石化企业火灾危险性分析与消防灭火救援圈构建

石化企业火灾危险性分析与消防灭火救援圈构建

贾世强

中沙（天津）石化有限公司 天津 300270

摘要：本文针对石化企业火灾类型多的特点，分析其火灾危险性特点，以及对应的消防设施类型及能够应对的火灾类型。结合消防灭火救援的特点，给出了石化企业灭火救援圈构建的基本内容及其所涉消防灭火救援的资源。构建了案例企业灭火救援圈，包括厂内灭火救援圈、厂外灭火救援圈和医疗救护圈；其中，厂外灭火救援圈所涉中石化天津分公司消防支队、天津分公司消防支队气防站和天津消防救援总队特勤支队，满足5min原则；医疗救护圈所涉5所医院，能够满足15 min原则。

关键词：石化企业；火灾危险性分析；消防设施固有能力；灭火救援圈。

一、石化企业火灾危险性分析与消防灭火设施

1.1物质固有火灾危险性分析

石油化工企业涉及生产、储存及使用危险化学品的众多甲类装置、罐区及输运管廊，其固有的火灾隐患大，其中代表性的化学品如碳四等比空气重的甲A类火灾危险物质，如果发生泄漏，在流动的过程中与空气混合形成爆炸性气体，又极易聚积在低洼处，到达爆炸极限，遇到火源易发生爆炸、火灾事故；石脑油、苯等中闪点易燃液体（-18～23 ℃），它们因泄漏等各种原因，其蒸气会与空气混合形成爆炸性混合物，遇明火或高热能够引起燃烧和爆炸[1-4]。

乙烯、丙烯等易燃气体，正常条件下是无色气体，能与强氧化剂发生强烈反应，这种易燃易爆的气体同样也是甲类火灾危险性的物质，能够与空气混合并形成的爆炸性混合物，遇到明火和热源有燃烧、爆炸的危险。氢气、甲烷等为无色无味气体，与空气混合形成的爆炸性混合物在遇到明火，高热时能够引起燃烧和爆炸。

1.2  生产工艺过程的火灾危险性分析

1.2．1生产装置的火灾危险性分析

石油化工装置会涉及到重点监管的危险化工工艺，如“裂解（裂化）工艺”、“聚合工艺”、“氧化工艺、“烷基化工艺”等，存在较大的工艺过程火灾爆炸危险性。以乙烯装置裂解工艺为例，其火灾危险因素分析如下：

（1）裂解炉若出现正压燃烧，炉内火焰将会从观火孔冒出来而烧坏炉子周围的仪表、电气设施;

（2）若裂解气、烧焦气返回炉内，且裂解气阀、烧焦阀部不严密，物料进入炉膛内燃烧，会烧断炉管，甚至发生爆炸。

（3）在裂解过程中，二次反应会引起在裂解炉管的内壁和急冷换热器内壁结焦，随着裂解的持续进行，由于焦的不断增加，使管壁导热性能下降，严重时会发生设备过热，从而引起火灾事故。

（4）急冷系统存在急冷油粘度高、裂解汽油干点高等特性，若急冷水乳化而导致急冷油粘度升高，将会使系统严重堵塞无法循环，若不及时停车处理，将会发生泄漏引发火灾。

1.2.2  设备设施火灾危险性分析

如果设备发生泄漏，可燃介质遇点火源发生燃烧爆炸事故。设备易发生泄漏的部位主要有设备的焊缝处、阀门密封垫片处、接触腐蚀性介质的阀门和法兰、管道的弯头与变径处以及输送机械等，引发泄露的主要因素有：

（1）因工艺因素的泄漏: 介质的高速流动造成管道冲击与磨损；腐蚀性介质腐蚀管道、设备内壁；长期高温下工作的管道发生蠕变；高压物料窜入低压设备发生破裂，低温材料的冷脆断裂；设备老化等。

（2）因质量因素的泄漏:设计缺陷：设备的结构、管件和阀门的连接形式未考虑受热膨胀问题；材料质量问题：有砂眼，板材不满足要求等；焊接裂纹、错位、漏焊、焊瘤等焊接质量问题；阀门、法兰垫片密封失效。

如果在开停车时，设备内因没有充分置换或置换不彻底、或采用空气进行置换，空气混入设备内，形成爆炸性混合物，有引发火灾、爆炸的危险；如果检修时，没有进行盲板封堵，导致空气进入系统或空气进入负压设备，遇火源发生爆炸。

如果因反应容器的误操作、冷却介质中断或供应不足、反应参数异常导致设备超压，有引发火灾、爆炸的危险；如果反应器中由于发生聚合或放热反应，造成异常压力有导致设备发生超压爆炸；连续排放流体的工艺管线，因排放速度异常降低导致设备的内物料不能及时排放，导致设备发生超压爆炸故。

1.2.3 储罐区火灾危险性分析

石化企业的液化烃罐区、可燃液体储罐区、易燃气体球罐区等，均会因各种原因导致泄露，遇点火源而引发火灾、爆炸事故，具体如下：

（1）因储罐或管线设计不合理、选材不合理、质量缺陷、安装不合格、安全附件失效、腐蚀及应力等原因，导致储罐或管道强度下降而出现裂痕、孔洞而发生物料泄漏，泄漏的物料遇点火源引起火灾、爆炸。物料发生泄漏主要有两大类：一是储罐的附属设施（附件）处易发生泄漏；二是设计、设备本身的缺陷易导致泄漏。

（2）因输送物料过程中流速过快，容易聚积静电，当静电积聚到一定程度，若防静电措施实效，就会产生静电火花，引发火灾事故。

1.3  石化企业的消防灭火设施

基于上述火灾危险性分析，石化企业涉及引发火灾的化学物质种类多、工艺条件多边及存储方式各异，企业涉及的火灾类型较为广泛，含有A类固体火灾、B类液体火灾、C类气体火灾、D类金属火灾及E类带电火灾。因此，石化企业的消防灭火设施种类、针对性也就要求各异，具体如下：

（1）稳高压消防给水系统。其由消防主泵、系统稳压泵及控制系统构成，高扬程大流量的消防主泵及控制系统负责灭火时期的供水，稳压泵及控制系统负责管网平时压力的稳定；稳高压消防水系统能够提高固定式消防设施的消防防护能力及应急防护水平，系统供水速度较快，且消防主水泵可以依靠管网压力自动启动，及时向火场供水，适用于大型化工装置的初期火灾扑灭或有效控制。

（2）消防栓/炮系统。消火栓的作用是为消防车提供消防用水，确保当火灾发生时，消火栓能够完好有效且满足消防救援车辆的取水要求；消防水炮可以喷射水灭火剂，其射程比较高、远，主要用于装置上部区域的消防灭火。

（3）消防竖管。消防竖管是固定的消防设施，它形成一条直接的通道，上下贯通于大型装置的框架平台与塔区，具有较强的稳固性；利用其向装置较高的部位输送水、泡沫等灭火剂，并通过与上层消防箱内的消防器材连接形成有效的灭火途径；在实施抢险救援、灭火的过程中，可节约大量的时间并能有效的控制初期火灾及火灾扑灭。

（4）蒸汽灭火系统。水蒸气是不燃的惰性气体，它能稀释或置换燃烧区内的可燃气体和助燃气体，并降低这两种气体的浓度，从而达到有效窒息灭火的作用；灭火实战的经验证明，当生产装置内部空间的空气中含有30%以上的水蒸气时，大多数油类火灾熄灭；灭火蒸汽宜采用饱和蒸汽，饱和蒸汽的灭火效果优于过热蒸汽，尤其扑灭高温设备的油气火灾，不仅能迅速扑灭泄露处火灾，而且不会引起设备损坏。

（5）水喷雾灭火系统。其利用水喷雾喷头把水粉碎成细小的水雾滴之后喷射到正在燃烧的物质表面，通过表面冷却、窒息以及乳化、稀释的同时作用实现灭火。

（6）固定式干粉灭火系统。其是由惰性气体驱动，并携带干粉灭火剂形成气粉混合物的灭火系统，通过化学和物理的共同作用实施灭火，主要适用于扑救易燃液体、可燃气体和电气设备的初起火灾。

（7）泡沫灭火系统。泡沫灭火剂通过机械方法产生泡沫的水溶液，利用水的冷却作用和泡沫隔绝空气的窒息作用来灭火；泡沫液有普通蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液，水成膜泡沫液(轻水泡沫液)、成膜氟蛋白泡沫液及抗溶性泡沫液等多种类型。

二、灭火救援圈构建的基本内容

2.1灭火救援圈构建的目的与思路[5-8].

灭火救援圈构建的目的是为了快速、有效地处置重大火灾，其优势主要有：（1）能够定使灭火救援行动快速、有序、高效的展开；（2）通过资源的优化组合，合理使用救援资源，形成区域性消防灭火救援的合理布局。

灭火救援圈构建的基本思路是：以事故点为中心向四周寻求资源的补充，且满足5min、15min和30min原则；若圈定的区域中所含的资源能够满足事故处理需求，就可以得到一个可行的灭火救援圈。

2.2 灭火救援圈的构建

灭火救援圈的构成为：厂内灭火救援圈、厂外灭火救援圈、医疗救援圈。

灭火救援圈的构建则包括厂内灭火救援圈构建、厂外灭火救援圈构建和医疗救援圈构建等三个部分。厂内灭火救援圈由企业消防设施配置、应急响应团队构建组成；厂外灭火救援圈构建由周边可依托消防力量、和国家综合消防救援力量（天津市消防救援总队力量）组成；医疗救援圈构建由厂区附近医疗单位、大港区域（乃至天津市）医疗力量组成。

2.3 灭火救援圈所涉资源的组成

灭火救援圈所涉资源可以分为：企业自身消防救援圈所涉资源、厂外消防救援圈所涉资源、医疗救护圈所涉资源。其中，厂外消防救援圈包括周边可依托的消防力量和国家综合消防救援力量。具体内容如下：

（1）企业自身消防救援圈所涉资源，主要包括针对性的消防设施及灭火器材、选择的灭火方式；包括消防控制室设置24小时值守，以保证能够通过全厂火灾报警控制器网络显示所有火灾报警信号和联动控制信号，并可通过火灾报警联动控制器多线控制盘直接启动消防水泵、各装置、罐区的雨淋阀组等重要的消防设施；包括专业维保单位对其消防设施进行维护与管理；包括组建义务消防队，一旦某个装置发生紧急情况，义务消防队员率先开展事故的紧急处置工作。

（2）厂外消防救援圈所涉资源，是为了避免企业自身的消防资源因比例混合器故障、消防水泵故障、泡沫供应不足等诸多原因而达到达不到灭火要求，未有效控制火势蔓延；更是为了避免因火势涉及区域或设备国道，企业自身的消防救援力量满足不了灭火的需求，必须依靠的厂外消防力量。厂外消防救援圈所涉资源主要包括邻近大中型石油、石油化工企业的专职消防队、邻近单位具有扑救火灾的消防力量，其构建的原则是赶到现场的行车时间，装置火灾按不超过10min，罐区火灾按不超过20min；还有就是依托国家综合消防救援力量来控制火势，迅速灭火。

（3）医疗救护圈所涉资源。石化企业涉及危险化学品种类多且工艺危险性大，发生火灾、爆炸事故时涉及人员多，且有可能造成大规模伤亡，因此医疗救援资源十分珍贵；医疗救护圈所涉资源，以企业周边可供利用的医疗资源为主，以确保救援工作及时、可靠。

三、灭火救援圈的构建案例

3.1案例企业的基本情况

案例企业地处天津市滨海新区，为大型乙烯及下游产品生产企业，现有消防给水加压泵站最大保护半径超过1200m，设置有两套消防供水系统。

案例企业各装置区、罐区消防水管网均呈环状设置，系统管道上按规定设置SS150-1.6/80型消火栓，每隔5个消火栓设置相应的切断阀；装置区、罐区和辅助生产区，消火栓间距不大于60m设置，SS150-1.6/80高压消火栓400多个；装置区的高大塔架、设备群附近及储罐区等重点部位，设置SP-40W型消防水炮近200门、泡沫消火栓60余个、泡沫炮若干。

案例企业的自动喷水灭火系统包括湿式系统、预作用系统、水喷雾系统、蒸汽幕系统。其中湿式系统5套、预作用系统12套、喷淋系统201套、蒸汽幕系统2套。

案例企业设置有低倍数和高倍数泡沫灭火系统，高倍数泡沫站设置于低温乙烯罐区的东南区域，用于对装车设施集液池的保护；低倍数泡沫站在罐区设3个，原料罐区设2个，产品罐区设1个，乙二醇装置和苯酚丙酮装置各设1个泡沫站；配置泡沫液用水分别来自稳高压消防水系统。

案例企业设有3套固定式D类干粉灭火系统，分别设于各装置的烷基铝催化剂配置区；3套系统均为储气式干粉灭火系统，采用氮气驱动，为全淹没的组合分配系统；低温乙烯装车栈台设置2个3000kg的干粉罐，采用氮气驱动，通过管道输送至上层干粉炮，用于对装车栈台的保护。

3.2案例企业的灭火救援圈的构建

3.2.1  企业厂内灭火救援圈的构建

案例企业设置了主消防控制室、分消防控制室，且均为24小时值守，以确保火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统等重要消防系统处于正常的“自动”工作状态；全厂火灾报警控制器网络的所有火灾报警信号和联动控制状态信号，同步传送到中央控制室和消防站的图型显示装置。

案例企业为了确保企业消防设施完好有效，委托专业维保单位驻厂对其消防设施进行维护与管理；并且，每季度对其消防设施消防能力进行一次检测，出具季度建筑消防设施维护保养检测报告。

案例企业组建了近200人的应急响应团队（ERT），其成员来自各装置的各个班组；平时分布各装置、各班组，一旦某个装置发生紧急情况，分布于装置的ERT成员率先开展事故的紧急处置工作；为了保证应急响应团队的应急能力，其团队成员按公司培训计划每年接受专业的消防技能培训，熟练使用各类消防器材迅速扑救初起火灾。

3.2.2 厂外灭火救援圈的构建

案例企业依托中国石化集团天津分公司的消防支队，构建了厂外灭火救援圈，并配备了案例企业专职消防中队；该中队位于厂区东侧，设有消防车库（7个车位）、通信室、体能训练室、训练塔、办公室、会议室、干部备勤室、消防员备勤室等业务用房和必备的辅助用房；最远保护距离不超过2.5km，接警后消防车辆到达火场的时间不超过5min；该队现有各类消防人员 59人，队长和副队长2 人，值班长3名，通讯班，消防员、汽车司机等。

天津分公司消防支队气防站与案例企业专职消防中队同设于消防站，气防站设站长、书记各1人、6个专职气防员；配置气防监护型救护车1辆，并配备通讯工具、有毒、有害气体检测仪及救生器材等装备和气防设施。

天津市消防救援总队特勤支队，距案例企业不超过1.5km，现配备有灭火、防护、破拆、侦检、警戒、救生、堵漏、排烟、照明、洗消、训练、其它等共12大类灭火救援器材，责任中队接警后消防车辆到达火场的时间不超过5min。

3.2.3 医疗救护圈的构建

案例企业地处天津市滨海新区，滨海新区医疗单位的名称、距案例企业的距离，汇总如表1所示。其中，海港医院、天津市滨海新区大港医院、天津大港区港华医院、大港东城医院（包括东城医院（昌和街）），15min能够到达案例企业；港船医院、海洋石油总医院、天津经济技术开发区医院、天津港口医院和天津市泰达医院，距案例企业的距离在40km左右，基本能够满足30分钟原则；形成不同紧密程度的灭火救援医疗救护资源圈。

表 1 天津市滨海新区医疗单位信息一览表

四、 结语

本文针对石化企业装置区涉及物料种类多、数量多，涉及的火灾类型广泛的特点，分析其火灾危险性的特点，给出其对应的消防设施类型及能够应对的火灾类型。而且，结合消防灭火救援的特点，给出了石化企业灭火救援圈构建的基本内容及其所涉消防灭火救援的资源。

在此基础之上，结合实际案例，构建了案例企业的灭火救援圈。厂内灭火救援圈由中央控制室和消防站的图型显示装置、火灾探测与自动报警系统、自动灭火系统及各类栓炮、专业维保队伍、应急响应团队等构成；厂外灭火救援圈由中国石化集团天津分公司消防支队及专属配备的案例企业专职消防中队、天津分公司消防支队气防站和天津市消防救援总队特勤支队，其均能满足5min原则；医疗救护圈由海港医院、天津市滨海新区大港医院、天津大港区港华医院、大港东城医院和东城医院（昌和街）构成，能够满足15min到达案例企业的原则，而港船医院、海洋石油总医院、天津经济技术开发区医院、天津港口医院和天津市泰达医院，基本满足30分钟原则，从而形成不同紧密程度的灭火救援医疗救护资源圈。

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