[摘　　要]　大連是石油化工生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)闹匾劭诔鞘校笮褪髽I(yè)較多，如何才能撲救好大型石化企業(yè)火災(zāi)撲救工作是我們消防部隊應(yīng)該研究的課題。本文扼要談?wù)勗凸藁馂?zāi)的機理，特點及滅火對策。
[關(guān)鍵詞]　原油儲罐　　沸溢　　噴濺
1．引言
　　大連是石油化工生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)闹匾劭诔鞘?，大型石化企業(yè)較多，就開發(fā)區(qū)大隊而言就有西太平洋煉油廠、京大石化等大型石油化工企業(yè)。因此有很大儲量的原油，，原油罐一旦發(fā)生火災(zāi)，或是猛，撲救難，影響大。為了更好的值勤備戰(zhàn)，切實做好撲救原油罐火災(zāi)的撲救工作，充分做好"打大仗，打惡仗"滅火救援準備工作，保護一方平安，我們有必要對原油罐火災(zāi)進行研究討論。
2?！≡蓛藁馂?zāi)的機理及特性
2。1　油氣濃度對火災(zāi)的影響
　　原油中有許多揮發(fā)性較強的碳氫化合物，在常溫下能從原油表面蒸發(fā)，使儲罐原油面上部空間很快為石油蒸汽所飽和，達到蒸發(fā)和凝結(jié)率之間的動態(tài)平衡。石油蒸汽與空氣形成的混合濃度，影響油罐火災(zāi)的發(fā)生。與形成爆炸極限濃度相對應(yīng)的溫度即為爆炸溫度極限。當?shù)陀诒囟葮O限時，由于油氣蒸發(fā)量很小，不足以引起燃燒，故不會發(fā)生火災(zāi)；但當高于爆炸溫度極限時，由于油氣蒸發(fā)量大，油氣濃度超過爆炸上限，遇火就會引起燃燒。只有在爆炸溫度極限內(nèi)，油氣蒸發(fā)的濃度剛好處于爆炸極限濃度內(nèi)，一旦遇火，會引起油罐爆炸。其爆炸力是相當大的。爆炸溫度極限的上下幅度越大，發(fā)生爆炸的機會越多。夏天因氣溫高過爆炸溫度上限，油蒸汽在空氣中含量超過爆炸濃度，因而遇火不會發(fā)生爆炸只能引起燃燒；相反冬天經(jīng)常處于爆炸溫度極限內(nèi)，油蒸氣濃度也往往在爆炸極限濃度內(nèi)，故冬天油罐爆炸的危險性要比夏天大得多。
2。2原油罐火災(zāi)時的熱波特性
　　　原油在儲罐內(nèi)燃燒時，液面以下的油品被加熱易形成高溫區(qū)，并逐漸并對下一層冷油加熱，這種熱量逐漸向油層內(nèi)沿深度傳遞的特性叫做熱波特性。
原油和其它重質(zhì)油品在儲罐內(nèi)燃燒時，火焰向液面輻射的熱量用于加熱油表面使之蒸發(fā)汽化，由于此類油品蒸發(fā)速度慢，蒸發(fā)汽化吸收的熱量也較小，因而向液面輻射的熱量往往在很大程度上消耗于加熱油表層。隨著熱量的積累，熱逐漸向油品內(nèi)部傳遞。
另外，隨著表層油中的輕質(zhì)組分的不斷汽化蒸發(fā)，表層油理化性質(zhì)發(fā)生變化，粘度增大，重組分增多，比重大，以致與下一層油品形成對流而傳遞熱量。這種由于熱輻射的作用，使油面加熱并通過介質(zhì)傳導，對流而導致的熱量傳遞是熱波傳遞的機理。
　　　熱波傳播特性與原油性質(zhì)組成，含水量，儲罐的幾何條件（罐體，油面高度）及氣象條件（風，風向，氣溫）等因素有關(guān)。其中原油本身的特性是原油具有熱波特性的基礎(chǔ)。原油低溫餾分越多，含水量越多，則熱波傳播速率越快。一般均質(zhì)油品，如汽油，煤油，輕柴油等不具有熱波特性，因為此類液體燃燒時，蒸發(fā)快，向液面輻射的熱量基本上被液體蒸發(fā)吸熱所抵消，燃料表層沒有熱量積累，也就沒有熱量傳遞。一般非均質(zhì)油品，如原油，渣油，燃料油，潤滑油等由于蒸發(fā)慢，燃燒時表層有熱量積累，油層有熱量傳遞，故具有熱波特性。熱波傳遞速度隨罐徑的加大而增大，當罐徑大于25m時，熱波速率趨于穩(wěn)定。原油中含水量越多，熱波傳播速度越快，這是因為含水量越多，粘度越小，油品內(nèi)對流傳熱的阻力越小，其水份汽化及對油品的攪動作用加強。
2。3沸溢與噴濺
　　原油貯罐（含油池、油輪、油駁等）發(fā)生火災(zāi)，如未能及時撲滅，則很可能發(fā)生沸溢與噴濺，從而擴大火場面積，造成人員傷亡，給撲救工作帶來被動，后果十分嚴重。原油火災(zāi)的這一突出特點--沸溢與噴濺，是滅火指揮員必須嚴肅對待的重要問題之一?！　?br /> 2。3。1發(fā)生沸溢與噴濺的條件
(1)是著火油品中含有沸程很寬的成分；
(2)是油品中含有游離水或水油乳化液，貯罐底部有水墊層（起火前原有的，滅火過程中進入罐內(nèi)的水形成的）；
(3)是油品的重尾餾分含量足以產(chǎn)生可以形成粘稠持久的油和水蒸氣泡沫的殘留物。
　　如果起火油品缺少其中任何一個條件，則不可能發(fā)生沸溢與噴濺。但問題在于幾乎所有原油甚至大部分合成重油混合物都具備上述三個條件。因此，原油貯罐起火，經(jīng)過一段平穩(wěn)燃燒后，都會發(fā)生程度不同的沸溢與噴濺。對此，不能有絲毫的麻痹大意?！　?br /> 2。3。1原因與過程
　　原油、重質(zhì)油品燃燒時，處于液面的沸點高的重組分不能隨輕組分一起揮發(fā)燃燒。當輕組分在液面燒掉后，溫度較高（149℃～300℃）的重組分油品等殘留物比緊靠下面的未燃原油更稠厚、比重更大，因而會帶著熱量逐漸向下沉降，此沉降過程隨著燃燒時間的延長連續(xù)不斷的進行，從而逐步形成高溫層，其向下沉降的速率實際上又比燃燒表面的遞降快的多，這就形成了所謂的"熱波"。這種熱波特性可強化罐內(nèi)油品的對流，它是由于燃燒表面部分重質(zhì)熱油沉降的結(jié)果，火災(zāi)撲救中進入燃燒區(qū)被加熱的水（泡沫中也含水）向液面下沉降和金屬罐體的熱傳導會起到輔助作用（常見有些資料把"熱波"定義為燃燒表面的余熱通過介質(zhì)的熱傳導向油品深度加熱形成的高溫層。對此，筆者認為是說不通的，這時不存在從燃燒表面向下的熱傳導）。如果溫度高于100℃的熱波接觸到油品中的乳化液并達到一定程度，乳化液的汽化膨脹便會造成油品的沸溢燃燒，其情形比較溫和；如果熱波作用于罐底的水墊層，則足以使大量的水迅速汽化產(chǎn)生高壓。當達到一定程度時，高壓水蒸氣便會帶著部分稠厚的油品向上噴出，在噴出著火液面時，有的會被瞬間點燃，有的則由于沖力作用和液面動蕩在尚未點燃時便噴出罐外。其情形很是突然和兇猛，噴濺距離雖因多種因素各有不同，但一般在十米至數(shù)十米之間。
2。3。3沸溢與噴濺時間的估算
　　原油火災(zāi)的沸溢特別是噴濺具有很大的危害性。較為準確的估算噴濺發(fā)生時間，果斷采取相應(yīng)對策，對滅火戰(zhàn)斗起著至關(guān)重要的作用，也是火場指揮員必須認真對待的頭等大事。由發(fā)生沸溢和噴濺的原因可以看出，原油火災(zāi)之所以會發(fā)生沸溢與噴濺，主要是"熱波"作用的結(jié)果，如果要估算發(fā)生沸溢的時間，尤為困難。加以它本身具有的溫和性而顯得實際意義不大，火場上最為重要的是較為準確地預(yù)測發(fā)生噴濺的時間。影響沸溢時間的主要因素有油品性質(zhì)，含水量，罐內(nèi)空間的大小，熱波的傳播速度及燃燒時的速度等，通常采用下面經(jīng)驗公式測算：
T=（H-h）/（Vo+Vt）　-　K*H　　　　　　　----（1）
式中　　　T--預(yù)計發(fā)生沸溢的時間，h；
　　　　　H--儲罐液面高度，m；
　　　　　h　--儲罐水墊層高度，m；
　　　　　Vo--原油燃燒的線速度，m/h；
　　　　　Vt--原油的熱波傳播速度，m/h；
　　　　　K--提前常數(shù)，h/m。儲油溫度低于燃點取K=0，高于燃點取K=0。1
油　　品　熱波傳導速度Vt(m。h-1)　燃燒線速度Vo(m。h-1)
　含水量<；0。3%　含水量>；0。3%　
輕質(zhì)原油　　　0。3~0。9　　　　　　0。43~1。27　　　　0。102~0。6
　　重質(zhì)原油　　　0。5~0。75　　　　　0。3~1。27　　　　　0。075~0。13
原油熱波傳播速度與燃燒線速度表
2。4原油罐火災(zāi)特點
　　　　原油儲罐發(fā)生火災(zāi)時，由于油氣濃度﹑環(huán)境溫度﹑氣候條件﹑罐體結(jié)構(gòu)及罐組形式的不同，火災(zāi)的情況也是多種多樣的。原油儲罐火災(zāi)一般具有以下特點。
2。4。1油罐燃燒
　　　　　當環(huán)境溫度超過爆炸溫度上限時，由于油氣濃度較高，一旦遇火點燃油罐，油品在罐中燃燒，罐頂?shù)牧芽p處和通氣口等部位有蒸汽冒出，形成火炬。這時由于供氧不足，燃燒受到限制，初期火勢不會太大，是滅火最好時機。
2。4。2油罐爆炸
　　　　油罐由上部空間的油氣濃度在爆炸極限內(nèi)時，一旦遇火，油罐就發(fā)生爆炸。所以油罐火災(zāi)有的是先爆炸后燃燒，有的是先燃燒，當油氣濃度降到爆炸極限時，由燃燒突發(fā)成爆炸。
油罐爆炸可出現(xiàn)炸掉罐頂﹑炸裂罐體等情況。炸掉罐頂時，其頂可拋到12~30m以外，緊接著引起油品的迅速燃燒；炸開罐頂時，一部分罐頂落在罐中液體上，這部分液體燒的不很猛烈，而敝露部分液體的燃燒則比猛烈；罐內(nèi)油品將順裂口向外漫流，引起火勢更大的漫流燃燒。
2。4。3油罐變形
　　　　　油品火災(zāi)十分猛烈，火焰有時高達8-20m，罐壁被迅速加熱，5min內(nèi)可使罐壁溫度升到500℃，使油罐鋼板強度降低50%，10min內(nèi)可使罐壁溫度升到700℃，罐壁鋼板強度降低90%以上，此時罐體得發(fā)生變形或破裂，罐壁向里邊塌陷，使火災(zāi)進一步擴大。
2。4。4火災(zāi)的擴大
　　　　火災(zāi)若不能及時控制，罐區(qū)火災(zāi)會繼續(xù)擴大?；馂?zāi)擴大蔓延主要有以下幾種情況：
（1）著火罐所產(chǎn)生的輻射熱引燃鄰近油罐或其它燃燒物；
（2）在火災(zāi)時，由于熱空氣的強烈對流，將流火帶到未燃罐內(nèi)，引燃其它油罐；
（3）著火油罐的沸溢﹑沸噴或漫流火災(zāi)，使罐區(qū)成為一片火海。
3?！≡蛢藁馂?zāi)撲救對策
　　　　原油罐火災(zāi)的撲救關(guān)鍵是要早期發(fā)現(xiàn)﹑及時撲救，一旦形成大火，必須動用固定的滅火設(shè)備和大型的消防車輛進行冷卻和泡沫滅火，并適時度勢，注意安全，保障滅火工作的順利進行。
3。1初期火災(zāi)的撲救
　　　　　火災(zāi)通常有一個由小到大的發(fā)展過程，一般可分為3個階段，即火災(zāi)的初起階段﹑發(fā)展階段和熄滅階段?；馂?zāi)的初起階段由于燃燒面積小，燃燒強度弱，油層還為升溫，是滅火的最有利時機。原油罐的初起小火，通常在呼吸孔﹑入孔口燃燒，或漏灑的不分地面殘油火災(zāi)，這時可就近取用石棉氈﹑棉上衣等覆蓋物將罐頂呼吸孔或入孔蓋住，使火焰在罐內(nèi)由于缺氧而窒熄，地面殘油小火可用土﹑砂等掩埋或取用罐區(qū)的滅火器及時撲救，同時也可以用泡沫管槍進行撲救。
3。2油罐的冷卻
　　　　　當初起火災(zāi)未撲滅，火災(zāi)一旦形成，這時首要任務(wù)是控制火勢，防止災(zāi)情進一步擴大，有效地手段是對油罐及時冷卻。冷卻著火罐可以起保護罐體不致燒塌的作用，使火災(zāi)控制在著火罐內(nèi)，同時也能給油層降溫，推遲油罐沸溢的到來，爭取滅火的有利時間；冷卻相鄰罐可減輕著火罐輻射熱對相鄰罐的威脅，尤其是保護下風向的相鄰罐不被引燃，故及時冷卻是避免火災(zāi)擴大的強有力措施，但在冷卻過程中要避免水槍的水射進罐內(nèi)，以致加速沸溢的危險。同時應(yīng)該盡量使用固定消防設(shè)施，這樣既高效，又能相對的保證安全。
冷卻水槍數(shù)的計算。
著火罐的冷卻水槍數(shù)（不考慮固定冷卻系統(tǒng)）可按下式計算。
　　　　n=πDq/v　　　　　　　　　　　　　---(2)
其中　　n為冷卻水槍數(shù)
　　　　π為圓周率，通常取π=3。14
　　　　D為著火罐的直徑
　　　　q為著火罐的供水強度，通?？扇=0。6L/s。m
　　　　v為一支水槍的用水量，通常19mm直流水槍v=6。5L/s
鄰近罐的冷卻水槍數(shù)（不考慮固定冷卻系統(tǒng)）可按式（3）計算。
　　　　n=0。5πDq/v　　　　　　　　　　　　　---(3)
其中　　n為冷卻水槍數(shù)
　　　　π為圓周率，通常取π=3。14
　　　　D為著火罐的直徑
　　　　q為著火罐的供水強度，通?？扇=0。6L/s。m
　　　　v為一支水槍的用水量，通常19mm直流水槍v=6。5L/s
3。3集中優(yōu)勢兵力打殲滅戰(zhàn)
　　　　在火勢得到控制后，要抓緊泡沫滅火的組織準備，有人員和滅火器材齊全后發(fā)起總攻，力求一舉將火撲滅。泡沫滅火注意掌握進攻時機，力求在沸溢發(fā)生前撲滅。一般認為火災(zāi)燃燒半小時侯，熱區(qū)已經(jīng)建立，而且形成一定厚度的高溫層，此時若冒然行動，直接噴射泡沫，有可能由于含水泡沫的輸入而引起沸溢事故。熱區(qū)越厚﹑原油含水越多﹑液面以上安全距離越小，噴射泡沫后濺溢的可能性越大。因此，應(yīng)該充分的計算和對自己勢力的估算后才能適時的發(fā)總攻，集中自己的優(yōu)勢滅火力量力求一舉將火撲滅。
泡沫滅火劑的計算。
　　撲救原油火災(zāi)的泡沫液量可按式（4）進行計算。
Q=kAq　　　　　　　　　　　　　　　---(4)
　　　其中　　　Q為撲救原油火災(zāi)的泡沫液量，單位L/min。m2
k為泡沫液的混合比，通常k=0。06或0。03
A為著火的面積，單位m2
q泡沫混合液的供給強度，通常可取q=10L/min。m2
3。4做好及時撤退的準備
　　　　原油罐火災(zāi)的撲救，要統(tǒng)一指揮，有高度的組織性﹑紀律性，對油罐的爆炸﹑沸溢等嚴重災(zāi)情有充分的估計，應(yīng)當做好一旦發(fā)生爆炸、沸溢噴濺后及時撤退的準備，保證戰(zhàn)斗人員、裝備的安全。所以應(yīng)當仔細觀察征兆準確掌握撤退時機。
　　　　　油罐爆炸前的征兆：如油罐內(nèi)油蒸汽濃度較大時，油罐火災(zāi)處于燃燒階段，只由當罐內(nèi)油蒸汽濃度消耗到爆炸極限范圍內(nèi)時，才能由燃燒突發(fā)爆炸。油罐是否會爆炸可以從火焰顏色來判斷。當燃燒區(qū)內(nèi)含氧量高于50%時，燃燒充分，火焰呈蘭色不亮。沒有燒紅的微小炭粒，所以煙霧較少或無煙，此時罐中油蒸汽濃度在很快降低，接近爆炸極限，這說明很可能在短時間內(nèi)要發(fā)生爆炸。如果火焰呈蘭色發(fā)光﹑射時罐中的空氣與油蒸汽混合不好，有缺氧現(xiàn)象，燃燒不充分，火焰中帶有燒得火紅的微小炭粒，所以火焰非常明亮，有較大黑煙，射說明油罐一時不會發(fā)生爆炸。
要想更為準確的知道噴濺發(fā)生時間，僅靠定量的時間估算是不夠的，還必須依據(jù)實戰(zhàn)經(jīng)驗，適時觀察發(fā)現(xiàn)噴濺前的預(yù)兆并進行分析判斷才行。噴濺之前先沸溢，噴濺前油面出現(xiàn)蠕動、涌漲是難以觀察的現(xiàn)象；容易觀察到的是火焰增大、發(fā)亮、變白、煙色由濃變淡，發(fā)出劇烈地"嘶嘶"聲。金屬原油罐發(fā)生噴濺前的典型預(yù)兆是罐壁顫抖并伴有強烈的噪聲。如果時間估算和對預(yù)兆觀察的分析判斷相吻合時，指揮員就必須果斷地下達撤退命令，以防造成人員傷亡和車輛裝備損失。
4。結(jié)語
　　　　以上是對原油罐火災(zāi)進行簡單的探討。限于本人水平，很多地方還值得進一步探討研究。原油罐一旦發(fā)生火災(zāi)，或是猛，撲救難，影響大。為更好地認識油罐火災(zāi)的客觀規(guī)律，做好防火，滅火工作，我們平時應(yīng)當認真研究，根據(jù)具體的情況制定好滅火做戰(zhàn)預(yù)案，這樣才能打有把握之戰(zhàn)，打勝仗。

參考文獻
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（3）呂凡輝?！\談原油火災(zāi)的沸溢與噴濺?！∩綎|消防雜志。　山東省公安廳消防局
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