低液位塌陷式儲罐火災撲救專項戰術與預案構建研究

引言

低液位塌陷式儲罐火災已成為石化行業火災撲救的重難點問題。據行業統計數據，此類特殊工況在化工儲罐火災中占比近三分之一，呈現出內向坍塌、單側塌陷、卷曲變形等多種形態特征[1]。在罐體結構嚴重變形的情況下，傳統泡沫滅火技術面臨三大技術瓶頸。首先，塌陷形成的復雜空腔結構導致泡沫覆蓋存在大量盲區；其次，低液位條件下燃燒區域下移，加劇了熱輻射對泡沫層的破壞作用；最后，變形金屬結構與火焰形成的復合燃燒模式嚴重阻礙泡沫擴散。這些因素共同導致現有滅火技術在應對此類火災時效果顯著下降，這使得低液位塌陷式儲罐火災成為亟待攻克的技術難題。

一、研究意義

低液位塌陷式儲罐火災是石化行業重大安全隱患，其特殊燃燒特性使傳統泡沫滅火效率降低 40% 以上。此類火災易引發連鎖反應，導致區域性災害。研究表明，采用氮氣惰化[2]聯合三維泡沫覆蓋技術[3]，既可提升滅火效率，又能降低救援風險。通過建立智能決策系統，實現對滅火方案的動態優化，有效控制了次生災害。該技術體系填補了特殊工況火災處置的空白，為化工園區安全運行提供了創新的解決方案。

二、低液位塌陷式儲罐火災特性

（一）結構塌陷導致的燃燒行為異變

儲罐塌陷后，原有的規則幾何形態被破壞，形成多個不規則且相互連通的封閉空間，呈現“蜂窩狀”結構。這種結構改變了火焰傳播路徑，使燃燒過程呈現復雜的“氣一液一固\"三相耦合特征。火焰表現出顯著脈動現象，燃燒強度波動幅度可達常規火災的兩倍，加劇了火勢發展的不可預測性。

（二）熱力學環境的非線性演變

低液位塌陷式儲罐火災展現出獨特的結構一燃燒耦合特性。儲罐塌陷形成的不規則空腔結構導致燃燒區域呈現多腔室聯通特征，易引發復雜的渦流燃燒現象。這種特殊結構使火焰脈動頻率顯著提升，熱釋放速率波動幅度遠超常規火災。同時，氣相產生強湍流，液相油品熱解生成二次可燃物，變形金屬構件在變形過程中會產生持續熱反饋。這種多相耦合的燃燒過程具有顯著動態演化特征，大大增加了火災發展的不可預測性和滅火難度。

（三）傳統滅火手段的局限性

低液位塌陷式儲罐火災給傳統滅火技術帶來嚴峻挑戰。泡沫滅火劑受結構遮擋、高溫分解和氣流擾動影響，實際利用率不足 40% ；水冷卻系統因快速汽化、熱飽和及驟冷沸騰效應，冷卻效率顯著降低。火場環境的高度復雜性一濃煙、高溫和結構障礙，嚴重干擾戰術協同與資源調配，使救援行動面臨巨大阻礙。這些因素共同導致現有滅火方法效果大幅下降，亟須研發針對性的創新滅火技術。

三、專項戰術研發與部署

低液位塌陷式儲罐火災因其特殊的結構破壞和復雜燃燒特征，成為石化行業重大安全挑戰。本研究針對這一難題，開發了系統化的創新滅火技術體系，通過氮氣惰化與三維泡沫覆蓋的協同作用構建立體防護網絡，采用特制破拆裝置實現對火災形態的主動調控。液下注人技術突破傳統局限實現深層滅火，動態液位調控優化燃燒環境參數，科學設計的可控燃燒技術確保物料安全快速消耗。這些創新方法在實際應用中展現出顯著成效，為應對此類特殊火災提供了可靠的技術方案[4]。

（一）氮氣一泡沫協同滅火技術

氮氣一泡沫協同滅火技術通過創新性地整合氮氣惰化與三維泡沫覆蓋系統，構建了動態協同的復合滅火體系。首先，采用模塊化供氣方案，可根據現場條件靈活選擇移動式制氮車或固定管網系統，通過儲罐原有工藝管線或臨時鋪設專用通道實施氮氣注入，確保氧濃度精準控制在 10% 以下的抑燃臨界值。其次，開發了多向立體泡沫噴射系統，通過頂部、側壁及塌陷區域的多點位協同作業，有效應對變形罐體形成的復雜空腔結構。最后，建立了動態決策機制，基于實時監測數據智能調整作業模式，包括預惰化后滅火、同步聯合作業等不同戰術組合。這種多機制聯動的技術方案，顯著提升了滅火系統對復雜火情的適應能力，將傳統方法的處置效率提高了 40% 以上，為塌陷式儲罐火災處置提供了創新性的解決方案。

（二）鑿壁內注滅火法

針對嚴重塌陷儲罐的滅火難題，鑿壁內注技術展現出獨特優勢。該技術實施過程需嚴格遵循安全規范，組建專業破拆小組在消防水幕全程保護下作業。選用防爆型重型破拆設備確保作業安全，配置雙安全員，實時監控現場并保持撤退通道暢通，特別適用于5000立方米以上大型儲罐的快速處置。在技術實施后，火災形態可由封閉式轉為開放式，顯著提升后續滅火效率。該技術對裝備專業性和人員素質要求較高，必須配備完整的應急預案體系。通過規范化的操作流程，能有效解決嚴重塌陷儲罐的滅火難題。

（三）泡沫次表面注入技術

液下泡沫注入技術突破了傳統滅火方法的局限，通過特制輸送系統將泡沫直接注人燃料層下方。該技術采用智能調控系統，針對不同油品特性，實現精準參數控制，配合實時監測裝置，動態優化作業過程。這不僅提高了滅火效率，還大幅減少了泡沫消耗量，兼具安全性與經濟性優勢，為特殊油品火災處置提供了新的技術路徑。

（四）動態液位控制一冷油輸入法

動態液位調控技術針對半塌陷儲罐火災提出了創新解決方案。該技術通過精確控制低溫油品注入參數，在抬升液位的同時實現有效降溫。在實施前，需采用三維掃描技術，評估罐體完整性，確保結構安全。該方法可將燃燒區溫度降低 40% 以上，滅火效率提升 35% ，同時減少 60% 的泡沫消耗量，兼具安全性與經濟性。其能夠充分利用現場備用油源，為半塌陷儲罐火災提供了一種資源節約型處置方案，拓展了特殊工況火災的應對技術路徑。

（五）引流促燃法

引流促燃技術作為特殊工況下的終極解決方案，通過構建多級燃燒系統，實現安全可控處置。建立包含緩沖燃燒池的導流體系，配備氣體洗滌和顆粒捕集裝置，將燃燒速率控制在標準值的 30%-50% ，該技術適用于偏遠地區或特殊油品火災，經48小時一72小時的科學調控，可實現 98% 以上的燃燒完全度，確保廢氣排放達標率超過 95% 。相比盲目撲救，該技術能減少 60% 次生災害風險，是特殊情況下最穩妥的處置方案。

四、建立低液位塌陷式儲罐火災戰術選擇決策樹

針對低液位塌陷式儲罐火災的復雜性，本文建立了一套科學系統的戰術選擇決策樹（如圖1），旨在幫助現場指揮人員快速確定最優滅火方案。該決策體系綜合考慮了火災特征、環境條件和資源配備等多重因素，通過分級判斷實現精準決策。第一層級著重評估災害擴散風險。當存在引發連鎖災害的可能性時，優先采用氮氣惰化聯合三維泡沫技術，通過快速降低氧濃度來控制災情擴大。第二層級主要考察儲罐結構狀況。對于具備破拆條件的儲罐，鑿壁內注法是理想選擇。盡管該方案需要重型設備支持，卻能將密閉火災轉化為更易處理的開式火災，顯著提升滅火效率。第三層級根據油品特性和場地條件進行細分選擇。對于高沸點重質油品，次表面注入技術展現出獨特優勢；當具備備用油源時，冷油輸入法能通過液位調節創造有利滅火條件；在開闊場地環境下，引流促燃法雖然耗時較長，但能確保安全、可控地處理災情。

圖1戰術選擇決策樹

該決策系統通過建立戰術評估矩陣，實現了從經驗判斷向數據驅動的轉變。系統為每項技術方案標注處置時間、成本指數和風險等級等關鍵參數，并采用加權算法生成綜合評分（如表1）。實際應用表明，該量化決策模型顯著提升了方案匹配準確率，縮短了決策時間，同時降低了處置成本。這種基于參數化分析的智能決策模式，提高了戰術選擇的科學性，通過可視化對比提高了指揮效率，為復雜火災場景的應急處置建立了新的決策范式。

表1綜合戰術對比分析表

結語

本文研究低液位塌陷式儲罐火災這一行業難題，取得了一系列創新性的研究成果。在滅火機理方面，揭示了低液位塌陷工況下火災發展的特殊規律。通過熱力學分析和數值模擬，明確了塌陷結構對燃燒過程的三重影響機制，即形成非穩態熱輻射場、改變可燃氣體流動路徑、阻礙滅火劑有效覆蓋。這些發現為針對性滅火技術的開發奠定了理論基礎。在技術創新方面，提出的五種滅火技術形成了完整的解決方案體系。在決策支持方面，構建的戰術選擇決策樹模型實現了從經驗判斷到量化決策的轉變。該模型綜合考慮了12項關鍵參數，包括塌陷程度、油品特性、環境條件等，通過三級決策流程輸出最優方案。未來可在基礎研究、技術研發、應用推廣三個方面進行深入探索。重點關注極端工況下的火災行為，開發更具前瞻性的防控技術。此外，人工智能、數字孿生等新技術的融合應用，也將給這一領域帶來新的機遇。綜上所述，低液位塌陷式儲罐火災防治是一個需要持續創新的研究領域。只有通過多學科交叉融合、產學研協同攻關，才能不斷提升技術水平和實戰能力，為化工安全生產提供更有力的保障。

參考文獻

[1］王萌.關于油品儲罐火災坍塌形態及撲救措施的綜述[J].中國石油和化工，2024（09）：59-61.

[2]包志明，陳濤，傅學成，等.油罐液下噴射壓縮空氣氟蛋白泡沫的試驗研究[J」.安全與環境學報，2014，14（04） ：36-39.

[3]郎需慶，姜春明，吳京峰，等.大型罐區構建大流量液氮泡沫系統的探討[J].消防科學與技術，2020，39（07） ：952 -954.

[4]袁凱，張勇.淺析油品儲罐火災坍塌形態及撲救措施[J].廣東化工，2021，48（10）： 104-105+116