浮顶罐消防理论计算与实际效果分析

俞欣 徐玉朋

[摘 要]浮顶罐在设计阶段计算的火灾面积是罐壁与泡沫堰板之间的环形面积，并根据该环形面积配备相应的消防泡沫灭火系统以及冷却水系统。在真正发生火灾时，实际情况往往与设想情况完全不同，灭火面积并不一定按照这一面积，真实火灾可能导致罐壁变形，浮盘倾侧，罐壁破漏等情况。结合大量浮顶罐火灾发生实例，针对火灾发生时浮盘等附件变化对扑救着火面积产生的影响，并就几种突发情况作了介绍。

[关键词]浮顶罐;消防;泡沫;堰板

[中图分类号]TE88 [文献标识码]A

近年来，随着国家储备油库的建设，浮顶罐数量越来越多。储罐数量增加后，事故发生概率也随之加大。对于浮顶罐，储存容量大，蒸发损耗小，利用这些特点，原油主要用浮顶罐储存。浮顶罐发生火灾后的主要特点有以下几个。一是发生火灾后，辐射热量大，温度高，易造成大面积火灾;二是火情如果未得到控制，一旦发生沸溢或爆炸，则会影响相邻罐区的生产操作，而且因爆炸流出的原油也会对周围环境造成污染，影响生态。三是火势增强后，高温和热辐射会对泡沫覆盖产生影响。而浮顶罐的消防系统包括泡沫灭火系统和消防冷却水系统是消防系统的重要组成部分，保障油库安全生产。

一旦油罐发生火灾，起火范围则是从罐壁和泡沫堰板之间，这主要发生在密封圈部位，密封部分发生损坏，容易积聚油蒸气。起火后，会有诸多的不确定因素，若能正常燃烧，是在罐壁和泡沫堰板之间，利用现有的消防系统装备将其扑灭;但若产生其他变化，而现有的设施又不能随机应变，则会带来很大的麻烦。这些随机因素包括浮盘倾侧，罐壁破漏，罐壁变形，消防冷却喷水装置失灵，火灾发生范围延伸至浮盘上方，导致泡沫量不够，重质油料易沸腾突溢等。综合考虑这些潜在的危险因素，做好防范准备，确保油库消防系统正常运行，保障油库生产安全。本课题针对浮顶罐着火时产生的各种随机因素对扑救着火面积进行讨论分析。

1 基本依据

根据《石油库设计规范》 《油库安全工程技术》要求，单罐容量不小于5000m3的油罐，罐壁高度等于或大于17m，冷却水需要量较多，设置固定式消防冷却水系统。单罐容量小于5000m3的油罐，罐壁高度小于17m，冷却水需要量相对较少，设置移动式消防冷却水系统，或固定式水枪与移动式水枪相结合的消防冷却水系统。冷却水主要用于冷却降温。其供水范围是着火浮顶油罐应冷却，其相邻油罐可不冷却。当着火的浮顶油罐浮盘是浅盘、浮舱易熔材料制作时，其相邻油罐也应冷却。

2 浮顶罐的结构

浮顶罐是一个浮顶在贮存液面上下浮动的储罐，在浮顶泡沫堰板和罐壁之间有一个环形空间，这个环形空间有一个密封装置，使浮盘在上下移动时与大气隔绝，从而减少油品在储存过程中的蒸发损失。浮顶其他装置有加强圈、盘梯和栏杆、静电导出线、泡沫堰板、人孔、消防冷却系统、泡沫灭火系统等。

3 火灾发生后不确定因素的分析

3.1 浮盘倾侧或浮盘下沉

浮顶罐着火初期，固定式液上喷射泡沫灭火系统或半固定式泡沫灭火系统向罐内喷射泡沫。当浮顶上的泡沫重量达到一定值，超过浮盘的承载能力后，若重量分布均匀，则导致浮盘下沉;若重量分布不均匀，则导致浮盘倾侧。这两种情况使得浮顶罐的灭火面积发生变化，随之而变的是所需的泡沫量。

3.2 罐壁变形

浮顶罐发生火灾后，燃烧产生的热量可能导致罐壁产生变形，导致着火面积发生改变。第一种情况是燃烧后罐壁膨胀，油品从密封圈出漏出，溢到浮盘上，增加了着火面积;第二种是燃烧后罐壁板收缩，环形面积减小，但罐壁受到的应力增大，增加了壁板破裂的风险。

3.3 罐壁产生裂缝

火灾发生后，热量积聚，罐壁板因热胀冷缩，钢板内部热应力增加，因有板与板之间的束缚，钢板变形，当热应力进一步增大时，则导致焊缝开裂，油品从裂缝中渗漏，使得火灾蔓延，增加危险性。再则若焊接不符合要求，易出现罐壁发生裂缝漏油燃烧。

3.4 泡沫量不足

在灭火时，泡沫量不足，不能全面覆盖环形着火面积，使得火势不能得到控制。发生蔓延，扩大着火面积，可能会引发浮顶结构变形。正常情况泡沫量是够的，但当火灾扩散至浮盘上方，原来设计配备的泡沫液数量就不足以灭火。

3.5 油品沸腾突溢

储存重质油料（例如：原油）的油罐着火后，会引发油料的突沸。油品突沸后，会造成燃烧的油品大量外溢，扩大燃烧面积。这不仅易造成附近人员伤亡，而且辐射热量大，可能会引起相邻的油罐燃烧，同时增加扑救上的难度。

4 着火面积分析

在浮盘倾侧和下沉中，灭火面积最小也即正常灭火面积为罐壁板和泡沫堰板之间的环形面积，最大面积为罐内液面面积。

4.1 浮盘倾侧对灭火面积的影响

发生火灾时，浮盘发生倾侧，火势蔓延至浮盘下侧液面，形成整个液面燃烧，在灭火时应按照液面最大面积进行扑救。在火灾发生过程中，可能会产生隐蔽死角着火点，在扑救中，很难直接通过泡沫覆盖进行灭火，需要泡沫枪等其他辅助设备进行灭火。

4.2 浮盘下沉对灭火面积的影响

在火灾发生后，浮盘难免会发生下沉，因而形成敞开式最大液面积燃烧，相对于浮盘倾侧可能会产生的隐蔽死角着火点，这大大降低了扑救难度。可通過大量泡沫覆盖达到灭火效果。

在保证按规范配备规定数目的泡沫产生器，此外还需有移动消防设施，储罐消火栓等对二次密封进行灭火。

4.3 罐壁变形对灭火面积的影响

首先估算发生火灾后着火温度对钢板线膨胀系数影响，进而粗略计算出钢板伸缩量，比较变形后与环形面积的大小，经比较两者基本一致，则可忽略罐壁变形对灭火面积的影响。

4.4 罐壁产生裂缝对灭火面积的影响

当火灾发生后，油品从裂缝处渗出，然而罐外壁有持续不断的冷却水，可将渗出的油品降温稀释冷却。

4.5 重质油料突沸对燃烧面积的影响

在火灾发生后，辐射热量增大，油品温度升高，当热波面与水垫层相遇时，水加热汽化，体积膨胀约1700倍，携带着油品冲出液面，形成巨大火柱，火柱一般可达70-80m，火柱顺风向喷射距离可达120m左右，形成罐内罐外同时燃烧，大大增加了燃烧面积。

5 应对措施

（1）利用现有监控手段实时监控储罐内情况，一旦有异样，及时反馈。

（2）利用现有感烟、感温系统报警装置，实时监测油罐内的具体情况。

（3）增加储罐泡沫喷射口的数量，在原基础上，增加备用泡沫喷射口。提出备用系数问题

（4）发生火灾后，集中优势兵力，速战速决，利用移动消防灭火设备进行扑救，防止火势扩大。对大面积的流淌性火災，采取围堵防流、分片消灭的方法。

（5）泡沫管线喷射口改装为“T”字型，即泡沫喷射沿圆周流动，而不是简单利用堰板来控制喷射方向等

（6）加强日常管理，跟进罐区设备保养工作，保证密封圈结构正常、浮盘上下灵活等，以免为事故发生埋下隐患。

（7）防止浮盘损坏是当务之急，否则一旦发生破坏，要么泡沫可能从破损位置流失，也可能油品受高温影响溢流到浮盘上方，都给灭火带来问题

6 结语

随着我国经济的发展，能源需求日益上升，在化工、材料等领域广泛应用，原油储量也在不断增加，其储罐数量逐年增多，消防安全问题也日渐突出。消防安全是安全生产的基础，储罐及生产设备的安全是经济发展的基石，经济稳定增长的前提是生产安全，消防安全。消防安全问题在如今的生产中越来越受到企业的重视。因此要不断健全企业消防安全条例及相关法律法规，保障生产安全运行，推动经济增长。

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