儲罐泡沫滅火系統(tǒng)檢測問題分析與對策

張正偉，張延明

1.新疆油田公司消防支隊，新疆克拉瑪依 834000

2.沈陽市消防支隊，遼寧沈陽 110013

儲罐泡沫滅火系統(tǒng)檢測問題分析與對策

張正偉1，張延明2

1.新疆油田公司消防支隊，新疆克拉瑪依 834000

2.沈陽市消防支隊，遼寧沈陽 110013

大型石油儲罐區(qū)儲存容量大，存在較大的火災(zāi)危險性。隨著國內(nèi)原油輸送及儲備庫的逐步建立，各類油罐數(shù)量迅速增加。油品儲罐固定泡沫滅火及消防冷卻水系統(tǒng)有效啟動運行是控制儲罐火災(zāi)的有效手段。然而，國內(nèi)儲罐發(fā)生火災(zāi)后，多依靠移動消防力量進行撲救，固定泡沫滅火及冷卻水系統(tǒng)未能成功地發(fā)揮應(yīng)有的功能。針對儲罐固定泡沫滅火系統(tǒng)檢測難點和泡沫產(chǎn)生器結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計制作了一個檢測工具，實現(xiàn)泡沫滅火系統(tǒng)性能檢測不受油罐正常運行的影響；通過選取20座儲罐，在對泡沫滅火系統(tǒng)效能實地檢測的基礎(chǔ)上，探討了消防設(shè)備設(shè)施完好性、人員操作合理性以及系統(tǒng)設(shè)計遺留方面的問題，提出了相應(yīng)的對策。

儲罐；泡沫滅火系統(tǒng)；泡沫產(chǎn)生器；供給強度

隨著我國能源需求逐步增加，石油化工行業(yè)發(fā)展迅速，大型石油儲備庫逐步在全國各地建立。截至2015年共建成8個國家石油儲備基地，總儲備庫容為2 860萬m3，其中地面庫7個，分別是舟山、鎮(zhèn)海、大連、黃島、獨山子、蘭州、天津的國家石油儲備基地；地下庫1個，即黃島國家石油儲備洞庫，建成規(guī)模300萬m3。利用上述儲備庫及部分社會庫容儲備原油2 610萬t。

據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)儲罐發(fā)生火災(zāi)后利用固定泡沫滅火系統(tǒng)撲救成功的事例很少，主要原因有：消防系統(tǒng)本身存在缺陷或損壞問題、消防系統(tǒng)被火災(zāi)現(xiàn)場破壞、人員對消防系統(tǒng)操作不熟練[1-2]。

在工程實際中，儲罐的固定泡沫滅火系統(tǒng)功能檢測無法開展，主要原因有：其一，采用無囊式泡沫壓力比例混合裝置的泡沫系統(tǒng)，無法進行泡沫噴射測試，因為測試會造成泡沫液變質(zhì)；其二，泡沫液對消防管道具有明顯的腐蝕性，泡沫混合液和沖洗過程造成大量的廢液；其三，泡沫液補給時間長，泡沫噴射測試時，短時間內(nèi)會消耗大量泡沫，給泡沫液的補給造成困難；其四，儲罐泡沫產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)造成泡沫滅火系統(tǒng)無法測試，會造成油品污染和密封玻璃損壞；其五，操作人員缺乏足夠的培訓(xùn)，沒有掌握其工作性能和原理，沒有能力開展功能測試[3]。

1 儲罐泡沫滅火系統(tǒng)

1.1 儲罐泡沫滅火系統(tǒng)的組成

泡沫滅火系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在甲、乙、丙類液體儲罐，現(xiàn)已成為甲、乙、丙類液體儲罐的必備滅火設(shè)施。儲罐泡沫滅火系統(tǒng)一般由泡沫消防水泵、泡沫液儲罐、泡沫比例混合器/裝置、泡沫產(chǎn)生裝置、控制閥門及管道等組成，如圖1所示。

圖1 固定式泡沫滅火系統(tǒng)組成示意

1.2 儲罐泡沫滅火系統(tǒng)的工作原理

儲罐發(fā)生火災(zāi)后，啟動泡沫消防水泵，將水送達(dá)泡沫比例混合裝置，通過比例混合裝置與泡沫液混合，形成一定比例的泡沫混合液，通過管網(wǎng)送達(dá)儲罐頂部泡沫產(chǎn)生器，在泡沫產(chǎn)生器中進行發(fā)泡，將形成的泡沫群送入罐內(nèi)，覆蓋儲罐油品液面，實現(xiàn)滅火[4]。固定式低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)滅火示意見圖2。

儲罐泡沫滅火系統(tǒng)的作用：一是在原油表面覆蓋一定厚度的泡沫層，使燃燒液體表面與空氣隔絕；二是泡沫堆積覆蓋在原油表面，阻隔火焰的輻射熱，阻止原油受熱揮發(fā)；三是由于形成的泡沫中94%以上是水，在蒸發(fā)的過程中吸收大量的熱，起到冷卻儲罐的作用；四是泡沫受熱產(chǎn)生水蒸氣，可以稀釋原油罐內(nèi)液體表面的空氣濃度，減少助燃物的量[5]。

2 泡沫滅火系統(tǒng)檢測現(xiàn)狀及難點

2.1 泡沫滅火系統(tǒng)檢測現(xiàn)狀

在泡沫滅火系統(tǒng)檢測方面，現(xiàn)行規(guī)范GB 50281-2006《泡沫滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》（以下簡稱GB 50281）規(guī)定：每兩年要開展一次泡沫滅火系統(tǒng)噴射試驗，但是考慮到低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)噴射泡沫試驗涉及的問題較多，又不能直接向防護區(qū)或儲罐內(nèi)噴射泡沫。為了避免拆卸有關(guān)管道和泡沫產(chǎn)生器，可結(jié)合實際情況進行試驗，GB 50281在條文釋義里面推薦了一種檢測方法，利用泡沫混合液管道上的泡沫消火栓、接上水帶、泡沫槍進行試驗。利用防護區(qū)或儲罐檢修機會，經(jīng)批準(zhǔn)可選擇某個防護區(qū)域儲罐進行試驗[6]。

通過查閱文獻和調(diào)研發(fā)現(xiàn)，也有大量文章對固定消防系統(tǒng)檢測問題進行了研究，常見的檢測方法是：在油罐附近適當(dāng)位置分別選擇一個泡沫消火栓連接泡沫槍，啟動固定消防泵組，泡沫混合液通過管道送達(dá)不同消火栓處，通過泡沫槍發(fā)泡后噴射。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，同時觀察消防系統(tǒng)壓力表顯示數(shù)據(jù)，讀取并記錄數(shù)據(jù)。

2.2 泡沫滅火系統(tǒng)檢測難點

在儲罐投用前會對儲罐配置的泡沫滅火系統(tǒng)進行一次全面測試，可是在儲罐泡沫滅火系統(tǒng)投用后，成為儲罐附屬系統(tǒng)，泡沫噴射口伸至罐內(nèi)（儲罐泡沫產(chǎn)生器位置如圖3所示），實際運行后泡沫沖擊會破壞泡沫產(chǎn)生器密封玻璃，泡沫進入儲罐后會對油品、罐壁造成污染。另外，泡沫形成后噴射至罐內(nèi)，無法看到發(fā)泡情況和堆積情況，無法判斷系統(tǒng)是否有效。

圖3 儲罐泡沫產(chǎn)生器位置示意

3 泡沫滅火系統(tǒng)檢測工具開發(fā)

為便于檢測固定頂儲罐泡沫滅火系統(tǒng)，按照泡沫產(chǎn)生器尺寸制作一種檢測工具（模型如圖4所示）。該檢測工具適用于各類型號泡沫產(chǎn)生器的檢測擋板，只需安裝在泡沫產(chǎn)生器內(nèi)部，可以解決泡沫進入儲罐污染油品的問題，同時也能夠起到保護密封玻璃的作用。因而泡沫混合液通過泡沫產(chǎn)生器發(fā)泡形成泡沫后，由于檢測工具阻擋，泡沫可以噴射到罐外，從而解決了固定頂罐泡沫滅火系統(tǒng)無法檢測的問題。

此檢測工具材質(zhì)為銅。由于儲罐頂部屬于防爆區(qū)域，檢測工具固定安裝到泡沫產(chǎn)生器內(nèi)部后，在水力的沖擊作用下，檢測工具與泡沫產(chǎn)生器內(nèi)壁會產(chǎn)生局部摩擦，另外，考慮到在系統(tǒng)功能測試期間檢測工具長時間與泡沫混合液接觸，所以銅質(zhì)工具具有防爆工具的性能，受泡沫混合液和水腐蝕影響也相對較小。

圖4 一種帶伸縮固定功能的檢測工具模型

利用上述工具的泡沫滅火系統(tǒng)檢測流程如圖5所示。

圖5 泡沫滅火系統(tǒng)檢測流程示意

與規(guī)范要求的做法以及各單位常用的檢測方法相比，GB 50281推薦利用泡沫混合液管道上的泡沫消火栓、接上水帶、泡沫槍進行試驗，本文中所用的檢測方法具有以下優(yōu)點：

（1）能夠模擬火災(zāi)情況下對泡沫滅火系統(tǒng)整體性能的測試。

（2）可以任意選擇儲罐和泡沫產(chǎn)生器進行測試，不會對儲罐正常運行造成影響。

（3）檢測工具安裝方便快捷，僅需2～3人就可以完成整個檢測過程。

（4）檢測工具制作方便，可滿足不同型號泡沫產(chǎn)生器使用。

（5）檢測工具方法可以補充完善GB 50281推薦的泡沫滅火系統(tǒng)檢測方法。

4 泡沫滅火系統(tǒng)檢測實施及問題分析

選取不同容積儲罐20座，利用檢測工具對儲罐配置的低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)進行了檢測。通過連續(xù)兩年對20座儲罐的噴射檢測（如圖6所示），從設(shè)備完好性、人員操作以及系統(tǒng)設(shè)計遺留問題等方面進行統(tǒng)計，提出了相應(yīng)的解決方法。

圖6 泡沫滅火系統(tǒng)現(xiàn)場測試

4.1 設(shè)備設(shè)施完好性方面

4.1.1 消防冷卻水噴淋圈管存在堵塞

原因分析：系統(tǒng)長時間未運行，管道內(nèi)形成銹渣，堵塞了圈管上的噴嘴，日常維護中也無法發(fā)現(xiàn)此類問題，這會導(dǎo)致罐壁表面不能夠完全冷卻。

解決措施：定期運行消防系統(tǒng)，尤其是開春入冬時節(jié)；發(fā)現(xiàn)問題后，及時進行疏通，使其處于完好備用狀態(tài)；運行完成后，及時進行放空。

4.1.2 管道軟連接處、管道與閥門連接處刺漏

原因分析：系統(tǒng)長時間未運行，由于季節(jié)交替，管道軟連接處以及管道與閥門連接處由于熱脹冷縮而出現(xiàn)松動，使系統(tǒng)運行時出現(xiàn)刺漏情況，會造成整個消防系統(tǒng)管網(wǎng)壓力不足，導(dǎo)致罐壁表面冷卻水供給強度達(dá)不到規(guī)范要求。

解決措施：定期運行消防系統(tǒng)，便于發(fā)現(xiàn)此類問題；及時進行螺栓緊固或更換，使其處于完好備用狀態(tài)。

4.1.3 閥門關(guān)閉不嚴(yán)

原因分析：系統(tǒng)長時間未運行，閥門長時間未進行開啟，加上季節(jié)交替，閥門本身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松動，導(dǎo)致內(nèi)漏，這樣也會造成整個消防系統(tǒng)管網(wǎng)壓力不足，使得罐壁表面冷卻水供給強度達(dá)不到規(guī)范要求。

解決措施：定期啟閉閥門，用潤滑劑進行維護保養(yǎng)。

4.1.4 泡沫液儲罐儲量不足

原因分析：對于泡沫液儲罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)不熟悉，皮囊式壓力泡沫比例混合裝置，由于無法準(zhǔn)確判斷泡沫儲罐內(nèi)水的容量，所以存在泡沫液量不足的問題。大部分站內(nèi)都在泡沫儲罐腔內(nèi)裝了過量的水，使得泡沫液位計顯示的為“假”液位，皮囊內(nèi)所盛裝的泡沫液并非皮囊的實際容積大小，而是小于皮囊的額定容積。

解決措施：安裝水位液位計，保證其液位與皮囊內(nèi)泡沫液位相平，此時皮囊內(nèi)泡沫液量為額定容量。

4.1.5 泡沫管道內(nèi)充滿混合液

原因分析：使用固定式消防系統(tǒng)后未對泡沫管網(wǎng)進行放空，泡沫管網(wǎng)充滿泡沫混合液。這樣會造成：一是泡沫混合液會長期腐蝕泡沫管網(wǎng)；二是泡沫混合液在管網(wǎng)內(nèi)會發(fā)生變質(zhì)，不能正常產(chǎn)生泡沫，在滅火時會將變質(zhì)的泡沫混合液注入著火罐，影響火災(zāi)撲救效果。

解決措施：固定式泡沫滅火系統(tǒng)使用完畢后，及時進行放空。

4.1.6 消防泵回流未關(guān)閉

原因分析：在每周對消防泵進行回流運轉(zhuǎn)15 min后，未及時恢復(fù)到待用狀態(tài)。

解決措施：消防泵回流運行后，及時關(guān)閉回流控制閥。

4.2 消防系統(tǒng)人員操作方面

（1）消防泵房崗位人員不清楚啟泵順序、數(shù)量。平時推演和檢查中，崗位人員只是對每臺泵進行簡單的盤根操作，但是火災(zāi)情況下，為了在規(guī)定的時間內(nèi)將泡沫和冷卻水送至罐頂，同時保證泡沫和冷卻水的供給強度滿足實際需要，需要及時有效啟泵，否則將會貽誤最佳滅火時機。

（2）罐區(qū)操作人員對著火罐、鄰近罐閥門開啟錯誤。崗位人員對應(yīng)急預(yù)案內(nèi)容不夠熟悉，不了解對于不同的儲罐發(fā)生火災(zāi)時需要開啟的閥門不同、著火罐和鄰近罐需要開啟的閥門也不同，發(fā)生火災(zāi)時缺乏應(yīng)變能力。

（3）消防泵崗位人員對泡沫比例混合器工作原理不熟悉和不會操作。例如不熟悉啟動泡沫泵等壓力升至工作壓力后，再打開泡沫液出液閥的操作方法，致使管道內(nèi)先充滿清水后出泡沫混合液，大量水注入罐內(nèi)可能造成液位升高和沸溢噴濺。

（4）沒有采取生產(chǎn)工藝措施。應(yīng)急預(yù)案中沒有考慮采取生產(chǎn)工藝措施方面的內(nèi)容，有些考慮到了但是員工在緊張狀況下未按照預(yù)案規(guī)定的內(nèi)容執(zhí)行。發(fā)生火災(zāi)后，減少可燃物也是減小火勢的有效辦法之一，所以采取關(guān)閥斷料等有效的生產(chǎn)工藝措施是必要的。

對于消防系統(tǒng)人員操作方面存在的問題，應(yīng)該從制度建設(shè)方面入手，制訂全年培訓(xùn)教育、應(yīng)急演練工作計劃，強化消防系統(tǒng)原理培訓(xùn)，假設(shè)不同情況開展演練，注重各崗位員工的應(yīng)急操作能力，做到以不變應(yīng)萬變，針對發(fā)現(xiàn)的問題完善站內(nèi)應(yīng)急預(yù)案。

4.3 消防系統(tǒng)設(shè)計過程中遺留的問題及建議

（1）固定式泡沫滅火系統(tǒng)不具備半固定系統(tǒng)功能。建議：固定式泡沫滅火系統(tǒng)應(yīng)具備半固定功能，這樣縱使整個管網(wǎng)發(fā)生問題無法使用，也可以直接通過消防車連接半固定栓口，將泡沫送至罐頂實施滅火。

（2）冷卻水圈管只設(shè)置了兩段。建議：將只有兩段的冷卻水圈管設(shè)置為四段。

（3）冷卻水管網(wǎng)未設(shè)置截斷閥。建議：冷卻水管網(wǎng)設(shè)置截斷閥，當(dāng)管網(wǎng)一處發(fā)生問題時，可以將發(fā)生問題的部分截斷，另外的部分繼續(xù)有效使用；如果未設(shè)置截斷閥，那么一處問題會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓。

（4）著火罐和冷卻水罐冷卻水供給強度不足（相鄰罐的供水強度與著火罐的供水強度一致）。實際操作中，著火罐和相鄰罐所需的不同的供水強度難以實現(xiàn)。

5 結(jié)束語

本文總結(jié)了儲罐固定泡沫滅火系統(tǒng)檢測的規(guī)范要求和目前的現(xiàn)狀，針對儲罐泡沫產(chǎn)生器噴射口伸至罐內(nèi)的特點，研制了檢測工具，實現(xiàn)泡沫滅火系統(tǒng)性能檢測不受油罐正常運行的影響。通過選取20座不同類型儲罐進行噴射檢測，發(fā)現(xiàn)在設(shè)備設(shè)施完好性、人員操作合理性以及系統(tǒng)設(shè)計中存在各類問題，通過對產(chǎn)生的問題進行分析，提出解決措施以及建議。

對油罐固定泡沫滅火系統(tǒng)的泡沫檢測，可以對固定消防系統(tǒng)的整體性能進行檢驗，及時診斷系統(tǒng)存在的問題。希望文中固定頂罐泡沫滅火系統(tǒng)檢測工具能夠給予同行業(yè)的消防工作者提供參考幫助，共同促進石油化工單位油罐的消防安全管理和技術(shù)工作。

[1]石守文.泡沫滅火系統(tǒng)的施工、驗收及維護管理[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，1998（S1）：296-327.

[2]王叢梁.油品儲罐著火爆炸原因分析與對策[J].廣東化工，2010，37（10）：211-214.

[3]劉永斌.油品儲罐火災(zāi)爆炸事故分析與防范[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2011，27（4）：1-5.

[4]GB 50183-2004，石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范[S].

[5]聶世全，王偉峰，范繼義.油庫固定消防設(shè)施存在的問題及改進措施[J].油氣儲運，2005，24（3）：55-57.

[6]聶世全.油罐泡沫滅火系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)綜合性能檢測的方法與步驟[J].石油庫與加油站，2005，14（2）：22-24.

Analysis and countermeasures on detection problems of fixed foam extinguishing system ofoiltank

ZHANG Zhengwei1，ZHANG Yanming2
1.Fire Brigade of PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Kelamayi834000，China
2.Shenyang Police Fire Brigade，Shenyang 110013，China

Oil storage capacity of large oil storage tank area is big，there is a big fire risk in the area.With the establishment of crude oil transport and storage deports at home，the number of tanks have increased rapidly.The effective operation of the oilstorage tank fixed foam and cooling water extinguishing system is the effective means to controlthe storage tank fire.However，in most domestic storage tank fire disasters，the mobile strength of attack is relied on to save the fire，and the foam and cooling water system fails to function properly.Aimed at detection difficulties of the fixed tank foam extinguishing system and the structural characteristics of foam generator，a testing tool is developed which can realize performance detection of the foam extinguishing system without influence on tank normal operation.Based on in-situ detections of the foam extinguishing systems of 20 tanks，the fire equipment integrity，personnel operation rationality and system design remaining problems are discussed，and the corresponding countermeasures are put forward.

storage tank；foam extinguishing system；foam generator；supply intensity

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.05.020

張正偉（1985-），男，甘肅臨洮人，工程師（國家注冊安全工程師），2007年畢業(yè)于西安石油大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)，2017年畢業(yè)于中國人民武裝警察部隊學(xué)院防火工程專業(yè)，工程碩士，目前主要從事油田的消防安全管理工作。Email：zzwei@petrochina.com.cn

2016-12-01；

2017-06-15