前言
石油储罐火灾的扑灭是一个非常重要的安全问题。由于石油储罐火灾次数比较少,所以很少有人对油罐灭火哂兄苯泳?椤1颈曜季褪怯Υ诵枰??嘈吹摹?BR> 本标准的目的在于向消防队员介绍扑灭各种地面储罐和可燃易燃液体常压储罐火灾的方法,其中包括应急方案和互助措施,以便能制定一个完整的油罐灭火方案。
本标准在技术内容上与美国石油学会出版物API Publ 2021《易燃、可燃液体常压储罐的内外灭火》(第3版,1991年1月)等效。
本标准删去了与标准技术内容无关的API Publ2021的特别声明。
本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E均为提示的附录。
本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。
本标准起草单位:中国石油天然气管道局、胜利石油管理局安全技术处。
本标准主要起草人 沈积仁 张勇 陈彦增 陈建设 李俊荣
在所有石油生产中使用的数以千计的储罐中,石油储罐发生火灾次数极少。
鉴于只有少量储罐火灾的记录,且很少有人对储罐灭火具有直接经验,本标准就是应此需要而编写的。
应急计划必须考虑有关的法规和条例[见第2章和附录A(提示的附录)](采用说明:原标准为:应急计划必须考虑联邦、州和当地法规和条例[见第2章和附录A(提示的附录)]。)。适当的定期培训对于有效地扑灭储罐内部及其内部及其周围火灾是非常重要的。消防保护的形式随工厂性质、规模及其复杂程度而异。一个中等规模的工厂,消防队长可以由工厂工作人员兼任,而消防队员则可由在紧急情况下能够离开工作岗位并经过训练的人员来担任,工厂的其他人员可承担灭火的辅助工作。在可能情况下,小型工厂也可依此办理,但不得不更多地依靠厂际互助和公共消防部门。大型工厂则应该设置一名专职消防队长和一名或数名专职消防设备的检查与维护,组织与领导救火训练工作,还应该进行消防检查、气体泄漏的检查以及动火作业证的签发工作。
1 范围
本标准是向有关消防人员介绍各种地上常压储罐和扑灭易燃、可燃液体储罐火灾的方法,其中包括应急计划,以便能制定一个完整的储罐灭火方案。本标准包括低闪点的易燃和可燃液体(如汽油)及高闪点的易燃和可燃液体(如润滑油和沥青)。
本标准根据石油工业在下列几个方面的经验提供切实可行的储罐灭火指南。
a)卧式和立式常压储罐的灭火预案;
b)易燃和可燃液体常压储罐内部及其周围火灾灭火战略和战术的各种预防措施和指南;
c)用于扑灭储罐内外火灾的灭火剂。
本标准不包括如下内容:
a)个人防护装备;
b)带压气体火灾;
c)非金属罐火灾。
防火技术和各种灭火设备及维护资料不在本标准范围内,而是包括在诸如NFPA11,NFPA30及API Publ2005中[见第2章和附录A(提示的附录)]。
应当指出,本标准所提供都是基本的灭火指南,因此在火灾发生时,必须根据火情灵活运用。
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2 引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
API Std 620-1996 大型焊接低压储罐的设计和建造
API Std 650-1993 焊接钢制石油储罐
API Publ2005-1993 加油站安全
NFPA 11-1994 低膨胀型泡沫灭火系统1)
1)《美国国家防火协会(NFPA)安全防火标准选编》(上、下册)已由山东泰山出版社于1997年11月出版。
NFPA 12A-1992 哈龙1301灭火器
NFPA 17-1994 干粉灭火系统
NFPA 30-1993 易燃和可燃液体规范
注:源于石油设施防火方面更详细的资料来源见附录A(提示的附录)。
3 定义
3.1水成膜泡沫灭火剂 apueous-film-forming foam (AFFF)concentrates
主要由氟化表面活性剂加泡沫稳定剂组成,通常根据灭火剂类型,按体积稀释成3%或6%的水溶液。所形成的泡沫起一种隔绝空气或氧气的隔离层作用,并在燃烧液体表面形成一层水成膜,因而能够抑制燃烧液体的蒸发。
3.2火灾等级 class of a fire
取决于引起火灾的燃料。A类火灾是指诸如木材、布、纸张和橡胶等普通可燃物的火灾。B类火灾是指易燃或可燃液体和气体火灾。
3.3(火灾)控制 control
就是将火强度降低大约90%左右。
3.4成膜氟蛋白泡沫灭火剂 film-forming fluoroprotein (FFFP) concentrates
由蛋白和成膜表面活性剂组合而成。所形成的泡沫起一种隔绝空气或氧气的隔离层作用。并在燃烧表面形成层水成膜,因而能够抑制燃烧液体的蒸发。根据泡沫浓缩液类型,按体积稀释成3%或6%的水溶液。
3.5氟蛋白泡沫灭火剂 fluoroprotein (FP) foam concentrate
是一种蛋白中加入合成氟化表面活性剂的泡沫浓缩液,除可以在液体表面上形成隔绝空气的泡沫覆盖层以外,还可以在液体表面上沉淀出薄膜而防止液体进一步蒸发。浓缩液按照其类型用水稀释成体积比为3%或6%的溶液。
3.6泡沫供给强度 foam application rate
是在单位时间内单位面积上所供给泡沫量的一个计量单位,以单位时间(分)内单位面积(平方米或平方英尺)上的泡沫量(升或加仑)进行计算,单位为:L(min•m2)或gal/(min•ft2)。
3.7泡沫发泡倍数 foam expansion value
是指最终的泡沫体积与未加入空气前的原始泡沫溶液体积之比,也是上泡沫比重的倒数值。
3.8泡沫质量 foam quality
是指泡沫物理特性的一个量度,这些特征包括25%的泡沫析液时间、发泡倍数和抗烧损性。
3.9最低施放量 minimum application rate
是指足以扑灭火灾,并且有令人满意的稳定性和抗烧损性(见NFPA 11)的灭火剂供给强度。
3.10极性溶剂 polar solvent
是可部分或全部溶于水的易燃液体。醇 、酮和醚是常见的有机极性溶剂。
3.11蛋白泡沫灭火剂 protein foam concentrates
主要由蛋白水解物组成,并添加了稳定剂和阻蚀剂,用以降低凝固点,防止设备和容器遭到腐蚀,防止细菌对于泡沫的分解作用,并调节粘度,以保证在紧急情况下避免立即投入使用。该类浓缩液可根据其类型用水稀释成3%或6%的溶液。
3.12液下喷射 subsurface in jection
是一种用于扑灭烃类储罐火灾的方法,是将泡沫从储罐内燃烧液面以下的某一点注入,使泡沫升至液面而覆盖燃烧物蒸气。
3.13液面上施放 topsice application
是指将泡沫施放在燃烧液面上的方法。
3.14 25%析液时间 twenty-five-percent drain time
是指排出泡沫中所含液体的25%所需要的时间。
3.15 Ⅰ型排放口 Type Ⅰ discharge outlet
是一种将泡沫输送到燃烧液面上而不使泡沫淹没或使液面搅动的装置,如泡沫槽。
3.16 Ⅱ排放口 Type Ⅱ discharge outlet
是一种将泡沫输送到燃烧液面上,泡沫部分淹没并在有限的范围内使液面搅动的装置,如泡沫室。
3.17 Ⅲ排放口 Type Ⅲ discharge outlet
是一输送泡沫使其直接落到燃烧液面上,并使液面全面搅动的装置,如泡沫喷嘴。
4 灭火剂
4.1 概述
本章对用于储罐周围地面火灾、易燃可燃液体储罐内部火灾的灭火剂作了介绍。在扑救液体火灾时,应该使用专门的灭火剂和设备,并由合格的消防人员使用。
4.2 水
水作为灭火剂使用范围较广,它可起到冷却、闷熄、乳化、稀释和置换作用。水具有从任何物质吸收热量的能力。通常它是大量存在的。它能够冷却火焰中的设备、构筑物以及罐壁,以防止或减少设备顺受热而损坏和容器中所储物质因过热而引起的过压。当水以喷雾状或射流形式使用时,它能起到有效的冷却作用。当燃烧表面冷却到其闪点(燃烧表面不再继续释也蒸气)以下就能起到闷熄作用。当水以适当的喷射形式施放时,水可以扑灭小规模闪点为38℃(100℉)液态烃的火灾。
如果将水轻轻地喷射到正在燃烧的闪点大于93℃(200℉)的粘性液体,能够在液体表面上产生一层泡沫,可起到泡沫灭火剂作用而将火闷熄。有过使用这种方法将小直径热沥青储罐火灾扑灭的实例。
在某些情况下,溶于水的易燃性液体可以通过稀释的办法予以扑灭。灭火所需要的稀释程度因燃烧液体而异,例如75%的水和25%的乙醇溶液就不能继续保持燃烧。在储罐火灾中,要达到足够的稀释程度可能是不切实际的。
水经常作为置换介质在漏油的烃类管道上使用,或用来把储罐中液态烃漂浮在漏孔以上位置,不让内储物再漏出孔外。为防止回流到灭火系统中,应该使用单向阀。在其打开之前,水的压力必须大于液体的压力。但是水不能用于置换漏油管道中的低温石油液化气或液化天然气,因为这些内储物温度低于0℃(32℉)。在这种低温下,水会冻结,并可能引起管子断裂,从而使事故更加严重。
水喷射特别适合于驱散漏出来的气体和蒸气。也能用于保护消防员免遭辐射热或火焰接触。
不是产生泡沫灭火剂(在大型易燃和可燃液体火灾中使用最广)的主要成分。
水可以有效地控制但不能扑灭低闪点液体燃料火灾。
4.3 泡沫灭火剂
4.3.1概述
消防所用泡沫灭火剂是指气泡的聚集体,它会漂浮在易燃液体表面。这种泡沫灭火齐通常用充有空气的水和少量的泡沫浓缩液制成。主要用于在燃烧液面上产生一层漂浮的粘聚性泡沫使液面冷却和使火决熄,并避免在燃烧表面上形成蒸气和空气的可燃性混合物,以防止复燃。泡沫灭火齐特别适用于平面易燃性液体火灾,例如在漏油和储罐火灾中泡沫能够在其表面上形成隔离蒸气的密封层以达到灭火的目的。
要获得优质的泡沫覆盖层必须保证水的质量。水可以是硬水或软水,也可以是淡水或盐水、但必须保证其质量不会对泡沫的生成或稳定性产生不良的影响。阻蚀剂、脱乳剂或其他任何添加剂必须在使用前征求泡沫灭火剂供应商的意见。撇油池或分离器中的循环水通常不能采用,因为其中微量的油分可能会影响泡沫覆盖层的质量。
对于有着火液体向外喷射和从上面往下落的火灾(例如已破坏的储罐或管线),泡沫灭火剂只对平面上的火灾有效。对于三维火灾,可先用泡沫封闭平面火灾,然后用干粉或哈龙1211扑灭从上面往下落的燃烧液体或切断燃烧液体的来源,以达到灭火的目的。闪点在60℃(140℉)以上可燃液体的三维或有燃料从上面往下落的火灾,通常可在平面火灾扑灭后,用水或泡沫喷射予以扑灭。
为了彻底扑灭储罐火灾和液体火灾,连续施放泡沫是很关键的。在规定的最短时间内,除非不断以要求的供给强度谢谢泡沫,否则这一类火灾是不会扑灭的,泡沫层一旦形成,必须使之保持液面上,直到形成一个密封的粘聚性泡沫层。为保证人员安全和灭火效果,泡沫层应保持完整。
当泡沫用消防水炮越罐壁边缘施放时,由于风向和向上热气流的影响会带走一些泡沫,因此应当按NFPA11所述,其实际供给强度必须大于规定的供给强度,以填补损失量。
泡沫灭火剂不适用于易燃气体火灾;也不适用于扑灭含有大量石油液化气的液体火灾,或任何其蒸气压大于大气压力[在海平面上 为101kPa(14.7lb/in2)]的液体火灾。因为易燃气体会从液面蒸发并穿透泡沫覆盖层,使火在泡沫覆盖层的上部继续燃烧。
泡沫灭火剂是将常压空气呈涡旋状地混合到泡沫溶液(水和泡沫浓缩液)中制成的,这种涡旋作用可通过引射作用钭空气混合到泡沫溶液中而产生,如在泡沫发生器中一样。
大多数泡沫灭火剂可以调配成体积比为3%或6%的溶液出售,前者较后者常用,因为它使用效率高,便于储存和运输。调配泡沫的设备必须与所用泡沫浓缩液相适。
除非不同类型的或由不同厂家生产的泡沫灭火剂是完全相容的,否则不应该混合使用,有关其要求和局限性参见NFPA11。
4.3.2 蛋白泡沫灭火剂
这种泡沫灭火剂自1935后使用以来,广泛用于石油喷射火灾和储罐火灾。主要由水解蛋白组成,并添加了稳定剂和阻蚀剂,以降低凝固点,防止设备和容器遭到腐蚀,防止细菌对于泡沫的分解作用,并调节粘度,以保证在紧急情况下能够立即投入使用。
4.3.3氟蛋白泡沫灭火剂(FP)
氟蛋白泡沫灭火剂与蛋白泡沫灭火剂极其相似,只是加入合成氟化表面活性剂。它们能够在液体表面上形成隔绝空气的泡沫覆盖层,也能在液体表面上沉淀出薄膜而防止液体燃料进一步蒸发。氟蛋白泡沫灭火剂自1965年开始使用以来,提高了蛋白泡沫灭火剂的灭火能力。这种灭火剂通常与通用的干粉灭火剂是相容的,可以同时使用,但应当经过制造厂家予以证实或通过试验予以确认。与蛋白泡沫灭火剂比较,当这种泡沫灭火剂浸没于正在燃烧的液体中时不会夹带液体,因而对于施放方法要求不高,所以适合于从液下向装有非极性液态烃的储罐内注射,或使用泡沫炮和泡沫枪越过罐壁边缘向罐内喷射。对于石油燃料,蛋白泡沫灭火剂和氟蛋白泡沫灭火剂的稳定性和抗复燃性都比其他类型的泡沫灭火剂高,有关要求和局限性见NFPA11。
4.3.4水成膜泡沫灭火剂(AFFFs)
水成膜泡沫灭火剂由合成氟表面活性剂、烃表面活性剂、溶剂和水组成。其作用是能够在燃烧液面上形成一个隔绝空气的隔离层,并在液体表面上形成一层水成膜,因而能够抑制大多数石油液体燃料的蒸发。泡沫覆盖层应当施放到足够厚,以达到抑制蒸气散发扑灭火灾的作用。应当监视易燃混合物,如果未能做到继续补充泡沫使之形成看得见的泡沫覆盖层,则膜可能存在也可能不存在。因此,仅仅是膜并不能认为是已产生了坚固的蒸气密封层。水成膜泡沫灭火剂通常可以用适合于蛋白泡沫发生器的装置予以发泡,但是未经制造厂的同意和在未对全部设备(包括泡沫罐)彻底清洗前不得随便把蛋白泡沫发生设备改装成水成膜泡沫发生设备。
由于用水成膜泡沫灭火剂浓缩液生成的泡沫灭火剂与干粉灭火剂是完全相容的,因而适于与干粉合用。而蛋白和氟蛋白泡沫灭火剂可能与水成膜泡沫灭火剂互不相容,因而不能按比例混合在一起使用。但是这些泡沫灭火剂浓缩液单独地产生的泡沫则是相容的,可以依次地或同时使用,有1%-6%浓度的水成膜泡沫灭火剂在市场上出售。
水成膜泡沫灭火剂的排放速度较其他泡沫快,而且流动性更强,因此能迅速闷熄并扑灭火灾,通过固定式,半固定式或移动式喷射装置在储罐顶侧施放这种泡沫是一种典型的战略。有些水成膜泡沫灭火剂也适合于在普通烃类储罐中采用液下喷射方式,有关要求及局限性参见NFPA11。
4.3.5 抗溶泡沫灭火剂
有的液体能溶于水或对蛋白泡沫灭火剂,氟蛋白泡沫灭火剂、水成膜泡沫灭火剂产生化学破坏,对这种液体火灾必须使用特种泡沫灭火剂,它能够在燃烧液体表面和泡沫层之间形成一个不溶解层,通常称抗溶型或极性溶剂泡沫,其化学组成,比例分配方法,有效浓度范围和其他操作参数变化很大。对于极性溶剂通常只有6%的泡沫浓缩液可供使用,但如经批准也可以在内储物上使用3%的泡沫浓缩液。其中有些泡沫浓缩液能在内储物上产生水成膜泡沫灭火阊。使用这种灭火剂的系统需要特殊设计,不同的抗溶泡沫灭火剂不应该混合使用,与其他类型的泡沫灭火剂也不能混合使用,除非事先已证明它们是相容的。这些灭火剂只能从顶部施放在能溶于水的液体,不适用于液下喷射。有关要求和局限性见NFPA11。
4.3.6 成膜氟蛋白泡沫灭火剂(FFFP)
这种成膜氟蛋白泡沫灭火剂综合了水成膜泡沫灭火剂和氟蛋白泡沫灭火剂的特性,由蛋白和成膜表面活性剂组成,它的作用是在燃烧液面上形成一个能够隔绝空气的隔离层。并在液体表面上形成一相水成膜,因而能够抑制燃烧液体的蒸发。与一般的氟蛋白泡沫灭火剂相同,它浸没于正在燃烧的液体中不会夹带液体,,因而对于施放方法要求不高,适合于液下向罐内注射,或用泡沫炮越过罐的边缘向罐内注射。向溢油火灾施放时,其方法与水成膜泡沫灭火剂的施放方法相似。
成膜氟蛋白泡沫灭火剂泡沫浓缩液产生的泡沫与干粉相容。有体积比3%和6%的两种泡沫液可供使用。
成膜氟蛋白泡沫灭火剂泡沫浓缩液是作为普通烃类、水混性液体的有效灭火剂而研制的。这种灭火剂中含有与极性溶剂进行化学反应的组分,难免形成塑料状薄膜。它可以用普通的泡沫装置进行发泡。但是应当指出,水溶性液体所需要的泡沫液浓度较高,所需要的供给强度也较高。
4.3.7 化学泡沫灭火剂
这种泡沫灭火剂由含碱性盐和酸性盐的两种粉末经化学反应而成,与其他泡沫灭火剂比较,由于在运输、储存、安装和设备维护等方面存在缺点较多等原因,使用较少。
4.4 干粉
4.4.1 概述
对于易燃性液体火灾的扑救,干粉具有很好的效果。只要干粉覆盖了火灾表面,并不间断地施放,就可迅速地扑灭火灾。微细的干粉所起的作用是中断连锁反应而抑制火焰本身的氧化过程。如果燃烧液体再次暴露于着火源,用干粉不能保证其不复燃。其他有关资料参见NFPA17。
当浮顶罐密封处于大面积着火时,可以用干粉与其他泡沫灭火剂混合使用来扑灭。干粉对于有燃料液体喷射或溅落的小规模漏油火灾也有效,如果有余烬或热表面有复燃危险时,应当熄灭着火源;或用水对这些着火源进行冷却,并用泡沫予以覆盖;或在扑救火灾前将燃料来源截断。
有几种含有添加剂的干粉使之具有自由流动性和憎水性。
4.4.2 普通碳酸氢钠
通常称作“普通”干粉。这种灭火剂与蛋白泡沫灭火剂不相容,因为其中硬脂酸金属添加剂是阻沫剂而使蛋白泡沫破坏,这种灭火剂不能与蛋白泡沫灭火剂同时使用,也不能在蛋白泡沫灭火剂使用之前、之间或之后使用。
4.4.3 与泡沫相容的碳酸氢钠
经过用硅酮聚合物处理之后的碳酸氢钠则与泡沫灭火剂是相容的,适合与泡沫灭火课同时使用。如果打算随后使用泡沫灭火剂时,只能使用与泡沫相溶的干粉。
4.4.4 碳酸氢钾(紫钾盐)
通常市售碳酸氢钾与泡沫灭火剂相容。对于B类火灾,与碳酸氢钠比较,具有较高的灭火能力(见4.4.2和4.4.3)。它可能与蛋白泡沫灭火剂相容,这取决于制造工艺。
4.4.5 氯化钾
氯化钾与泡沫灭火剂相容,其灭火能力与碳酸氢钾相当(见4.4.4),它与所有类型泡沫灭火剂相容,但对于金属(例如钢和铝)具有腐蚀性,在美国很少使用。
4.4.6 磷酸一胺
磷酸一胺(或磷酸一胺与酸氢二胺的混合物)是一种多用途干粉,也是唯一对A类可燃物火灾以及B类易燃液体和气体火灾有效的干粉。对于B类火灾,较之碳酸氢钠更为有效,但与碳酸氢钾干粉比较,则效果较差。它可能与蛋白泡沫灭火剂相容,这取决于制造工艺。
4.4.7 氨基甲酸钾
由碳酸氢钾与尿素反应而生成,与泡沫灭火剂完全相容,对于易燃液体或气体火灾的扑救效果比碳酸氢钾要好。
4.4.8 硫酸钾
与泡沫灭火剂相容。对于易燃液体和气体火灾的扑救,其效果与碳酸氢钠大致相同。
4.5 水成膜泡沫灭火剂与干粉同时使用
现在已研制装备有双消防水带的卷筒和装备有双喷嘴的转动架,可由一名消防队员同时或交替施放水成膜泡沫灭火剂和干粉。通常主要由水成膜 泡沫灭火剂和碳酸氢钾构成,但也使用多用途干粉和带润湿剂的水。水成膜泡沫灭火剂浓缩液通常用水预混合成溶液,象干粉那样储存在用氮气充压的容器内供随时使用。混合灭火剂容器尺寸不等,预混合水成膜溶液容器容量为189-757L(50-200gal),干粉容器容量为227-1361kg(500-3000 lb)。这种容器结构设计能有效地保证扑灭三维带压火灾或漏油喷油火灾。当灭火队员使用干粉迅速地将火灾熄灭时,施放水成膜澄清灭火剂能够防止火灾再次闪燃。
4.6 卤代烷
其商品名通常称为哈龙(Halon),是完全卤化了的甲烷或乙烷的衍生物,无色、无臭、不导电。其灭火原理与干粉相似,是通过化学抑制作用来完成的,使用它能够迅速扑灭B类火灾,因为它能够中断链锁反应而抑制火焰中的氧化过程。也能够迅速地扑灭A类可燃物的非深层火灾。这种灭火剂对扑灭易燃液体或气体火灾特别有效。对于要求使用洁净灭火剂的C类火灾也有效。
目前有三种卤代烷灭火剂:
a)哈龙1301(一溴三氟甲烷);
b)哈龙1211(一溴一氯二氟甲烷);
c)哈龙2402(二溴四氟乙烷),由于其毒性较大,使用受到限制;
4.6.1 哈龙1301
这种灭火剂的沸点为-58℃(-72℉),在排放期间靠近喷嘴处蒸发。它主要用于全淹没喷射系统,用氮气充压至2482kPa(360lb/in2)或4137kPa(600lb/in2)。储存测试在-29-54℃(-20-130℉)。全淹没喷射系统可用于灭火,或在一人需保护的密闭区域内形成惰性气体空间(参见NFPA 12A)。
4.6.2 哈龙1211
这种灭火剂的沸点为-3.3℃(26℉),它能迅速地燃烧表面。哈龙1211通常用于要求使用洁净灭火剂的手持式灭火器中,有些公司为了扑灭浮顶储罐边缘火灾,而安装的自动灭火系统所使用的就是哈龙1211,但是这些系统可能会出现复习燃(在实际火灾中已出现过复燃),而且要在要求的时间内保持要求的浓度也是困难的。
4.6.3 哈龙2402
这种灭火剂的沸点为47.2℃(117℉),在常温下以液体状态排出和散布。由于其沸点较高,提出设备在重新装填时不需要特殊的转输设备。除了用于特殊的防爆系统外,使用不多。由于毒性较大,不适合适用淹没方式在有人区域使用。
5 储罐内外灭火操作
5.1 概述
储罐火灾情况复杂,扑灭储罐火灾需要灭火设备和材料进行计划并合理组织。储罐群火灾和大直径[大于45m(150ft)]的储罐火灾要求做好后勤保障和协调工作。灭火指挥员必须指挥好自己的人员,并协调好厂际互助的消防人员、工厂装置的操作人员及其他人员的消防活动。
大规模火灾在灭火前需要几个小时的应急准备。
经验表明,安全成功地扑灭储罐火灾需要有正确的应急计划[见附录B(提示的附录)]。应制定出一个可行并安全的战略和实施战术,并监控灭火过程。如果应急计划没有达到预想结果。应随之改变。
5.2 战备
战略就是制定计划。总的战略性计划包括下列内容:
a)目的-需要实现的目标和预期的结果;
b)资源-实现预定目标所需要的项目;
c)组织-对实施该计划人员的分工;
d)战略和战术-编制行动计划,联系方案和结果;
e)反馈-对该计划的进度和任何需要改进地方的执行情况进行评估。
总的说来,作为储罐区应急计划的一部分,储罐防火战略应预先制定。
5.3 对火灾的评估
火情估计是收集和紧急情况有关的资料的动态过程。
当收到火警之后灭火指挥人员开始灭火活动的第一步就是评估火灾的规模,迅速确定灭火作战计划和灭火战术。一些需要考虑的问题和考虑的次序如下所述:
a)救护-伤员的紧急救护。
b)曝火-火势查处蔓延的可能性,包括下列内容:
1)储罐和防火堤阀门的状态;
2)地面排液。
c)生命危险-撤离工作人员和附近居民的潜在需要。
d)火情-所涉及的储罐类型及其特点。包括:
1)设施平面布置的有关数据;
2)储罐的类型:开口式浮顶、内浮顶或锥顶;
3)罐顶是否有弱焊缝;
4)储罐的尺寸和直径;
5)罐顶排水阀的位置和状态;
6)罐顶密封的数量和类型。
e)火灾的类型,包括:
1)密封处火灾;
2)全方位火灾;
3)溢油(喷溅)火灾;
4)混合(储罐和防火堤内)火灾;
5)多罐群火灾;
6)呼吸阀火灾;
7)裂缝火灾;
8)管子连接处火灾。
f)储罐内储物的特性,包括:
1)内储物名称;
2)胡无水沸溢的可能性;
3)罐底内内储物的体积;
4)罐底垫水层的深度;
5)罐内内储物的沸点;
6)罐内内储物的毒性。
g)罐顶、罐壁、管路和固定灭火系统的状况。
h)如果灭火较困难,用泵输出常压罐内储物的可能性。
i)用于冷却暴露于火焰中的金属部分冷却水的需要量。
j)灭火人员所采取的紧急措施,包括下列内容:
1)切断燃料;
2)开始转移内储物;
3)由于内储物搅拌器对泡沫覆盖层的形成有影响,应将其关闭;
4)停止用泵向罐内输入内储物。
k) 消防能力,包括下列内容:
1)经过专门培训的工作人员的数量;
2)可供使用的泡沫量;
3)可供使用的水(包括水量和压力);
4)比例混合设备;
5)车辆进出通道。
l)天气条件。
5.4 对所有储罐火灾均适用的战略和战术
5.4.1 概述
战略就是制定计划,战术是实现目标的实际行动。基本上有三战略用于储罐灭火。每一战略采用不同的战术和不同的行动及不同的次序,以便安全地扑灭火灾而不导致人员伤亡。理想情况是,储罐和内储物的损害最小,或这两方面的损失可以经济地予以减少。当火灾扑灭之后,消防人员应将灭火结果与战略计划相比较。用于该目的的一人有用工具为事故数据表,交在附录C(提示的附录)中讨论。
用于储罐灭火的战术应完全地实施战略计划。例如,正确使用人力和设备、关闭泵、与其他部门(操作人员、厂际灭火互助人员、政府管制部门和其他团体)的协调,以及控制火势的行动计划都属于战术范围。
通过战术计划实现战略的火灾指挥员,应对火灾特性、火灾的控制和灭火技术、危险性分析和防止火灾损失等在全面的了解。
保守战略 当扑灭火灾的可能性很小,并由于水沸溢或其他原因而需人员撤离时,应采用保守战略。
防御战略 当扑灭火灾的可能性很小,但是该区域无需撤离时,需采用防御战略。消防人员应留在现场,并采取一定措施使火灾仅限制在罐内,并尽量减小火灾影响范围。但如果能得到更多的人员和设备,也可能转变为进攻战略。
进攻战略 当有充足的泡沫、设备和人力,有较大的可能性扑灭火灾时,应采用进攻战略。
5.4.2 保守战术
如果灭火时可能危及人员的安全时,应考虑保守战术,下面是一些使用保守战术的情况:
a)没有足够人员和材料(泡沫和水)以全面、安全地扑灭火灾;
b)不能满足所有要求的供给强度和供给时间;
c)有即将发生水沸溢、罐体开裂、或其他危及生命的危险,人员需立即 从该区域撤离。
5.4.3 防御战术
当灭火行动不能对火灾结果产生迅速和可靠作用时,应考虑采用防御战术。当使用这些战术时应考虑使用的因素如下:
a)所有防火堤和罐顶排液阀的状态。这些阀门应为关闭状态,以便将火情控制在局部。
b)火焰迫近和热量传到储罐附近。在这种情况下应立即采取行动以防火灾蔓延至其他储罐,应考虑使用保护性冷却水源,使用泡沫灭火剂,并将内储物转输安全的储罐。
c)内储物特性,、内储物液位和垫水层的液面高度。这些数据应立即取到。应对储罐破裂或其他罐发生火灾,人员需疏散到离事故地点600m(200ft)以外地带。
d)内储物转输阀或隔离阀的状况。
e)厂际互助,应考虑多方面互助,并应通知适当的机构(市政工程管理和政府管制部门)。
f)是否可有现有的人力、物力对火灾进行控制而不危及生命和财产。可采取一些措施使火势受到控制,同时使损失减至最小(例如,可采取一些如曝火保护等的临时措施,同时等候外来援助。当援助人员及设备到达时,即开始实施积极的进攻战术)。
g)事故的范围不能说明主动战术是否会带来危险。在获得其他援助之前,防火行为应集中在防止进一步的损失和抢救财产方面。
h)采取基本损失控制方针,并判断任其有控制地燃烧(在这种情况下,暴露物受保护并且损失被减小)是否可行。
防御性战术的例子包括以下内容:
a)保护固定防火系统的完整性。固定防火系统包括:泡沫管线和泡沫发生器,喷淋设备和消防截止阀。在采取灭火措施或控制火灾之前先进行冷却。
b)按下列次序立即冷却受火焰冲击的储罐:
1)暴露的压力罐。对暴露在火焰和辐射热的液面区域进行冷却,以保持结构的完整性并降低储罐的内压。对于火焰冲击部位应当尽可能地进行冷却,以防液体蒸发、蒸气爆炸而导致储罐破裂。在文件记录沸液蒸气爆炸会在10min内发生。对有火灾直接冲击下的容器(可能产生火焰)泄压装置进行冷却。
2)暴露的常压储罐,用冷却罐顶和液面以上的罐壁的方法进行保护。尽量保持储罐的完整性以防止内储物的损失。火势的大小直接与内储物的表面积成正比。另一方法是首先冷却液面以上的火焰迫近区域(液体能吸热)。应急计划应该包括计算所需的水量。
3)暴露的内储物管道阀门和法兰。带螺栓的法兰和维修夹套上的螺栓暴露于迫近火焰或高热负荷时会变长。暴露于高温下的垫圈经常破裂,这可导致额外的燃料泄漏。冷却这些区域需要与灭火行动协调。由于内储物管道阀门可能需要在灭火过程中操作(开或关),所以从开始即应对其进行保护。这在打算用内储物管道泵输出内储物或进行液下喷射灭火剂时显得尤其重要。
4)暴露的内储物管路。如果内储物管道被堵塞,当其暴露于迫近的火焰或高热负荷时可能发生破裂。如果可能,保持管道通畅以带走热量并减小破裂的危险。
c)采用适当的战术处理辐射热。无直接火焰冲击的暴露物受辐射热并不像消防部门过去想象的那样危急。一条经验是以确定上述储罐工结构的热负荷量。由于水墙和水幕浪费水并且其效果不可靠,所以不宜使用。为了减少辐射热,必须将水直接施放到需要保护的表面。通常辐射热不是最优先要考虑的。主要用一或两个水枪前后摆动就足以起到保护作作用。
5.4.4 进攻战术
在下列情况下应考虑采用进攻战略和战术:
a)当有生命危险时-如果冒险抢救而有可能成功时,则应采取救援行动。
b)有足够的人力和物力立即投入使用,又能免安全彻底地灭火时,可采进攻战术。
如果现场能及时提供足够的人力和物力,一般 采取进攻战术,包括扑灭火焰、切断燃料源以及其他旨在彻底扑灭火灾的活动。消防人员必须熟悉所用的设备、灭火剂及使用方法。为了扑灭火灾,必须由经过培训的人员在规定的时间内以认可的供给强度进行有效施放。
对储罐火灾计划采用进攻战术时,应考虑以下因素:
a)有足够的泡沫灭火剂和设备,以便以适当的供给强度施放泡沫。所施放的泡沫灭火剂绝不应低于所推荐的供给强度,因为这样起不到灭火作用,只能浪费泡沫灭火剂。
b)天气条件必须有利于灭火(风和雨会破坏泡沫覆盖层并限制消防灭火剂)。
c)应采用扫射的方式将冷却水最大限度地施放在整个暴露区域上。
d)当将泡沫灭火剂施放到高热燃烧流体(如原油火灾)上时要想到油会沸溢,并应有所准备见附录D(提示的附录)。
e)当防火堤内和储罐都着火时,通常在设法扑灭储罐火之前先扑灭防火堤内的火。
f)当多个罐着火时,应先扑灭最易扑灭的火(如最小的)或对生命财产造成最大危害的火
(如可能的沸液蒸发爆炸或水沸溢)。
g)在施放灭火剂期间,应对该灭火操作的有效性进行判断,如果需要应进行改变。
h)在施放灭火剂以后经历一段时间,要进行检查,以确认火势是否有明显的减弱或烟雾颜色是否改变;如果未有变化,有必要重新考虑该战术。如果采用NFPA11中规定的供给强度和时间,改变应在20-30min内发生。
i)如果目标是灭火,应当考虑如何扑灭已遭到破坏的充满挥发性液体的储罐。通常在储罐被抢救成功之前,必须定时补充泡沫层。热金属会使泡沫层迅速破坏,挥发出的油蒸气形成潜在的火源。火场指挥员应意识到所需的泡沫数量,火情是否得到监督和控制以防储罐内内储物重新点燃?
j)当扑灭储罐密封处的火灾时,应格外注意不要在罐顶上施放过多的泡沫灭火剂和水,以免罐顶发生下沉。对于这类火灾,手提式泡沫枪是最好的施放泡沫的方法。对此应避免滥用消防水炮。表面积小的火灾比表面积大的火灾更易扑灭。
警告:消防人员在进入有溢出燃料的区域时,必须对燃烧危险性特别注意。如果泡沫覆盖层已毁坏,复燃可能伤及溢出区域内的人员。消防人员不应走入被 泡沫层覆盖的燃料区。
对于大多数的储罐灭火,经证明编制流程图并不成功。对于大多数事故,有几种战术都能进行安全有效的灭火。如果只采用一种战术,由于错误和疏忽可使灭火操作复杂化,并增加生命财产损失的危险。
5.5 保护邻近储罐
根据罐间距和风向情况,除非火焰与临近储罐接触或辐射热把临近储罐的油漆烤焦,否则直接冷却邻近的储罐是不必要的。
如果对于尚未处于火焰直接作用下的储罐罐壁的温度和吸收热量情况不清楚时,应频繁地从远处施放水流进行检查,以确认是否产生蒸汽,则应施放冷却水,直到不再产生蒸汽。如果储罐需要用水冷却,最好是将水流以扇形展开形式施放到储罐侧面和罐顶(但浮顶储罐罐顶不能施放水)。
尽管辐射热并未严重损坏液面以下罐壁部分,但有两点需要提防,它可能需要对着火罐邻近的储罐进行冷却:
a)内装可燃液体的储罐罐壁吸收热量后可使储罐气相空间处在易燃范围之内。
b)罐壁的热可使内装低闪点储物产生易燃蒸气相空间压力上升,导致储罐着火或破裂。按API Std650设计的罐顶-罐壁的弱焊缝结构能够在紧急时间向外排气、同样,浮顶储罐的蒸气会在密封处向外漏出。在储罐灭火活动中有一个常见的错误做法是对暴露物使用水过多,这样做不但浪费了水量和水的压力,而且使罐区排水系统负担过量,导致灭火困难。也会使空储罐和储油较少的储罐被水浮起。关于这些,在应急计划中应予以充分考虑,以免用水过多。在同时施放冷却水和泡沫灭火剂时必须谨慎以确保冷却水不损坏泡沫覆盖层。有许多由于用水不当而毁坏或冲走泡沫覆盖层并阻碍灭火作业的例子。这不仅延长了救火时间,而且浪费了泡沫灭火剂。
5.6 储罐呼吸阀的火灾
5.6.1 带有黑色烟的桔黄色火焰
储罐呼吸阀的火焰如果是桔黄色并冒黑烟,则表明燃料蒸气或空气混合物超出其燃烧极限或爆炸极限之外。这种类型火灾很容易用干粉予以扑灭。
5.6.2 猛烈的蓝红色无烟的火焰
如果储罐呼吸阀火灾量猛烈的蓝红色且几乎无烟的火焰,则表明蒸气、空气混合物是燃烧必或爆炸性的。只要储罐继续向外排气,火焰就不会从低压侧通过压力真空阀进入高压侧。但是如果用干粉灭火,则必须快速进行,以免压力真空阀受热遭到破坏后向罐内回火。如果其他方法证明无效,则这类火灾应采取下列方法之一进行处理。
a)当压力真空阀是关闭的,储罐中压力降低会使火灾熄灭。因此如果储罐暴露在火焰之中,可以在罐顶和罐壁上施放准却水,以达到降低压力的目的。如果往储罐中输送会产生过压,则可通过往外输出或倒罐以降低压力。
b)罐内的燃料蒸气体可使之保持正压。如果这时从火焰的颜色看出蒸气体浓度很大(参见5.6.1),则可用干粉予以扑灭。
5.7 储罐周围地面火灾的灭火
储罐周围发生地面火灾时,应迅速地向暴露在火焰中的储罐施放冷却水,然后再考虑用隔离其燃烧液体来源的办法予以扑灭。隔离的方法有:
a)关闭有关阀门,必要时需要用水流保护关闭阀门的消防队员。
b)用水置换足够量的内储物,使漏泄出来的是水而不再是内储物。如果采用这个方法,水的压力应大于管道或储罐中的压力,并注意不要在储罐中充入过量的水。
防火堤上的排液阀、罐顶排放阀和垫水层排放阀是隔离燃料的重要方法。所以应最先控制这类阀门。
如果储存高闪点的储罐暴露在地面火灾中,消防人员必须注意在罐内产生的易燃混合物有可能被受热的罐壁点燃。
尽管因燃料气或液化石油气的泄漏而发生的火灾有可能扑灭,也只是在其燃烧气体的来源被切断的情况下才有可能。漏气虽有可能被风吹散,但这种可能性极小。如果发生漏气的火灾已扑灭,但未能及时切断漏气来源,则漏气仍然很危险。
如果液体内信物的小型地面火灾没有重新点燃的可能性,消防队员不必赶往积有溢油的地面,可用干粉灭火器予以扑灭。在有些情况下可以用水把内储物冲到易于扑灭或控制的地带。如果火源没有被消除则有可能复燃。
警告:在液体溢出区域,如果蒸气点燃后,救火人员可能被困在中间,所以消防人员千万不要进入液体溢出区。
扑灭大型地面火灾的常规战略是使用泡沫灭火剂。
闪点高于38℃(100℉)或特别量其温度高于当地水温的液体火灾,可以用水喷雾予以扑灭。这是因为火焰的辐射热会加热流体表面使水蒸发,水雾的蒸发会吸收来自火焰的热量,减小火焰的规模,而进一步施放水就会使热表面冷却到其闪点以下。流体蒸发一旦停止,火灾就熄灭。
6 储罐火灾控制与灭火
6.1 概述
本章适用于石油工业中最常用的各种类型储罐,在采用本章时,还应参考采用第5章中的适用数据。这些指南并不排除良好的灭火决策或其他证明行之有效的方法。由于每一非常时刻所出现的情况千变万化,必须在火灾现场进行可靠的判断,从而选择正确的灭火方案。
6.2 冷却水
消防队员面对一场储罐火灾时的首先反应就是立即用水冷却所有邻近储罐。这种做法通常是无用的,相反会影响灭火。然而在有风的情况下这种作法也许有用。
如果想知道未直接受到火焰影响的罐壁上的辐射热量,可通过向罐壁喷身水来检查。如产生蒸汽,应喷水冷却,直至蒸汽不再产生。冷却水流 应以扇形展开方式直接身向罐的火焰侧和罐顶上(对于浮顶罐只能向储罐侧面喷水)。如果有火焰直接冲击暴露的罐体,则应对该罐立即冷却。
6.3 灭火
下列战术适用于扑灭各类储罐的火灾,应考虑采用:
a) 对着火罐灭火之前,应扑灭着火罐附近的防火堤内地面火灾,否则有可能会再次点燃储罐。
b) 冷却水应直接喷向着火罐液位上方的暴露罐壁上,这样将有助于保持罐壁直立,防止罐向内弯,而阻泡沫或干粉到达内储物表面,而且有助于泡沫紧密地封闭罐壁,但是必须维持冷却水不得过度稀释泡沫液。
c) 当几个常压罐同时着火时,应只对在推荐的泡沫量和推荐的时间里能下放灭的储罐施放泡沫灭火,这样可避免由于泡沫供给强度不足或泡沫供给量用完而未能扑灭任何一个着火罐。
d) 如着火罐上装有固定式泡沫装置,应用冷却水进行保护,直到开始喷出泡沫。
e) 在准备泡沫灭火的同时,利用泵将罐内液体抽出,这样可抢救出一些内储物,但这可能对罐壁造成损失。如果灭火条件良好,则可能不需要用泵抽出罐内储物。
f) 在有些情况下,由于水源、泡沫、消防队员或发泡器不足,不可能扑灭一个罐的火灾。在这类情况下,最好的办法是任其燃烧并保护邻近的储罐。这时推荐用泵抽取着火储罐的内储物。
6.4 储罐
6.4.1 概述
灭火所需的方法和泡沫灭火剂取决于所储存的内储物(烃或极性溶剂)和罐顶的结构形式。有关对不同罐顶结构形式和内储物类型所采取的灭火方法,包括在6.4.2~6.4.9中。
6.4.2 锥顶罐
锥顶罐(见图1)大多用于储存易挥发性可燃液体[例如闪点高于38℃(100℉)的液体]。然而并不总是如此,有时在这类储罐中也储存低闪点的液体,包括原油、极性溶剂和可燃污油。这种罐在液体表面和罐顶内侧之间有一层气相空间。如果气相空间在爆炸极限内,在引入火源时就会发生爆炸。如果储罐是按API Std 650建造的,罐顶可能会与罐壁在接缝处分离。罐顶有可能整体分离或炸成几块飞出相当远的距离。有时罐顶会提,再落回到罐中。在有的情况下,被炸裂的罐顶只有几块能完好地保留在罐的顶部。所引起的火灾通常涉及整个罐表面。如果罐的内储物是烃类,则有两种灭火途径:从罐顶上方或液下喷射泡沫。从罐顶上方灭火施放的泡沫灭火剂只限于使用蛋白泡沫、成膜氟蛋白(FFFP)泡沫、氟蛋白(FP)泡沫以及专门说明能如此使用的抗溶泡沫或水成膜泡沫(AFFFs)。液下喷射泡沫为氟蛋白(FP)泡沫、成膜氟蛋白(FFFP)泡沫、水成膜泡沫(AFFFs)以及专门说明能如此使用的抗溶水成膜泡沫(AFFFs)。如火灾涉及到极性溶剂,则只能采取从罐顶上方注入抗溶泡沫的灭火方法。
在从罐顶上方对烃类实施灭火措施时,有几种方法可考虑使用,包括固定式系统、泡沫塔、高功率泡沫炮喷嘴以及配备有泡沫炮喷嘴的升降平台。
对烃类储罐从液下喷射泡沫灭火,已经在许多场合得到了成功的验证。必须在罐内垫水层的液位以上喷射泡沫。在液下喷射期间可能产生一层垫未层,因此,在液下喷射泡沫以前和期间,可能需要特殊的抽水程序。在液下喷射 时需要专门的高背压产生器,并且需要进行水力计算。根据其结构,发泡器背压一般是入口压力的20%~40%以排放泡沫。入口压力一般是罐内的压头和泡沫发生器与喷射点之间管路中泡沫流动的摩擦损失之和(见NFPA11)。有时升降平台可观察到罐内情况,以便更好地评估灭火进展情况。液下喷射通常首先扑灭储罐中心的火,最后扑灭边缘处的火。从地面上观察可以看到大量火焰,这是罐壁区的火焰。
进罐管路的泡沫流速同样至关重要。对易燃液体,泡沫流速不应超过3m/s(10ft/s),这是根据发泡倍数而确定的。对可燃液体,其泡沫速率可达6m/s(20ft/s)。在附录E(揭示的附录)中给出了各种管径的摩擦损失特性曲线和入口速度的图表。
根据所涉及的内储物和储罐的直径,液下喷射可能需要多个喷射点。NFPA 11提供了有关的资料。在最后决定使用液下喷射法之前,应检查并计算所有这些因素。在制定应急计划时,最好能得到这些资料。
对极性溶剂的锥顶罐实施Ⅱ型顶部灭火时,只有采用为此目的证明或试验过的抗溶泡沫才有效。它们包括认可的抗溶水成膜泡沫(AFFFs)或成膜氟蛋白(FFFP)泡沫灭火剂。老式的蛋白质基及抗溶泡沫剂需要用专门的设备,以非常柔和的方式投放到极性溶剂表面(NFPA Ⅰ型排放口)。在极性溶剂上的供给强度因溶剂和所用泡沫类型而异。应该就极性溶剂的推荐供给强度向泡沫生产商咨询,因为它们的供给强度通常要比烃类内储物所需的供给强度大得多。由于泡沫溶解的缘故,已经证明液下喷射法对极性溶剂无效。
在向一座储罐施放泡沫之前,在现场应当准备NFPA 11所推荐的最低的泡沫量。
6.4.3 储存有原油和其他具有水沸溢危险的内储物锥顶罐
在扑灭储存原油和其他能够产生水沸溢内储物的储罐火灾时,需要采取特殊的战术。火场指挥员必须了解这种特殊性,并对在其他燃料火灾中的水沸溢危险保持警惕。
发生水沸溢现象须具备如下条件:
a) 涉及全部或大部分液体表面的大火灾。在浮顶罐密封处发生的火灾,只要浮顶保持完好,就不会造成水沸溢后果。
b) 原油组分中的沸点范围较广。随着原油燃烧,挥发性轻质馏分被蒸发后立即被烧掉,而未成为蒸气的重组分[149℃(300℉)以上],由于其密度比其下面的冷原油大,所以开始从液面往下沉。随着大火继续燃烧,在重组分层和下面的冷原油的轻质组分继续蒸发。燃烧着的蒸气继续提供热量使蒸发继续进行。随着重组分层厚度增加,界面以快于油表面燃烧速度两倍至三倍的速度向下移动。这种重组分层被称为“热波层”,界面叫“热波锋面”。一般来讲,原油的热波层下沉速度大约为0.3~1.2m/h(1~4 ft/h)。
c) 储罐内必须有垫水层或水包油乳化液,而这对原储罐来说是很普通的。灭火操作中无意间也会将水引入罐内,或者内储物里会有湿浮化层。当热波峰面到达罐底水或水的乳化液层时,水迅速变成蒸汽。温度达到204℃(400℉)时,水转化成泡沫蒸汽混合物的体积膨胀率大约为1700[见附录D(揭示的附录)]。
d) 原油中含有较多的重组分,能产生高粘稠的油沫和水蒸气混合物。超轻质原油,其重组分含量较少不足以形成热波层。某些重油、沥青和重质燃料油则由于其轻质馏分太少而不足以产生强烈的热波层。然而,含有轻质馏分的重燃料油也发生过水沸溢。比重中等的普通原油最易产生严重的水沸溢现象,而其他原油所产生沸溢的严重程度会差一些。
储存原油的锥顶罐需要特殊的灭火战术。如果是在起火后30min内开始灭火,喷射泡沫的效果最好。可以从液下或从顶部喷射适宜的泡沫灭火剂。
如果由于某种原因无法扑灭一座锥顶储罐的火灾,必须改变消防战略。应将所有不必要的人员和设备撤离现场。应频繁进行检查热波锋面在罐内的下沉情况。为了估计发生水沸溢的时间,应该用水喷射罐壁并根据在热波锋面上方产生的蒸汽确定界面的位置。
一般来讲,火焰高度增大和亮度增强,表明马上会发生水沸溢。有时伴随火势有声音的变化,例如一种明显的“油炸”声。大团的燃烧着的油沫有可能被抛出几英尺高,在远处都可以看见。
在灭火之后同样应监视温度。在内储物燃烧中产生的热波有可能继续下沉,当到达垫水层时仍有足够的能量造成水沸溢。此时发生的水沸溢仍然会对人员造成危险,如果存在点火源,可能会诱发火灾。如果预计有可能发生水沸溢,则应将人员疏散到安全区域。对于大直径储罐可能需要撤离600m(2000 ft)以外。(对于其他燃料的要求,参见NFPA 30)。可以在防火堤外设置一条附加的土堤。
6.4.4 开口式浮顶罐
开口式浮顶罐(见图2)的火灾一般局限在浮顶和罐壁间的环形密封区域。如果在密封区域没有旋转固定式泡沫灭火系统(NFPA 11中规定的泡沫隔板和泡沫发生器),则需要利用移动式和手提式设备灭火。
可从抗风圈或顶部将泡沫经消防水带引入密封区域。在火灾涉及到大面积的密封区域时,最好是从抗风圈周围相对的两个方向至少引入两根泡沫消防水带施放泡沫灭火剂。消防人员必须意识到会从抗风圈掉下来的危险,必须防止这种危险。如果是利用抗风圈扑灭密封区的火灾,则应设置护栏保护灭火人员。
如果是盘梯平台下部密封区着火,妨碍消防队员进入,则可使用移动式泡沫塔、泡沫炮或从升降台上的消防水带进行喷射。在向密封区域喷射泡沫的同时,可采用水枪散热,以便消防人员能够进入平台。然而必须特别谨慎以防过多的泡沫流向罐顶使罐顶下沉。最好是有人在高处观察泡沫喷射情况。如果密封处的火已着了一段时间,则应喷水冷却罐壁外侧。冷却水需要与否可通过罐壁油漆是否起泡或变色予以判断。
应防止以较大的直流泡沫或水流喷入已损坏的罐顶密封处的易燃内储物中。因为这样做会把油溅到罐顶之上而使火势加剧。而且不管使用什么类型的泡沫灭火剂,都应采取良好的吸入空气式泡沫发生器。水喷嘴通常效果不好[即使使用水成膜泡沫(AFFFs)灭火剂也如此]。
大型储罐通常采用浮顶。如只限于密封区着火,水沸溢不会出现。但是如果罐顶下沉,就有可能出现水沸溢。
6.4.5 内浮顶罐
内浮顶罐(见图3)均为锥形罐,有一个内浮顶盘,在罐顶和罐壁之间有弱焊缝。借助于设置在罐壁周围(通常仅是在罐顶接缝下面)的呼吸阀,很容易从外部认出它们。这些罐中的气相空间除了在最初往罐里泵入内储物期间以及之后根据内储物的挥发性持续18~25h外没有易燃的混合气。这些罐具有一流的防火记录。然而,这类储罐也有几次火灾实例,而且这些火灾极难扑灭,除非按NFPA 11要求给罐配备一套固定的系统。在内浮顶罐的密封或边缘处的火灾用便携式设备是根本无法扑灭的。侧面的呼吸阀太小,从地面引入的泡沫流无法通过。有时锥顶被部分吹开或吹走,这样当浮顶盘下沉时就会使整个液面起火。
在上述情况下,灭火方法应该按照锥顶储罐对待,通过消防炮喷嘴或其他顶部施放进行灭火。应该注意罐顶沉没后可能阻止液下喷射的泡沫升到液面。然而,如果其他措施均失效,可以尝试液下喷射泡沫,这种成功的例子也有几个。一些公司在按照NFPA 11的规定建造储罐时,因这种储罐更容易发生罐顶下沉,所以在上面设置了固定泡沫保护系统覆盖罐体的整个表面。
6.4.6 大型储罐
随着储罐日益大型化,灭火的难度也随之增大。在大型储罐火灾灭火成功的记录中储罐最大直径为45m(150ft)。通常人们认为30m(ft)是泡沫能扑灭液面上流动火的最大距离,超过该距离,泡沫的水分失去太多,会失去其灭火能力。因此,要用壁装式泡沫箱保护的最大型锥顶储罐的直径应为60m(20ft)左右。不过,对于直径超过60m(20ft)的罐壁,采用壁装式泡沫箱,再用中央区域液下注射泡沫或者单独采用液下注射式灭火系统也可能达到灭火目的。需要指出的是,发泡倍数和入口速度是液下操作的关键,以防止有过多的内储物随着泡沫的上升而带出。所有液下喷射系统均应严格按照NFPA 11进行计。
近来对成功的储罐灭火研究表明,在开始灭火操作时使用多个大功率泡沫炮以多条泡沫射流集中在较小区域是有效的。采用这种方法可使泡沫在小范围内控制火焰,从而降低温度和热上升气流,并使泡沫层得以在液面上形成。
6.4.7 易碎罐顶或弱焊缝罐顶
一般情况下,建议在锥顶罐或带有内浮顶罐的固定顶上设置弱焊缝或易碎罐顶。罐内一旦出现爆炸或其他的过压情况,罐顶与罐壁的焊缝会破裂而罐壁与罐底的焊缝保护完好。如罐底结合处发生破裂,罐内所有内储物漏出会使火源大面积扩散。这种情况以前发生过。有关易碎罐顶的设计参见PAI Std 650。应特别注意对于直径小于15m(50ft)的小型储罐要保证罐顶具有易碎性,因为小型储罐,其罐壁的重量不足以抵消储罐过压引起的提升力。这一问题还没有被普遍认识,要防止罐壁与罐底接缝发生破裂,需要进行特殊设计。
6.4.8 立式低压固定顶储罐
6.4.8.1 不带弱焊缝的储罐
不带弱焊缝这一类储罐是按照PAI Std 620进行设计和施工的,在操作时金属温度不超过93。C(或200。F),操作压力不超过103.42kPa(15 lb/in2)。
这种储罐火灾通常起因于漏油或有其他火源蔓延而发生。如果发生内部爆炸(很少发生),储罐将在最弱处破裂。如果破裂发生在罐壁与罐底焊缝,漏油会很快流散在储罐周围,并很快闪蒸起来,随后就是地面大火。应急计划中应考虑这种情况,以揭示消防人员注意防止伤亡。
6.4.8.2 不带有弱焊缝的罐顶或无应急呼吸阀的储罐
不带弱焊缝的罐顶或无应急呼吸阀的府罐应在应急计划中以及现场罐体上标示出。灭火的原理和方法应根据火灾的类型参见本标准的相关章节。
6.4.9 螺栓固定接缝和铆钉固定接缝储罐
螺栓固定连接和铆钉固定连接储罐具有发生三维火灾潜在的危险性。从焊缝渗漏的原油可能燃烧,并沿罐壁而下。这些火焰必须用灭火剂扑灭。
6.5 含铅发动机燃油混合罐和储罐
抗爆化合物储罐周围发生火灾时,应该施放冷却水,以防止储罐蒸气空间中的金属表面温度上升到铅化合物分解的温度并将储罐中铅液温度保持在其平均临界温度以下。一旦铅化合物分解,储罐即将出现剧烈的破裂。
第一紧急情况有不同特殊现象,应当作出正确判断采取行动。下面推荐在这种火灾发生时应该采用的方法和预防措施:
a) 停止进料和混合作业。
b) 穿戴合适的人身防护装备。
c) 立即向储罐施放冷却水。启用手动的或固定式水喷雾系统,在设置自动水喷雾系统时应检查其工作情况。
d) 如果火灾危及混合装置,则应当遵循工厂的正规防火措施和规范。应该立即通知最近的抗爆剂供应部门。
e) 熄灭该区域的烃类火焰。
f) 使用干粉扑灭呼吸阀或流动的烃类火灾。
g) 为防止该地区火灾持续时间过长,需要使用移动式消防炮向储罐施加额外的水流。
一般地讲,在混合车间内灭火人员的安全取决于抗爆化合物是否能够保持低于其平均临界温度。如果抗爆化合物储罐破裂,则必须避免接触到储罐内的物质和吸入任何烟雾。
水对于扑灭抗爆化合物的燃烧是有效的。这种火灾与石油或汽油火灾不同,水能够聚集在密度很大的抗爆物质上面,使蒸气和空气有效地分隔开,因而能够防止燃烧。为了保证水的最大,效果,在往储罐中增加水量时应尽量不使水产生紊流。应当避免吸进燃烧后的产物。
当火灾发生在抗爆化合物储罐区域时,对灭火人员或其他人员构成危险前的可供利用时间取决于储罐内化合物的数量和施加冷却水是否得当。
下面的时间是根据经验得来的,可用于估算在火灾温度的作用下化合物温度达到其平均温度前可供利用的灭火时间。
a) 储罐中有抗爆化合物4500kg(10000 lb)(不管储罐容积多大),坑内有汽油在燃烧,储罐排气阀是关闭的,而且冷却水系统失灵,则可供安装移动式水炮的安全时间为15min。如果失败,立即从该区域撤离人员。
b) 储罐内有抗爆化合物11000kg(24250 lb)(不管储罐容积多大),坑内有汽油在燃烧,储罐排气阀是关闭的,而且冷却水系统失灵,则可供安装移动式水炮的安全时间为25min。如果失败,立即从该区域撤离人员。
c) 储罐内有抗爆化合物45000kg(100000 lb)(不管储罐容积多大),在坑内有汽油在燃烧,排气阀是关闭的,而且冷却水系统失灵,则可供安装移动式水炮的安全时间为60min。如果失败,立即从该区域撤离人员。
注意:上面估算的时间应将报警前的火灾经过时间和其他因素(如灭火设备的使用年限和状态,以及火灾的规模)考虑进去。
6.6 其他添加剂
过去汽油是通过添加四乙铅来增高辛烷值,而美国及其他国家出于对环境的考虑,已经逐步地采用其他添加物替代四乙铅作为辛烷值增进剂和体积增充剂。这类燃料油作为无铅汽油销售。
炼制商试图增加机动车燃料油的供应来源,已开始利用农业原料。乙醇已作为汽油增充剂的一种添加物用于机动车燃料油,甲醇正在研究之中。叔丁醇和甲基叔丁基醚也将用作辛烷值增充剂。由于极性溶剂,特别是低级醇会破坏泡沫。
简言之,当按较低的泡沫供给强度进行模拟消防枪施放时,添加剂会使灭火工作更加困难。然而经研究证实,对于试验过的所有汽油,都能按NFPA 11规定的供给强度扑灭。
6.7 检查
灭火的最后阶段为检查,应当检查储罐内火灾是否完全熄灭,该区域是否已相当安全,不会出现复燃。检查过程包括处理残余内储物并防止出现二次点燃。处理过程中必须特别小心,避免灭火罐附近可能出现的任何火源。挥发性内储物可能仍滞留在罐内,一旦泡沫覆盖层消逝,蒸气会释放出来,泡沫覆盖层必须保留到残余内储物安全转移为止。灭火任务完全结束前必须有专业灭火队员警戒并保留一定的灭火设备。
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