浮頂罐消防理論計(jì)算與實(shí)際效果分析

1、    浮頂罐消防理論計(jì)算與實(shí)際效果分析    俞欣 徐玉朋摘 要浮頂罐在設(shè)計(jì)階段計(jì)算的火災(zāi)面積是罐壁與泡沫堰板之間的環(huán)形面積，并根據(jù)該環(huán)形面積配備相應(yīng)的消防泡沫滅火系統(tǒng)以及冷卻水系統(tǒng)。在真正發(fā)生火災(zāi)時(shí)，實(shí)際情況往往與設(shè)想情況完全不同，滅火面積并不一定按照這一面積，真實(shí)火災(zāi)可能導(dǎo)致罐壁變形，浮盤傾側(cè)，罐壁破漏等情況。結(jié)合大量浮頂罐火災(zāi)發(fā)生實(shí)例，針對(duì)火災(zāi)發(fā)生時(shí)浮盤等附件變化對(duì)撲救著火面積產(chǎn)生的影響，并就幾種突發(fā)情況作了介紹。關(guān)鍵詞浮頂罐;消防;泡沫;堰板te88 a近年來，隨著國家儲(chǔ)備油庫的建設(shè)，浮頂罐數(shù)量越來越多。儲(chǔ)罐數(shù)量增加后，事故發(fā)生概率也隨之加大。

2、對(duì)于浮頂罐，儲(chǔ)存容量大，蒸發(fā)損耗小，利用這些特點(diǎn)，原油主要用浮頂罐儲(chǔ)存。浮頂罐發(fā)生火災(zāi)后的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)。一是發(fā)生火災(zāi)后，輻射熱量大，溫度高，易造成大面積火災(zāi);二是火情如果未得到控制，一旦發(fā)生沸溢或爆炸，則會(huì)影響相鄰罐區(qū)的生產(chǎn)操作，而且因爆炸流出的原油也會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，影響生態(tài)。三是火勢(shì)增強(qiáng)后，高溫和熱輻射會(huì)對(duì)泡沫覆蓋產(chǎn)生影響。而浮頂罐的消防系統(tǒng)包括泡沫滅火系統(tǒng)和消防冷卻水系統(tǒng)是消防系統(tǒng)的重要組成部分，保障油庫安全生產(chǎn)。一旦油罐發(fā)生火災(zāi)，起火范圍則是從罐壁和泡沫堰板之間，這主要發(fā)生在密封圈部位，密封部分發(fā)生損壞，容易積聚油蒸氣。起火后，會(huì)有諸多的不確定因素，若能正常燃燒，是在罐壁和泡

3、沫堰板之間，利用現(xiàn)有的消防系統(tǒng)裝備將其撲滅;但若產(chǎn)生其他變化，而現(xiàn)有的設(shè)施又不能隨機(jī)應(yīng)變，則會(huì)帶來很大的麻煩。這些隨機(jī)因素包括浮盤傾側(cè)，罐壁破漏，罐壁變形，消防冷卻噴水裝置失靈，火災(zāi)發(fā)生范圍延伸至浮盤上方，導(dǎo)致泡沫量不夠，重質(zhì)油料易沸騰突溢等。綜合考慮這些潛在的危險(xiǎn)因素，做好防范準(zhǔn)備，確保油庫消防系統(tǒng)正常運(yùn)行，保障油庫生產(chǎn)安全。本課題針對(duì)浮頂罐著火時(shí)產(chǎn)生的各種隨機(jī)因素對(duì)撲救著火面積進(jìn)行討論分析。1 基本依據(jù)根據(jù)石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范 油庫安全工程技術(shù)要求，單罐容量不小于5000m3的油罐，罐壁高度等于或大于17m，冷卻水需要量較多，設(shè)置固定式消防冷卻水系統(tǒng)。單罐容量小于5000m3的油罐，罐壁高度小于

4、17m，冷卻水需要量相對(duì)較少，設(shè)置移動(dòng)式消防冷卻水系統(tǒng)，或固定式水槍與移動(dòng)式水槍相結(jié)合的消防冷卻水系統(tǒng)。冷卻水主要用于冷卻降溫。其供水范圍是著火浮頂油罐應(yīng)冷卻，其相鄰油罐可不冷卻。當(dāng)著火的浮頂油罐浮盤是淺盤、浮艙易熔材料制作時(shí)，其相鄰油罐也應(yīng)冷卻。2 浮頂罐的結(jié)構(gòu)浮頂罐是一個(gè)浮頂在貯存液面上下浮動(dòng)的儲(chǔ)罐，在浮頂泡沫堰板和罐壁之間有一個(gè)環(huán)形空間，這個(gè)環(huán)形空間有一個(gè)密封裝置，使浮盤在上下移動(dòng)時(shí)與大氣隔絕，從而減少油品在儲(chǔ)存過程中的蒸發(fā)損失。浮頂其他裝置有加強(qiáng)圈、盤梯和欄桿、靜電導(dǎo)出線、泡沫堰板、人孔、消防冷卻系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)等。3 火災(zāi)發(fā)生后不確定因素的分析3.1 浮盤傾側(cè)或浮盤下沉浮頂罐著火初

5、期，固定式液上噴射泡沫滅火系統(tǒng)或半固定式泡沫滅火系統(tǒng)向罐內(nèi)噴射泡沫。當(dāng)浮頂上的泡沫重量達(dá)到一定值，超過浮盤的承載能力后，若重量分布均勻，則導(dǎo)致浮盤下沉;若重量分布不均勻，則導(dǎo)致浮盤傾側(cè)。這兩種情況使得浮頂罐的滅火面積發(fā)生變化，隨之而變的是所需的泡沫量。3.2 罐壁變形浮頂罐發(fā)生火災(zāi)后，燃燒產(chǎn)生的熱量可能導(dǎo)致罐壁產(chǎn)生變形，導(dǎo)致著火面積發(fā)生改變。第一種情況是燃燒后罐壁膨脹，油品從密封圈出漏出，溢到浮盤上，增加了著火面積;第二種是燃燒后罐壁板收縮，環(huán)形面積減小，但罐壁受到的應(yīng)力增大，增加了壁板破裂的風(fēng)險(xiǎn)。3.3 罐壁產(chǎn)生裂縫火災(zāi)發(fā)生后，熱量積聚，罐壁板因熱脹冷縮，鋼板內(nèi)部熱應(yīng)力增加，因有板與板之間的

6、束縛，鋼板變形，當(dāng)熱應(yīng)力進(jìn)一步增大時(shí)，則導(dǎo)致焊縫開裂，油品從裂縫中滲漏，使得火災(zāi)蔓延，增加危險(xiǎn)性。再則若焊接不符合要求，易出現(xiàn)罐壁發(fā)生裂縫漏油燃燒。3.4 泡沫量不足在滅火時(shí)，泡沫量不足，不能全面覆蓋環(huán)形著火面積，使得火勢(shì)不能得到控制。發(fā)生蔓延，擴(kuò)大著火面積，可能會(huì)引發(fā)浮頂結(jié)構(gòu)變形。正常情況泡沫量是夠的，但當(dāng)火災(zāi)擴(kuò)散至浮盤上方，原來設(shè)計(jì)配備的泡沫液數(shù)量就不足以滅火。3.5 油品沸騰突溢儲(chǔ)存重質(zhì)油料（例如：原油）的油罐著火后，會(huì)引發(fā)油料的突沸。油品突沸后，會(huì)造成燃燒的油品大量外溢，擴(kuò)大燃燒面積。這不僅易造成附近人員傷亡，而且輻射熱量大，可能會(huì)引起相鄰的油罐燃燒，同時(shí)增加撲救上的難度。4 著火面積

7、分析在浮盤傾側(cè)和下沉中，滅火面積最小也即正常滅火面積為罐壁板和泡沫堰板之間的環(huán)形面積，最大面積為罐內(nèi)液面面積。4.1 浮盤傾側(cè)對(duì)滅火面積的影響發(fā)生火災(zāi)時(shí)，浮盤發(fā)生傾側(cè)，火勢(shì)蔓延至浮盤下側(cè)液面，形成整個(gè)液面燃燒，在滅火時(shí)應(yīng)按照液面最大面積進(jìn)行撲救。在火災(zāi)發(fā)生過程中，可能會(huì)產(chǎn)生隱蔽死角著火點(diǎn)，在撲救中，很難直接通過泡沫覆蓋進(jìn)行滅火，需要泡沫槍等其他輔助設(shè)備進(jìn)行滅火。4.2 浮盤下沉對(duì)滅火面積的影響在火災(zāi)發(fā)生后，浮盤難免會(huì)發(fā)生下沉，因而形成敞開式最大液面積燃燒，相對(duì)于浮盤傾側(cè)可能會(huì)產(chǎn)生的隱蔽死角著火點(diǎn)，這大大降低了撲救難度。可通過大量泡沫覆蓋達(dá)到滅火效果。在保證按規(guī)范配備規(guī)定數(shù)目的泡沫產(chǎn)生器，此外還

8、需有移動(dòng)消防設(shè)施，儲(chǔ)罐消火栓等對(duì)二次密封進(jìn)行滅火。4.3 罐壁變形對(duì)滅火面積的影響首先估算發(fā)生火災(zāi)后著火溫度對(duì)鋼板線膨脹系數(shù)影響，進(jìn)而粗略計(jì)算出鋼板伸縮量，比較變形后與環(huán)形面積的大小，經(jīng)比較兩者基本一致，則可忽略罐壁變形對(duì)滅火面積的影響。4.4 罐壁產(chǎn)生裂縫對(duì)滅火面積的影響當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，油品從裂縫處滲出，然而罐外壁有持續(xù)不斷的冷卻水，可將滲出的油品降溫稀釋冷卻。4.5 重質(zhì)油料突沸對(duì)燃燒面積的影響在火災(zāi)發(fā)生后，輻射熱量增大，油品溫度升高，當(dāng)熱波面與水墊層相遇時(shí)，水加熱汽化，體積膨脹約1700倍，攜帶著油品沖出液面，形成巨大火柱，火柱一般可達(dá)70-80m，火柱順風(fēng)向噴射距離可達(dá)120m左右，形成

9、罐內(nèi)罐外同時(shí)燃燒，大大增加了燃燒面積。5 應(yīng)對(duì)措施（1）利用現(xiàn)有監(jiān)控手段實(shí)時(shí)監(jiān)控儲(chǔ)罐內(nèi)情況，一旦有異樣，及時(shí)反饋。（2）利用現(xiàn)有感煙、感溫系統(tǒng)報(bào)警裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油罐內(nèi)的具體情況。（3）增加儲(chǔ)罐泡沫噴射口的數(shù)量，在原基礎(chǔ)上，增加備用泡沫噴射口。提出備用系數(shù)問題（4）發(fā)生火災(zāi)后，集中優(yōu)勢(shì)兵力，速戰(zhàn)速?zèng)Q，利用移動(dòng)消防滅火設(shè)備進(jìn)行撲救，防止火勢(shì)擴(kuò)大。對(duì)大面積的流淌性火災(zāi)，采取圍堵防流、分片消滅的方法。（5）泡沫管線噴射口改裝為“t”字型，即泡沫噴射沿圓周流動(dòng)，而不是簡(jiǎn)單利用堰板來控制噴射方向等（6）加強(qiáng)日常管理，跟進(jìn)罐區(qū)設(shè)備保養(yǎng)工作，保證密封圈結(jié)構(gòu)正常、浮盤上下靈活等，以免為事故發(fā)生埋下隱患。（7）防

10、止浮盤損壞是當(dāng)務(wù)之急，否則一旦發(fā)生破壞，要么泡沫可能從破損位置流失，也可能油品受高溫影響溢流到浮盤上方，都給滅火帶來問題6 結(jié)語隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求日益上升，在化工、材料等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，原油儲(chǔ)量也在不斷增加，其儲(chǔ)罐數(shù)量逐年增多，消防安全問題也日漸突出。消防安全是安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，儲(chǔ)罐及生產(chǎn)設(shè)備的安全是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石，經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長的前提是生產(chǎn)安全，消防安全。消防安全問題在如今的生產(chǎn)中越來越受到企業(yè)的重視。因此要不斷健全企業(yè)消防安全條例及相關(guān)法律法規(guī)，保障生產(chǎn)安全運(yùn)行，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長。參考文獻(xiàn)1 范繼義.油庫安全工程全書：油庫安全工程技術(shù)m.北京：中國石化出版社，2008.2 張乃祿，肖榮鴿.油氣儲(chǔ)運(yùn)安全技術(shù)m.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2013.3 張正偉.浮頂罐驗(yàn)收泡沫堰板高度不足對(duì)撲救密封圈火災(zāi)的影響j.儲(chǔ)運(yùn)工程，2018（02）.4 石中玉，孟甜.大型浮頂原油儲(chǔ)罐消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理j.油氣儲(chǔ)運(yùn)工程，2009（05）.5 聶世全.油罐泡沫滅火系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)綜合性能檢測(cè)的方法與步驟j