石油化工火災(zāi)現(xiàn)場應(yīng)急處置技術(shù)研究

摘要：

石油化工火災(zāi)具有燃燒迅速、爆炸危險性高、撲救困難等特點，給應(yīng)急處置帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文對石油化工火災(zāi)現(xiàn)場緊急處理技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，主要從火災(zāi)監(jiān)測及預(yù)警、滅火技術(shù)、人員疏散及救援技術(shù)和環(huán)境保護(hù)技術(shù)等方面進(jìn)行探討。針對當(dāng)前技術(shù)中存在的缺陷，提出創(chuàng)新和改進(jìn)措施，包括開發(fā)先進(jìn)的火災(zāi)監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)、創(chuàng)新和應(yīng)用滅火技術(shù)、科學(xué)合理的人員疏散和救援方案、完善環(huán)境保護(hù)應(yīng)急措施等，以期增強石油化工火災(zāi)現(xiàn)場應(yīng)急處置能力，減少人員傷亡。

關(guān)鍵詞：石油化工火災(zāi)；應(yīng)急處置技術(shù)；火災(zāi)監(jiān)測與預(yù)警；滅火技術(shù)

引言

在工業(yè)化進(jìn)程不斷加快的今天，石油化工行業(yè)安全問題越來越引起人們的重視。石油化工火災(zāi)燃燒速度快，爆炸危險性高，撲救困難，容易導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染和人員傷亡。因此，研究并完善石油化工火災(zāi)現(xiàn)場應(yīng)急處理技術(shù)，對確保人民生命財產(chǎn)安全與保護(hù)生態(tài)環(huán)境有著十分重要的意義。

一、石油化工火災(zāi)的特點及危害

（一）燃燒速度快且火勢兇猛

石油化工火災(zāi)由于燃料大多是易燃和揮發(fā)性較強的化學(xué)物質(zhì)，具有極高的燃燒速度。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，這類物質(zhì)很容易在高溫火焰的作用下迅速同空氣中的氧氣相結(jié)合而放出大量的熱和煙，從而使火勢急劇擴大。尤其在石油化工生產(chǎn)裝置中，由于管道及儲罐密度大，使火焰能夠迅速地穿過管道擴散，甚至?xí)疬B鎖燃燒效應(yīng)。這一特點使初期火災(zāi)撲救的困難大大增加，很容易因疏于管理造成大范圍火情[1]。另外，在燃燒過程中，還會發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)一步增加了撲救的復(fù)雜性。石油化工火災(zāi)不僅會對生產(chǎn)設(shè)施造成嚴(yán)重破壞，還會對周邊居民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。

（二）爆炸危險性大

石油化工火災(zāi)常常伴有爆炸的危險。很多石化產(chǎn)品如液化氣、天然氣、汽油、輕質(zhì)原油等，在一定的濃度區(qū)間內(nèi)混入空氣，很容易產(chǎn)生爆炸性混合物。一旦在火災(zāi)的早期沒有被有效地控制住，火源和這些混合物的接觸會導(dǎo)致大范圍爆炸。另外，儲罐、管道及設(shè)備中可能有高壓氣體存在，火災(zāi)高溫會導(dǎo)致這些氣體的體積急劇膨脹，增加了發(fā)生爆炸的可能性。爆炸所產(chǎn)生的破壞力不但會使火災(zāi)范圍更加廣泛，而且會給現(xiàn)場人員、周圍建筑及公共設(shè)施帶來嚴(yán)重影響。爆炸危險性具有不可預(yù)測性，這就需要石油化工企業(yè)對火災(zāi)進(jìn)行應(yīng)急處置時，要建立良好的監(jiān)測預(yù)警體系，強化泄漏防控工作，以保證火災(zāi)發(fā)生后可以快速采取隔離、降溫等措施，減少爆炸風(fēng)險。

（三）撲救難度大

石油化工火災(zāi)撲救難主要體現(xiàn)為火源復(fù)雜，燃料特性多樣，撲救環(huán)境惡劣。由于石油化工的生產(chǎn)設(shè)備一般都具有高密度、復(fù)雜性以及高溫高壓等特點，在火災(zāi)撲救過程中常常需要專業(yè)的設(shè)備和人員。一般用水撲救并不能有效地控制石油化工火災(zāi)，泡沫滅火劑和干粉滅火劑在選用時還需要結(jié)合特定燃燒物質(zhì)進(jìn)行匹配[2]。另外，火災(zāi)環(huán)境中毒性氣體及煙霧的擴散給救援人員生命安全造成了極大威脅，通常需要采用特殊防護(hù)裝備來進(jìn)行救援。火災(zāi)現(xiàn)場溫度高，爆炸風(fēng)險大，進(jìn)一步增加撲救難度。

二、石油化工火災(zāi)現(xiàn)場應(yīng)急處置技術(shù)現(xiàn)狀

（一）火災(zāi)監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)

石油化工火災(zāi)預(yù)警與監(jiān)測技術(shù)是火災(zāi)預(yù)防與應(yīng)急處置工作中的首要防線。目前應(yīng)用較多的有紅外熱成像、氣體檢測儀、智能視頻監(jiān)控。這些技術(shù)可以實時監(jiān)測儲罐、管道、生產(chǎn)裝置等設(shè)備的溫度、壓力、周圍氣體濃度等參數(shù)。例如，紅外熱成像技術(shù)可以通過對設(shè)備表面的溫度異常情況進(jìn)行識別，提前發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患；氣體檢測儀可以準(zhǔn)確地檢測出空氣中可燃?xì)怏w的濃度并及時進(jìn)行泄漏或者燃燒報警。另外，以人工智能為核心的視頻監(jiān)控技術(shù)還能夠?qū)γ骰鸹蛘邿熿F進(jìn)行識別，并通過聯(lián)動警報系統(tǒng)向有關(guān)部門進(jìn)行及時通報。雖然這些技術(shù)已經(jīng)在火災(zāi)監(jiān)測中起到了舉足輕重的作用，但是它們的應(yīng)用仍然面臨著一些問題，如在高溫高壓環(huán)境中監(jiān)測設(shè)備缺乏穩(wěn)定性等，監(jiān)測數(shù)據(jù)處理速度與精準(zhǔn)性有待進(jìn)一步提高。

（二）滅火技術(shù)

目前，常見滅火技術(shù)有泡沫滅火、干粉滅火、水基滅火等。泡沫滅火劑具有覆蓋性好、隔氧效果好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于液態(tài)化工品的滅火中。它能很快地形成覆蓋層并切斷燃料和空氣之間的聯(lián)系，以抑制燃燒。干粉滅火劑通過切斷燃燒的反應(yīng)路徑，對于撲滅氣態(tài)燃料引發(fā)的火災(zāi)顯示出了特別的效果。水基滅火技術(shù)更多地應(yīng)用在輔助降溫方面，減少火勢蔓延。這些傳統(tǒng)滅火技術(shù)面對石化火災(zāi)時還存在局限性，如在高溫環(huán)境中泡沫滅火劑易分解失效、干粉滅火劑覆蓋范圍受限等[3]。

（三）人員疏散與救援技術(shù)

現(xiàn)代石化企業(yè)普遍裝備了自動報警系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能在火災(zāi)發(fā)生時與照明設(shè)備和疏散指引裝置聯(lián)動，幫助現(xiàn)場人員迅速找到最佳的逃生路徑。為提高救援效率，不少企業(yè)也成立了應(yīng)急救援專業(yè)隊伍，并裝備熱成像儀和生命探測器等先進(jìn)裝備。然而，石油化工火災(zāi)具有復(fù)雜性、高風(fēng)險性等特點，使得常規(guī)救援手段很難處理，如高溫環(huán)境、毒性氣體等都將給救援人員帶來嚴(yán)重的安全威脅。另外，火災(zāi)現(xiàn)場一般伴有爆炸、結(jié)構(gòu)坍塌等危險，對人員疏散及救援方案制定的科學(xué)性、靈活性都有很高要求。

（四）環(huán)境保護(hù)技術(shù)

當(dāng)前石化企業(yè)用于火災(zāi)應(yīng)急的環(huán)境保護(hù)技術(shù)有防滲處理、空氣凈化及廢水回收。例如，儲罐火災(zāi)中經(jīng)常采用吸附劑對泄漏化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行處理，以阻止這些化學(xué)物質(zhì)向地下或者周圍水體蔓延。另外，移動式空氣凈化設(shè)備可以迅速降低火災(zāi)燃燒階段有毒氣體的濃度，進(jìn)而緩解大氣環(huán)境受到的污染。對于火災(zāi)撲救過程中大量被污染的消防水，很多企業(yè)還逐漸建立了廢水回收與處理系統(tǒng)，采用沉淀、過濾以及化學(xué)降解的方式來降低污染物濃度。然而，現(xiàn)有環(huán)境保護(hù)技術(shù)在實踐中還存在著效率不足、成本高等問題。

三、石油化工火災(zāi)現(xiàn)場應(yīng)急處置技術(shù)的創(chuàng)新與改進(jìn)

（一）先進(jìn)的火災(zāi)監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)

石油化工火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是預(yù)防和控制火災(zāi)發(fā)生的首道防線，對火災(zāi)處置起著關(guān)鍵作用。目前，傳統(tǒng)火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)大多依賴溫度、煙霧或者氣體等單一探測器，雖然能在某種程度上發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，但是通常由于感知范圍受限、反應(yīng)速度慢，造成火災(zāi)預(yù)警滯后，很難滿足現(xiàn)代石化生產(chǎn)高效監(jiān)控要求。以物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合監(jiān)測系統(tǒng)將是技術(shù)革新的方向。該系統(tǒng)可以通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署來實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場溫度、氣壓和氣體濃度的實時采集。以儲罐區(qū)域為例，通過超聲波泄漏探測器和熱成像設(shè)備，能夠在化學(xué)物質(zhì)泄漏時就對其準(zhǔn)確定位，以便及時采取防范措施[4]。另外，可以利用云平臺對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)對可能發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測。先進(jìn)的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)不只依靠傳感器硬件，還應(yīng)融合人工智能算法與無人機巡檢技術(shù)。無人機可在起火前或起火后巡航全場，并使用高精度攝像頭及紅外傳感器獲取現(xiàn)場資料，使用圖像識別技術(shù)來判定有無火災(zāi)隱患。例如，一些裝置表面的溫度不正常或者有細(xì)小火花等肉眼不易感知的現(xiàn)象，可以用人工智能算法來進(jìn)行辨識和報警。另外，無人機能夠提供火災(zāi)情況下的現(xiàn)場實時畫面和指揮人員制定應(yīng)急方案的科學(xué)依據(jù)。與傳統(tǒng)靜態(tài)監(jiān)測相比，以人工智能與無人機為核心的動態(tài)監(jiān)測可以更加全面、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險。

（二）高效滅火技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新

撲救石油化工火災(zāi)，對于滅火技術(shù)有極高的要求。傳統(tǒng)滅火方法雖然種類較多，但是在面臨復(fù)雜火災(zāi)環(huán)境時，其作用往往受到限制。例如，泡沫滅火劑雖然隔氧效果較好，但是在高溫環(huán)境下很容易失效，干粉滅火劑覆蓋范圍受限，很難滿足大范圍火災(zāi)撲救需要。因此，提高滅火效率與適應(yīng)性已經(jīng)成為石油化工火災(zāi)處理技術(shù)革新的一個重要發(fā)展方向。近年來，以納米技術(shù)與化學(xué)工程為基礎(chǔ)的滅火劑研究與開發(fā)已經(jīng)取得了進(jìn)展，如納米泡沫滅火劑是以傳統(tǒng)泡沫為基礎(chǔ)，加入納米顆粒，提高滅火劑的熱穩(wěn)定性、擴散性等性能，能在高溫環(huán)境中持久地包覆燃燒表面，以有效地遏制火勢。另外，多功能滅火劑已成為研究開發(fā)的重點，它通過結(jié)合泡沫、干粉及氣溶膠等滅火技術(shù)，可以同時處理液態(tài)、氣態(tài)及固態(tài)燃料火災(zāi)問題。除滅火劑創(chuàng)新外，滅火裝備智能化已是大勢所趨，如智能滅火機器人依靠自主移動和遠(yuǎn)程操控能力，能夠在溫度高、有毒氣體及坍塌風(fēng)險等環(huán)境下完成滅火任務(wù)。這些機器人配備有熱成像儀、噴射設(shè)備以及攝像系統(tǒng)等，既可以對火源進(jìn)行準(zhǔn)確定位，又可以根據(jù)火勢情況動態(tài)調(diào)節(jié)滅火劑噴射方向及濃度，以提高撲救效率。以某市化工園區(qū)為例，該園區(qū)推出的智能滅火機器人在撲救儲罐火災(zāi)時展現(xiàn)出優(yōu)勢，既能迅速控制火勢，又能有效減少救援人員安全風(fēng)險。另外，無人機滅火系統(tǒng)研制工作正在逐步展開，它們可以攜帶滅火彈或者微型噴水裝置來準(zhǔn)確地?fù)舸蚋咛幓蛘唠y以到達(dá)的火點。

（三）科學(xué)合理的人員疏散與救援方案

石油化工火災(zāi)現(xiàn)場人員疏散和救援難度比普通火災(zāi)要高得多。高溫、爆炸、毒性氣體蔓延等使得傳統(tǒng)疏散方式很難滿足現(xiàn)場的實際需要。科學(xué)合理的人員疏散及救援方案一定要融合更加先進(jìn)的技術(shù)與科學(xué)的計劃。目前，多家石化公司已經(jīng)開始采用動態(tài)疏散系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控火災(zāi)發(fā)生的地點和火勢的擴散方向，從而為現(xiàn)場工作人員提供最佳的逃生路徑。例如，在一些大型的化工廠區(qū)中，設(shè)置有動態(tài)電子指引牌、語音報警系統(tǒng)等，可根據(jù)火災(zāi)的發(fā)展對疏散指引進(jìn)行動態(tài)更新。另外，智能定位的使用顯著提高了疏散效率，如將人員穿戴的定位裝置與中央控制系統(tǒng)相結(jié)合，企業(yè)可以實時追蹤每一個職工的地理位置，并在發(fā)生緊急情況時迅速判斷出被困人員所處的具體位置，為救援工作提供了強有力的支撐。救援裝備智能化升級給現(xiàn)場人員搜救帶來更多可能。熱成像無人機與搜救機器人依靠自主探測能力，可以在煙霧繚繞的情況下迅速鎖定被困人員位置。例如，某公司發(fā)生一起儲罐火災(zāi)事故，利用熱成像無人機對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行掃描，僅十幾分鐘就識別出三名被困工人的位置，從而贏得寶貴的救援時間。另外，使用機器人救援設(shè)備有效地減少救援人員所面臨的危險。這些機器人裝備有強力機械臂，并具有防爆功能，可以在溫度高、煙霧濃的環(huán)境下完成清理障礙、運輸材料等工作，甚至可以把傷者直接送到安全區(qū)域[5]。

（四）完善的環(huán)境保護(hù)應(yīng)急措施

石油化工火災(zāi)所造成的環(huán)境污染復(fù)雜且長期，因此健全的環(huán)境保護(hù)應(yīng)急措施在火災(zāi)處置技術(shù)中占據(jù)著重要地位。一個創(chuàng)新方向就是研發(fā)新型吸附材料，對泄漏的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行快速治理。例如，一些以生物材料為載體的吸附劑不僅吸附效率高，而且經(jīng)過處理可以通過簡單的分解使吸附性能得到恢復(fù)，達(dá)到循環(huán)使用的目的。另外，模塊化應(yīng)急廢水處理設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)階段，該裝置可迅速部署在火災(zāi)現(xiàn)場并沉淀被污染的消防水，以有效減少水體污染風(fēng)險。該模塊化設(shè)備比傳統(tǒng)固定式廢水處理系統(tǒng)便攜性好，反應(yīng)速度快，尤其適合火災(zāi)現(xiàn)場緊急處置。另外，對于大氣污染問題，可以將移動式空氣凈化設(shè)備和固定式大氣污染物監(jiān)測站相結(jié)合，對火災(zāi)時排放出的有毒氣體進(jìn)行實時凈化。凈化設(shè)備采用了高效的過濾材料和催化方法，可以顯著減少二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機物的含量，進(jìn)而降低火災(zāi)對附近居住者和生態(tài)環(huán)境造成的損害程度。另外，針對火災(zāi)發(fā)生時可能產(chǎn)生的次生環(huán)境災(zāi)害問題，石化企業(yè)需要建立完善的環(huán)境風(fēng)險評價和處置機制。大火過后，快速組織專家團(tuán)隊綜合評價事故區(qū)土壤、水體及空氣質(zhì)量，制定科學(xué)的修復(fù)方案，如利用植物修復(fù)技術(shù)，培育耐污染植物，逐漸吸附土壤的有毒物質(zhì)；在進(jìn)行水體修復(fù)過程中，可以采用生物降解技術(shù)或者納米材料凈化技術(shù)，加快污染物的分解速度。

結(jié)語

綜上所述，石油化工火災(zāi)應(yīng)急處理是一個系統(tǒng)工程，它涉及火災(zāi)監(jiān)測、撲救、人員疏散和環(huán)境保護(hù)諸多方面。經(jīng)過不斷地研究與創(chuàng)新，能夠顯著提升應(yīng)急處置效率與成效。在今后的發(fā)展過程中，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)急處置技術(shù)也在不斷地發(fā)展，石油化工火災(zāi)應(yīng)急處理能力會進(jìn)一步提高，從而更好地保護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境。同時，強化公眾安全意識教育與應(yīng)急演練，增強全社會應(yīng)急響應(yīng)能力，也是防范與減少石油化工火災(zāi)的重要環(huán)節(jié)。

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作者簡介：

安學(xué)鵬（1988— ），男，漢族，甘肅古浪人，本科，專業(yè)技術(shù)十一級，研究方向：石油化工。