抑制，阻斷燃燒反應鏈的傳遞，通過物理作用形成隔離層，防止氧氣進入火場，從而窒息火焰。

7.泡沫滅火系統。該系統利用機械方法生產泡沫水溶液，利用水的冷卻作用和泡沫的隔離作用來滅火。具體來說，通過冷卻燃燒物體表面來抑制火焰蔓延。同時，泡沫能隔絕空氣，削弱火焰的氧氣供應，達到窒息作用。泡沫滅火系統有多種類型，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、滅火救援圈構建的基本內容

（一）滅火救援圈構建的目的與思路

滅火救援圈的構建旨在快速、有效應對重大火災，其具有以下優勢。首先，能夠使滅火救援行動快速、有序、高效展開；其次，進行資源的優化組合，合理利用救援資源，形成區域性消防滅火救援布局。構建滅火救援圈的基本思路是以火災事故點為中心，向周圍尋求資源補充，并且要滿足5分鐘、15分鐘和30分鐘的原則。[5]。

（二）滅火救援圈的構建

滅火救援圈的構建主要包括廠內滅火救援圈、廠外滅火救援圈和醫療救援圈三個部分。廠內滅火救援圈的構建由企業自身負責，包括配置消防設施和建立應急響應團隊，企業需要確保在火災發生時，能夠迅速有效啟動內部的滅火和救援措施。配置消防設施包括滅火器、消防栓、報警系統等。廠外滅火救援圈的構建由周邊可依托的消防力量和國家綜合消防救援力量組成。周邊的消防力量包括鄰近企業的消防隊，能提供支援和協助。醫療救援圈的構建是確保在火災事故中能夠提供及時有效的醫療救治。廠區附近的醫療單位承擔醫療救援的責任[6]。

（三）滅火救援圈所涉資源的組成

滅火救援所涉資源的組成分為企業自身消防救援資源、廠外消防救援資源和醫療救護資源，目的是在發生火災、爆炸等緊急情況時提供支持和援助[7]。企業自身消防救援資源包括消防設施和滅火器材以及相關的滅火措施。企業需組建義務消防隊，一旦發生緊急情況，義務消防隊員能率先開展事故的緊急處置工作。廠外消防救援資源包括鄰近大中型石油、石油化工企業的專職消防隊和鄰近單位具有撲救火災能力的消防力量，原則是在發生火災時能夠及時趕到現場。一般來說，對于裝置火災，行車時間不超過10分鐘；對于罐區火災，行車時間不超過20分鐘。醫療救護資源是滅火救援圈中必不可少的一部分。醫療救護資源主要是指企業周邊可利用的醫療資源，以確保救援工作的及時性和可靠性[8]。

三、滅火救援圈的構建案例

（一）案例企業的基本情況

案例企業位于天津市濱海新區，是一家大型乙烯及下游產品生產企業。該企業設有兩套消防供水系統，消防給水加壓泵站的最大保護半徑超過1200米。在案例企業的裝置區、罐區以及輔助生產區都設置了環狀的消防水管網，按照規定在系統管道上安裝了SS150-1.6/80型消火栓，每隔5個消火栓設置相應的切斷閥。裝置區、罐區和輔助生產區的消火栓間距不大于60米，共設置了400多個高壓消火栓（SS150-1.6/80型）。為增強防火能力，案例企業在裝置區的高大塔架、設備群附近以及儲罐區等重點部位設置了近200門SP-40W型消防水炮、60余個泡沫消火栓和若干泡沫炮。還配備了自動噴水滅火系統，包括濕式系統、預作用系統、水噴霧系統和蒸汽幕系統。其中，濕式系統共有5套，預作用系統共有12套，噴淋系統共有201套，蒸汽幕系統共有2套。為了應對特殊情況，案例企業還設置了低倍數和高倍數的泡沫滅火系統。高倍數泡沫站位于低溫乙烯罐區的東南區域，用于保護裝車設施集液池；低倍數泡沫站分別在罐區設有3個，原料罐區設有2個，產品罐區設有1個，而乙二醇裝置和苯酚丙酮裝置各設有1個泡沫站，泡沫液由高壓消防水系統提供。

（二）案例企業滅火救援圈的構建

1.企業廠內滅火救援圈的構建。

案例企業采取了一系列措施來構建企業廠內滅火救援圈，以確保火災應急響應和消防設施的有效性和安全性。企業設置了主消防控制室和分消防控制室，并保持24小時值守，確保火災自動報警系統、自動噴水滅火系統等重要消防系統處于正常的“自動”工作狀態。同時，全廠的火災報警控制器網絡將所有火災報警信號和聯動控制狀態信號同步傳送到中央控制室和消防站的圖形顯示裝置，實現了信息的集中監控和及時響應。

案例企業委托專業維保單位駐廠對消防設施進行維護與管理，確保消防設施完好、有效。每季度對消防設施的消防能力進行一次檢測，并出具季度建筑消防設施維護保養檢測報告，以確保消防設施的正常運行和安全性。企業還組建了一個近200人組成的應急響應團隊（ERT），成員來自各裝置的各個班組。ERT成員分布在各裝置和班組，一旦發生緊急情況，他們會率先開展事故的緊急處置工作。為了保證應急響應團隊的應急能力，團隊成員按照公司的培訓計劃，每年接受專業的消防技能培訓，熟練掌握和使用各類消防器材，并能迅速撲滅初起火災。

2.廠外滅火救援圈的構建。

案例企業依托中國石化集團天津分公司的消防支隊，建立了廠外滅火救援圈。該圈配備了案例企業專職消防中隊，該中隊位于廠區東側，并擁有消防車庫（7個車位）、通信室、體能訓練室、訓練塔、辦公室、會議室、干部備勤室、消防員備勤室等業務用房和必備的輔助用房。該圈的最遠保護范圍不超過25公里，接警后消防車輛到達火場的時間不超過5分鐘。目前，該隊共有59名各類消防人員，2名隊長和副隊長，3名值班長以及通訊班、消防員和汽車司機等。天津分公司消防支隊的氣防站也設立在消防站內，該氣防站設有1名站長、1名書記和6名專職氣防員。氣防站配備了氣防監護型救護車1輛，并且配備了通訊工具、有毒有害氣體檢測儀以及救生器材等裝備和氣防設施。天津市消防救援總隊特勤支隊距離案例企業不超過1.5公里，該支隊現配備了滅火、防護、破拆、偵檢、警戒、救生、堵漏、排煙、照明、洗消、訓練等共12大類滅火救援器材。

3.醫療救護圈的構建。

案例企業地處天津市濱海新區，其周邊設有醫療單位，按距離從近到遠依次為：海港醫院、天津市濱海新區大港醫院、天津大港區港華醫院、大港東城醫院（包括東城醫院（昌和街）），這些醫院距離案例企業在15分鐘內可到達，進一步增強了滅火救援的醫療救護能力（如表1所示）。港船醫院、海洋石油總醫院、天津經濟技術開發區醫院、天津港口醫院和天津市泰達醫院距案例企業的距離在40公里左右，基本能夠滿足30分鐘原則。

結語

本文通過對石化企業裝置區火災危險性的分析，提出了針對不同火災類型的消防設施配置和應對策略。結合消防滅火救援特點，構建了石化企業的滅火救援圈。在廠內，建立了滅火救援圈，包括中央控制室和消防站的圖形顯示裝置、火災探測與自動報警系統、自動滅火系統以及各類栓炮等，這些設施和專業維保隊伍、應急響應團隊的配合能確保火災快速控制和撲滅。在廠外，建立了滅火救援和醫療救護圈。消防支隊和專職消防中隊能夠及時響應，滿足5分鐘到達現場的要求，確保滅火救援的及時性和有效性。同時與周邊醫療單位合作，在15分鐘至30分鐘內提供醫療救護支持，保障員工生命和財產安全。

參考文獻

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