化工生产装置火灾扑救技术措施研究分析.doc

化工生产装置火灾扑救技术措施研究分析-作者：-日期：化工生产装置火灾扑救技术措施研究1 绪论1.1 课题研究背景和意义随着我国社会主义现代化建设的迅速发展，化工生产日益繁荣，各类化工生产企业不断增多，为我国经济社会发展做出了极大贡献，许多城市目前都以化工企业作为支柱产业来发展，在现实生活中发挥了不可替代的重要作用。但与此同时，日益增多的化工生产装置及其复杂的技术流程也带来了极大的火灾危险性，化工生产及其产品具有易燃、易爆、腐蚀等特点，往往会引发火灾爆炸事故，虽然原料、中间体或产品是燃烧的对象，但化工生产装置却是火灾燃烧的主体。2005年发生的中国石油吉林石化公司苯胺车间精制塔“11.13”特大火灾，以及2012年发生的广州“3.18”石化厂蒸馏装置火灾事故，给我们带来了深刻的教训。因此，必须认真研究化工生产装置及其火灾特点，掌握此类火灾的灭火技术措施，以便在实战中有效地扑救化工生产装置火灾。利用消防设施和工艺设施是扑救化工生产装置火灾的有效对策,在实战中，将化工生产装置的消防设施灭火和工艺灭火有机的结合起来，运用固移结合的原则，所谓固移结合原则，也就是利用移动的消防设施和固定有的工艺灭火设施有效的将化工反应装置火灾控制在萌芽状态，特别是针对那些反应装置容易形成立体火灾的部位。可见，掌握一套系统的灭火技术措施，对化工生产装置火灾扑救具有决定性的因素，并直接影响着整个灭火战斗的发展和成败。现阶段第一到场的指挥员在扑救化工生产装置火灾的过程中，由于对生产装置的不了解，以及对化工生产装置的消防设施灭火和工艺灭火使用的不熟悉，使扑救化工生产装置火灾不能及时有效，而且也不正规。因此，必须认真研究化工生产装置的火灾特点，掌握扑救化工生产装置的技术措施，以便有效地扑救此类火灾。1.2 国内外研究动态近年来，随着国际经济建设的迅速发展，化工行业在社会经济中举足轻重，国内外相关学者对化工生产行业的相关研究越来越多。在国外，人们更倾向于着力研究化工装置火灾的风险性评估和工艺设计等方面，当前国外所提出的化工装置火灾的风险进行了分析和评估虽然较为深入但并没能系统性的就化工生产装置的火灾扑救技术措施进行研究。在国内，刘相臣、张秉淑在化工装备事故分析与预防一书中，针对我国当前化工生产中存在发生事故的隐患和不安全因素进行了分析和预测，武警学院的黄郑华教授在化工设备检修中的火灾爆炸事故原因分析中对化工厂检修过程中可能出现的火灾爆炸进行了分析总结，沈阳建筑大学土木工程学院的李畅发表的化工装置危险性分析模式的研究，提出了一种针对化工装置的危险性分析模式，同时也对工艺过程进行了危险性分析。但是，这些研究很少系统地对化工生产装置火灾扑救的技术措施进行必要的研究和总结。要成功扑救化工生产装置火灾，必须弄清起火设备所具有的特点、工艺流程和着火物料等特点。在此基础上，根据相关的安全装置和消防设施，用合理科学的技术措施进行扑救。2 化工生产装置及其火灾危险性分析2.1 化工生产装置化工生产中为了将原料加工成一定规格的成品，往往需要经过原料预处理、化学反应以及反应产物的分离和精制等一系列化工过程，实现这些过程所用的设备，常常都被划归为化工生产装置。按结构特征和用途分为容器、塔器、换热器、反应器和管式炉等。12.2 化工生产装置的特点化工生产装置作为物理变化和化学反应的容积，不仅工艺复杂而且有些反应十分剧烈，极易失控。而且大多在反应器或管道中进行，难于监视，所以化工生产装置比其它设备具有更特殊的潜在危险性，了解和掌握化工生产装置的特点，是成功扑灭化工生产装置火灾的前提。2.2.1 生产装置操作易失控现代化工生产中，许多化工生产过程都采用了高温、高压、高真空、高空速、深冷等工艺控制高参数；使生产操作更为严格、困难，同时也增大了火灾危险性。按规定应该严格监测控制生产装置内的温度、压力、物料组成、投物料量和投物料顺序等，以使反应保持正常。为防止反应失控必须及时移出反应热，通常的方法是通过控制换热设备中载体流量移出反应热，如夹套冷却，内蛇管冷却等。移出反应热较好的方法还有液相回流冷却法、溶剂蒸发回流法、惰性气体循环法、淤浆循环法等。2.2.2 生产装置的热稳定性要求高生产装置的热稳定性就是指当操作参数受外界干扰、偏离正常值、出现微小变化时，反应能否正常进行；当外界干扰取消，操作状态能否自动恢复到规定的正常值。热稳定性条件往往是决定生产装置结构的基本因素，在设计时必须考虑。对于强放热反应，生产装置的热稳定性应特别予以重视。在生产装置操作中，若温度发生波动而略有升高时，反应立即加速。由于反应强放热，反应继续加速，如不加以控制，可能造成过程失控，发生烧坏催化剂，冲料，燃烧或爆炸等事故。2.2.3 生产装置规模优势化化工生产规模越来越大型化，因而，对化工生产装置的处理能力、材质和工艺参数要求更高，给设备制造带来极大的困难，同时也增大了潜在的火灾危险性。例如：2013年1月8日，在陕西榆林靖边化工园区内，由陕西化建承建的陕西延长中煤榆林能源化工项目中的150万吨/年催化裂解制乙烯装置反应器顺利封顶，这标志着我国最大的化工综合性生产装置的主体工程已经落成。2.2.4 生产装置高度密集根据化工生产工艺的要求，化工生产装置都是集中布置的，密度大，间距小，设备、管道交错排列，纵横串通。生产装置高度密集，在火灾条件下，因热对流、辐射、传导的作用，易发生链锁式爆炸燃烧，扩大燃烧面积。生产装置区内的各设备之间，装置区之间的介质输送都是通过管道来完成的；大型化工企业的生产区内管线立体架设，纵横交错，管线大都采取温控等安全措施，一旦发生火灾，火灾将呈现立体燃烧。2.2.5 原料多样化、易燃易爆和毒性化工企业生产燃料和化工产品，热值高、燃烧速度快，有爆炸危险，而且大部分物质充满毒性，有的具有剧毒。化工生产装置中的物料通常有很多物质组成，例如：石油化工企业生产各种油品、液化石油气等燃料和乙烯、丙烯、苯、对二甲苯、氢等多种石油化工原料，并加工成对苯二甲酸二甲酯、环氧乙烷、乙二醇、硝酸、环己烷、醇酮、乙二酸、已二胺、已二氰、尼龙等中间体，中间体又进一步加工出聚丙烯、聚乙烯、聚酯树脂、锦纶长丝、涤纶短纤维等化工产品。2.3 化工生产装置的火灾特点化工生产装置发生的火灾，一般说来，火情都比较复杂，常常伴随爆炸，出现立体、大面积、多火点、复燃、复爆等多种燃烧形式，从而造成惨重的人身伤亡和巨大的经济损失。概括地讲，化工生产装置火灾的特点是：爆炸危险性大，燃烧面积大，火势发展速度快，火场产生高温，火势大面积扩展波及，出现有毒气体扩散及设备倒塌等危害。22.3.1 爆炸危险性大爆炸是化工生产装置火灾的一个显著特点。从许多火灾案例中不难看出，化工生产装置发生火灾后，既有物理爆炸，也有化学爆炸；有先爆炸后燃烧，也有先燃烧后爆炸。无论哪种爆炸都会使建筑结构倒塌，人员伤亡，管线设备移位破裂，物料喷洒流淌，使火场情况更为复杂，给扑救火灾带来很大的困难。例如：吉林石化“11.13”火灾，先后发生14次连环性爆炸。根据近10年200余起火灾原因的情况分析，引起爆炸的因素如下：（1）化工生产装置管线泄漏出的可燃气体或液体蒸气与空气混合后遇明火发生爆炸。这类爆炸威力大，往往摧毁管线或生产装置，形成大面积多火点的立体型燃烧。（2）高温高压的化工生产装置由于操作控制不当，超温超压破裂爆炸，引起进出物料喷洒泄漏而扩大火情。（3）化工生产装置火灾中的化学反应物质掺入其他危险性杂质，从而使反应失控而造成爆炸。（4）爆炸性物品及强氧化剂由于受到撞击、摩擦或受热分解而发生爆炸。（5）由于静电积聚瞬间放电产生火花，而引起可燃气体、液体蒸气爆炸。（6）负压的化工生产装置由于损坏或封闭不严，进入的空气与装置中的可燃气体或液体蒸气混合引起爆炸。同时，化工生产装置中的物料通常具有良好的流动特性，气体物料具有较好的扩散性。当其从化工生产装置内泄放时，便会四处流淌扩散。特别是容量较大的生产装置，当遭受严重破坏时，其内流体便会急速涌泄而出，造成大面积火灾，波及的范围比较广。此外，爆炸性物料和生产装置爆炸时的飞火，也能造成火势的扩大。如不及时控制，则极易造成大面积燃烧和燃烧中的生产装置爆炸事故。2.3.2 多点起火一是受火灾影响，多处装置生产平衡条件被破坏。化工生产装置发生火灾的根本原因多是因温度、压力、液位等生产环境发生急剧变化而引起的，而各生产装置之间有着高度的协调性、平衡性和统一性，一旦某一中间环节发生火灾，其下一环节可能因缺乏物料供给，在加温设备未及时关闭的情况卜，温度急剧升高从而引发新的起火点。二是事故区装置受烘烤引发新的火灾。化工企业生产装置密集，一处发生火灾，其周边管线、装置极易被引燃。32.3.3 燃烧速度快易形成立体火灾 由于化工生产装置内存有易流淌扩散的易燃易爆介质，且生产装置高大密集呈立体布置，框架结构孔洞较多。所以，一旦初期火灾控制不利，就会使火势上下左右迅速扩展，而形成立体火灾。化工生产装置发生火灾后，燃烧速度快，蔓延迅速，加之立体火灾的形式。所以，生产装置火灾在很短的时间内能波及相当大的燃烧范围，发热量大，燃烧速度及快。2.3.4 灭火作战难度大化工生产装置火灾与爆炸的特点决定了其火灾扑救难度和消防力量的消耗。化工火灾如果在初期得不到控制，则多以大火场的形式出现。因此，只有调集较多的灭火力量，才有可能控制发展迅猛的火势。火灾现场毒性物质的扩散和腐蚀性物质的喷溅流淌，严重影响着灭火战斗行动，给火灾扑救带来很大的困难，从而降低了灭火的时效性。不同类型的化工生产装置火灾，应选用不同的灭火剂，采取不同的灭火战术方法，常规战法往往难以奏效。因此，化工生产装置的火灾扑救具有相当的难度。例如：吉林石化“11.13”火灾，吉林市消防支队迅速调集11个公安消防中队，吉化消防支队5个大队，共87台消防车，467名指战员赶赴现场进行灭火救援。吉林省消防总队接到报告后，迅速出动17名官兵并调动长春市消防支队3个中队，9台消防车，43名指战员增援。2.3.5 火灾损失大 工业企业火灾或爆炸所造成的损失都较公共或民用建筑火灾损失要大，而化工企业的火灾损失和人员伤亡又高于其他类工业企业。火灾统计资料表明，石化企业每次火灾的平均经济损失较其他生产企业要高五倍以上，而且经常出现每次火灾损失高达百万的火灾。在石化火灾中，石化生产装置火灾所造成的经济损失又居第一位。由于石油产品的物理化学性质，一旦发生火灾爆炸，往往会引起重大污染事件。例如：吉林石化“11.13”火灾，直接经济损失7000余万元，并且引起松花江流域的重大污染。2.4 化工生产装置火灾爆炸事故类型分析2.4.1 化工生产装置火灾爆炸类型（1）泄漏类火灾爆炸泄漏类火灾与爆炸是指化工生产装置的设备容器等因某种原因造成开放而使可燃物质泄漏到外部，遇点火源后引发的火灾爆炸。容器质量因素泄漏，如材料错误，品质不符；强度不足；加工焊接组装缺陷；结构缺陷；密封失效等。容器工艺因素泄漏，如高流速介质冲击磨损；反复应力作用；腐蚀破坏；蠕变失效；冷脆断裂；老化变质；内压超高等。外来因素破坏，如外来飞行物打击；施工破坏；基础下沉或倾斜等。操作失误引起泄漏，如错误操作阀门，不应开启的阀门开启后引起泄漏；对大于常压的设备未减压开启孔盖；违反操作规程，执行制度不严，工作现场检查不及时，设备不做定期维护，带病运转等。（2）反应失控类火灾爆炸反应失控类火灾爆炸是由于反应放热速度超过散热速度，导致体系热量积累、温度升高、反应速度进一步加快、容器内压力过大，或者反应物料发生了分解、燃烧而引起的。反应失控类火灾爆炸发生的条件是：容器内存在放热的化学反应，反应生成热不能及时移出反应体系之外，系统内物料在高温下产生大量蒸气或反应生成大量气体，使蒸气压急剧上升；紧急处理系统失效；容器的安全泄压装置不能有效泄压。许多化学反应如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等反应都是放热量较大的反应。导致反应失控的原因有：反应热未能及时移出，反应物不能均匀分散和操作失误等。冷却剂选择不当、换热设备不能及时导出反应器中过多的热量、因器壁结垢传热效果变差、冷却剂供给设备发生故障等原因，都可能导致反应热未能及时移出。搅拌系统故障、物料粉碎度不够等则会使反应物料在器内分散不均匀，造成散热不良或局部反应过于剧烈而发生危险。违反生产操作规程、物料超装、原料含有能够起放热的副反应或过反应的杂质、催化剂加入过多、原料配比、投料次序和时间不当、升温速度过快等原因均可引起物料化学反应的异常。（3）燃烧类火灾爆炸燃烧类火灾爆炸是指反应容器内的可燃物质，在某种火源作用下发生的着火爆炸事故。常见反应容器燃烧类火灾爆炸的类型有：爆炸性混合气体的爆炸；气体分解爆炸；爆炸性物质的爆炸。有些气态反应的原料混合气，其原料配比处在爆炸极限范围之内而具有爆炸性。有些气体，如乙炔气、乙烯气、环氧乙烷等，无须有助燃气体共存即可发生气体爆炸，这是因为气体本身能进行放热的分解反应，这种因为激烈地分解放热反应所造成的爆炸为气体分解爆炸。气体所处的压力越高，分解所需的激发能量越小，也越容易引起分解爆炸。 某些化工生产过程中，如果操作有误或工艺条件控制不当，就容易在化工装置内生产爆炸性敏感的副产物，并逐渐积累，当接受某种程度的激发能量时，就会突然发生爆炸。（4）自燃类火灾爆炸管道内凝结的焦、炭等在高温高压下易自燃，引起燃烧或爆炸。例如在加工含硫原料油炼油厂的高压管线中，硫化亚铁是一种很常见的物质，它是铁锈和硫化氢发生反应的产物，设备停用后打开，以及维修之前，与空气接触就会迅速发生自燃。管道内介质温度为超过自燃点的物质，泄漏出来与空气接触便会自燃。（5）平衡破坏类蒸气爆炸破坏平衡类蒸气爆炸是指带压容器内液相与蒸气相之间的平衡状态遭到破坏时，液相因立即成为过热状态而急剧沸腾发生的蒸气爆炸。在高压的密闭容器内，液体温度与蒸气压之间可维持平衡，如果容器气相部分的壳体发生破裂，高压蒸气喷出，容器内压急剧下降，使液相部分成为不稳定的过热状态。为了再次保持平衡，液体的一部分热量会转变为蒸发热，使部分液体变为常压沸点的蒸气，同时过热液体内部产生沸腾核，无数气泡增长，液体体积急剧膨胀，冲击器壁而呈现液击现象。器壁在承受这种数倍于最初蒸气压力的冲击下，容器的裂缝继续开裂扩大，或发生破坏性爆裂，器内液体瞬间大量喷出，呈现爆炸现象。显然，这种类型蒸气爆炸的发生条件是：器内液相部分处于过热状态，过热液体量大；器内液温与其常压沸点之间的温度差异大；器内液面上方气相空间的器壁有较大的裂缝，能使内压急剧下降。被加热到其沸点以上高温下操作的反应液体，都存在着因容器破裂发生平衡破坏类蒸气爆炸的可能。反应容器受到来自外部的火焰烘烤或热辐射的加热，使容器内的液体温度升高，压力增大，形成过热液体或使过热液体温度进一步升高，当器壁气相部分出现裂纹时，会引起蒸气爆炸。(6)热传递类蒸气爆炸热传递类蒸气爆炸是指热量从高温物体急剧地向与之接触的低温液体传递，使低温液体由液相瞬间转化成气相而引起的爆炸。低温液体与高温物体接触时，在接触面上进行膜态沸腾，随着高温液体温度的下降，温差变小，当其进入转移区域时，沸腾由膜态沸腾向核态沸腾转移。此时，接触边界上的蒸气膜迅速消失，两种物体的表面直接接触，大量的热量从高温部分流进低温部分，使低沸点液体的接触部分变为过热状态。这种过热状态在开始急剧核态沸腾时即发生蒸气爆炸。高温反应设备中冷却水突然进入，能够发生热传递类蒸气爆炸。在扑救高温加热炉、裂解炉的火灾中，盲目射水，特别是直流水，有引起蒸气爆炸的危险。2.4.2 用事故树方法分析生产装置火灾爆炸的概率和原因生产装置火灾爆炸事故的类型及其原因的逻辑关系可用图1所示的事故树进行分析，表2.1为基本原因事件。图2.1 反应装置火灾爆炸事故树图 表2.1 基本原因事件基本原因事件编号基本原因事件基本原因事件编号基本原因事件X1点火源X25器壁结垢传热效果变差X2材料错误，品质不符X26冷却剂供给设备发生故障X3强度不足X27搅拌系统故障X4加工焊接组装缺陷X28物料粉碎度不够X5结构缺陷X29物料超装X6密封失效X30催化剂加入过多X7高流速介质冲击磨损X31原料含有起放热副反应或过反应杂质X8反复应力作用X32原料配比不当X9腐蚀破坏X33投料次序和时间不当X10蠕变失效X34升温速度过快X11冷脆断裂X35物料处在爆炸范围之内X12老化变质X36可燃气体置换不彻底X13内压超高X37设备负压吸入空气X14外来飞行物打击X38激发能量X15施工破坏X39存在分解放热物质X16基础下沉或倾斜X40系统压力大于分解压力X17错误操作阀门X41爆炸性物质积累X18未减压开启孔盖X42自燃性物质X19违反操作规程X43介质温度超过自燃点X20未启动泄压系统X44液相过热X21泄压系统失效X45液温与常压沸点差大X22计算机控制失效X46气相部分器壁破裂X23加终止剂系统失效X47高温液相与低温液相接触X24冷却剂选择不当X48膜态沸腾转为核沸腾根据事故树求最小割集：T=T1+T2+T3+T4+T5+T6=T7X1+T12T13T14+T18+T19+T20+T4+T5+T6=(T8+T9+T10+T11)X1+T12T13(T15+T16+T17)+T21X38+T19+T20+T4+T5+T6=(X2+X3+X4+X3+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+X16+X17+X18+X19)+(X20+X21)(X22+X23)(X24+X25+X26+X27+X28+X29+X30+X31+X32+X33+X34)+(X35+X36+X37)X38+X38X39X40+X38X41+X42a+X43a+X44X45X46+X47X48最小割集为：X1,X2X1,X3X1,X4X1,X5X1,X6X1,X7X1,X8X1,X9X1,X10X1,X11X1,X12X1,X13X1,X14X1,X15X1,X16X1,X17X1,X18X1,X19X20,X22,X24X20,X22,X25X20,X22,X26X20,X22,X27X20,X22,X28X20,X22,X29X20,X22,X30X20,X22,X31X20,X22,X32X20,X22,X33X20,X22,X34X20,X23,X24X20,X23,X25X20,X23,X26X20,X23,X27X20,X23,X28X20,X23,X29X20,X23,X30X20,X23,X31X20,X23,X32X20,X23,X33X20,X23,X34X21,X22,X24X21,X22,X25X21,X22,X26X21,X22,X27X21,X22,X28X21,X22,X29X21,X22,X30X21,X22,X31X21,X22,X32X21,X22,X33X21,X22,X34X21,X23,X24X21,X23,X25X21,X23,X26X21,X23,X27X21,X23,X28X21,X23,X29X21,X23,X30X21,X23,X31X21,X23,X32X21,X23,X33X21,X23,X34X35,X38X36,X38X37,X38X38,X39,X40X38,X41X42,ax43,aX44,X45,X46X47,X48共71项基本事件的结构重要度（I）根据各基本事件在最小割集中出现的频率，由近似判断法得出：I（1），I（2）=I（3）=I（4）=I（5）=I（6）=I（7）=I（8）=I（9）=I（10）=I（11）=I（12）=I（13）=I（14）=I（15）=I（16）=I（17）=I（18）=I（19）=I（35）=I（36）=I（37）=I（41）=I（42）=I（43）=I（47）=I（48），I（20）=I（21）=I（22）=I（23），I（38），I（24）=I（25）= I（26）= I（27）=I（28）=I（29）=I（30）=I（31）=I（32）=I（33）=I（34），I（39）=I（40）=I（44）=I（45）=I（46）。因此，只要判定I（1），I（20），I（24），I（2），I（38），I（39）的大小即可。根据结构重要系数计算公式得出： 因此，最终结构重要顺序为：I（1） I（20） I（24） I（2） I（38） I（39）。可以得出以下结论：（1）事故树的最小割集有71项之多，只要其中一项发生，火灾爆炸事故就会发生，可以看出反应装置火灾爆炸发生的途径多，原因复杂，事故发生率高。（2）事故树的最小割集，反应失控类占44项，泄漏类占18项，燃烧类占5项，自燃类占2项，平衡破坏类占1项，热传递类占1项，说明反应失控类火灾爆炸发生的几率最大，泄漏类火灾爆炸次之，燃烧类火灾爆炸再次之。（3）引起泄漏类火灾爆炸事故的最小割集只含有2个基本事件，引起反应失控类火灾爆炸事故的最小割集含有3个基本事件，泄漏类火灾爆炸事故模式的危险性较大。（4）从结构重要度分析可知，引火源对反应容器的火灾爆炸影响最大，应重点加以防范，同时也要加强对引起反应失控类、泄漏类、燃烧类、自燃类、热传递类、平衡破坏类火灾爆炸发生的基本事件加以控制，采取相应的安全措施，才能保证反应容器的安全运行。43 化工生产装置火灾扑救技术措施3.1 利用消防设施扑救化工生产装置火灾的技术措施常规的扑救技术措施主要是指通过一些消防设施来实现的，而消防设施又分为固定式和移动式设备，常见的固定消防灭火设施主要有：生产装置区之间设置的消防水幕、蒸气、汽幕等；生产装置区附近设置的消火栓、固定水炮、带架水枪；生产装置内设置的固定泡沫灭火系统；生产装置顶部雨淋或水喷淋设施；生产装置平台、框架处及油泵房设置的水蒸气灭火设施等。常见的移动消防灭火设施主要有：消防车、消防水炮、各类水枪等。这些消防灭火设施是用于控制和扑救初期火灾的有效手段，只要这些设施在火灾或爆炸发生后未遭到损坏，就应充分地加以利用，这往往是以快制快，及时控制火势，防止发生爆炸，赢得灭火时间，掌握火场主动权的关键。其灭火的主要特点是启动快、操作方便、灭火威力大。3.1.1 筑堤堵截在贮存物料的化工生产装置发生火灾时，由于爆炸或其他原因变形破裂，液体外流，会造成大面积火灾。为堵截液体的流散，阻击火势的蔓延，可根据液体流散的具体情况，采取不同的方法。在设有防火堤的化生产应装置发生火灾，大量液体外流到堤内进行燃烧时，应迅速组织力量堵住防火堤的排水沟（道），关闭输油管道的闸门，防止液体流到堤外扩大燃烧。在装置中有发生沸腾或喷溅的可能时，可在防火堤外建立液体导向沟，以备物料溢出堤外时，将其导向安全地点。在未建防火堤的生产装置发生火时，已经流散到或有可能流散时，要根据火场的地形坡度、物料数量、溢出规模等情况，迅速组织人力物力，在适当的距离上，建立一道或数道坝形土堤，堵截液体的流散，阻击火势的蔓延。当物料流散在水面上燃烧时，可阻止浮漂，或采用化学药剂使物料沉入水中，防止液体流散扩大火势。3.1.2 冷却保护冷却燃烧的化工生产装置是扑救此类火灾的一项重要战术措施，它对于削弱燃烧强度，降低生产装置温度，防止生产装置变形，液体流散，阻止火势的扩大蔓延，起着重要的作用。消防队到达火场后，首先要组织力量冷却罐壁。冷却时，应将水流射在装置的上部，水压不要过大，使冷却有较高的利用效率；冷却生产装置要均匀，不要出现空白部位或间断供水；注意不要使冷却水射入到生产装置内，以免增加装置内的水分和降低泡沫灭火效能。冷却水的供给强度，按罐壁每米周长计算。冷却燃烧罐供水强度一般0.60.8L/SM，通常一支19MM口径的水枪，充实水柱为15时，能控制生产装置的周长10M左右；冷却邻近装置距离在燃烧装置直径1.5倍以内的供水强度一般为0.350.7 L/SM，按该装置的半个周长计算。在灭火战斗中，对化工生产装置的冷却保护有以下要求：（1）要有足够数量的水枪和水量，来冷却燃烧装置和邻近的装置（2）冷却生产装置的水流，应喷射在罐壁的上部。（3）冷却用水应连续不断，冷却装置壁要均匀，不能出现空白点，防止装置壁冷却不均而变形损坏。（4）不能将冷却水射入生产装置内，防止物料的沸腾喷溅和降低泡沫的灭火效能。3.1.3 覆盖窒息即使用泡沫液、二氧化碳等灭火剂，或者利用湿毛毡、浸湿的棉被、麻袋、石棉被等覆盖物盖住火焰，造成瞬时燃烧缺氧，致使火焰熄灭。这最适用于扑救化工生产装置裂缝、阀门等处的火灾。进行灭火时，覆盖人员携带覆盖物，在掩护人员的射水掩护下，自上风方向靠近火焰，迅速覆盖，将火焰窒息。若化工生产装置上孔洞较多，同时形成多个火炬燃烧，应用水流充分冷却装置的全部表面，尽量使装置温度及蒸气压降低，再从上风方向将火炬一个一个地扑灭。3.2 化工生产装置的工艺灭火技术措施工艺灭火措施是指根据化工生产装置、储罐及管道的连接特点提出的，利用化工生产装置本身的装备和特征，控制扑救化工生产装置火灾的技术手段。工艺措施在扑救化工生产装置的火灾时，往往会起到关键性的作用，运用得当，可以解决其他方法不易解决的问题。化工生产装置的复杂性和多样性决定了工艺灭火措施的多样性，目前已经应用到实践中的主要有：关阀断料、堵漏输转、搅拌灭火、输入灭火剂灭火、蒸汽灭火、调整工艺参数等。3.2.1 关阀断料关阀断料就是指控制、断绝流向火源处的可燃物质，使燃烧中止。关阀断料是扑救化工生产装置火灾最基本，也是到达现场后指挥员应当最优先考虑的技术措施。当化工单位的生产装置发生火灾后，由于化工生产装置的连续性，易燃、可燃液体或可燃气体的不断输送，使着火部位不间断地得到燃料而燃烧。当关闭进料阀门或关闭阻火闸门后，切断了燃料的来源。就能从根本上控制火势，这样设备或管道中剩余的燃料燃尽后，便会自行终止燃烧，流动而有压力的着火部位变为不流动，无压力的部位，从而为灭火创造了先决条件。化工生产装置的任何一处着火都会牵动整个生产系统，随着物料的流动而蔓延扩展，燃烧的猛烈程度、火情的发展态势以及火灾的扑救时间也都随着物料流动的多少而决定。因此，对于扑救化工生产装置火灾，首先应该考虑的就是是否有条件能关闭阀门。9关阀断料时应注意以下几点：（1）实施关阀断料灭火措施时，首先必须经过有关技术人员研究，制定完整的操作方案，要考虑到关阀后是否会造成其他事故，并在技术人员参与下进行操作。 （2）在关阀断料的同时，要不间断的冷却着火部位，火灭以后还要按规定的时间持续冷却。（3）当火焰威胁进出料阀门而难以接近时，可在落实堵漏措施的前提下，先灭火，后关阀。（4）对密集装置群中的某一部位着火，除关闭着火处进料阀门以外，还应关闭临近设备的进出料阀门，防止出现倒流现象。（5）应检查阀门是否完好，关闭的阀门是否有关的进、出料阀门，防止因错关而导致意外事故。在现代化工装置工艺流程中，为了减少跑冒滴漏的可能，已大大减少了阀门的数量。这类装置一旦发生火灾，则要选择离燃烧点最近的阀门予以关断，并要计算关阀处到起火点管线内所存的物料数量以采取相应对策，必要时辅以堵漏输转等措施。3.2.2 堵漏法在对化工生产装置实施全方位冷却的同时，要设法对泄漏部位实施堵漏。堵漏时要根据泄漏装置(管道)的具体情况，选配堵漏工具和堵漏胶等。目前常用的不带压堵漏技术有焊接堵漏、粘接堵漏、压按堵漏等三种。而带压堵漏技术有夹具堵漏法、夹具注胶法、堵塞堵漏法、顶压堵漏法、引流堵漏法、缠绕堵漏法、内压堵漏法、冷冻堵漏法、顶压焊接堵漏法等十多种方法。3.2.3 转疏法转疏是将物料安全转移的方法，可以使着火装置内的物料经过安全装置导入安全储罐，着火设备内的残留物料大大减少，压力下降，为灭火创造了条件。在化工生产装置中，可以采用排空管、回收管等将物料安全转移到其他生产装置或回收槽(罐);对于冷凝液化气或粘稠液体，转移过程中可以用氮气吹扫，加速变化，加速流动。地而流淌物料可通过地沟导流并回收。但是进行转输必须遵从正规的条件，它会因物料状态、比重、水溶性的不同有所不同，特别是对于生产设备的开阀导流，要防止被导流设备内出现负压而吸入空气发生回火爆炸。应严格控制导流的速度，使被导流设备内的压力不低于0.lMPa，也可向被导流设备(储罐)输入氮气或水蒸气等，以防止设备(储罐)内形成负压。3.2.4 火炬放空火炬放空法就是通过与设备上的安全阀、通气口、排气管等相连的火炬放空总管，将部分或全部物料烧掉，积极地控制灾情，防止爆炸的发生。当压力容器受热内部压力急剧升高，或系统工艺参数变化较大，压力、温升曲线较快时，应及时通知生产人员安排专人打开火炬放空线，使装置系统或单元放空泄压，防止发生物理爆炸。作为石油化工装置中气体或液体的安全、有效排放设施，火炬系统是事故泄放系统必不可少的组成部分。火炬放空一方面将整个流程或主要设备、管道中的可燃气体紧急排放到火炬系统，另一方面通入不燃性气体，如氮气、蒸汽等，以保证人身和装置的安全，不使事故的影响程度继续扩大。火炬放空系统有不同类型：按燃烧器是否远离地面可分为地面火炬和高架火炬；按火炬燃烧器的形式可分为单点燃烧火炬和多点燃烧器火炬；按介质温度分为常温放空火炬、高温热流放空火炬和低温放空火炬。火炬放空是保障化工装置安全的重要措施，但它本身又存在危险，只有正确理解和掌握其操作程序，才能排除危险因素，保证安全实施。3.2.5 搅拌灭火搅拌灭火使用于扑救储罐、容器、装置内高闪点的液体火灾。当化工生产装置内液体着火，处于燃烧初期阶段或燃烧温度值不高时，可从装置底部输入一定量的冷水或相同冷液，也可输入惰性气体，使储罐设备内的燃烧液体上下搅动，通过上层高温液与下层低温液的迅速冷却交换，使其温度降至自然点以下，减少燃烧液体的蒸发量，达到自行灭火的目的，或辅以相应的灭火剂灭火。搅拌灭火大体上分为两个步骤，一是传输物料，进行混合。二是启动搅拌系统进行搅拌。搅拌灭火的原理是搅拌可以强化液体与固体壁面之间的传热，并使物料受热均匀。在搅拌物料时，两相的密度差、粘度及界面张力对搅拌操作有很大影响，因此搅拌灭火采用相同的物料效果最好。采用搅拌灭火有一定的危险性，必须注意以下几点：（1）要计算好传输的物料量和时间，防止超量造成溢流，必须做好灭火准备，若有异常，立即停止。（2）搅拌灭火只适用于储量较大的高闪点可燃液体的储罐、设备火灾；若储存量较少、储存的物品闪点低，则不可使用此法。（3）搅拌灭火的同时，对储罐、设备的外壁要射水冷却，形成内外同时降温，既防止设备变形或爆炸，又加快灭火速度。（4）应定量输入冷液或冷水，防止过量而造成外溢引起大面积流散火。对高浓位可燃液体火灾不宜使用此法，以免在搅拌过程中发生外溢。但可与导流工艺灭火措施组合，待液位降低后，再采用搅拌方法灭火。（5）对于敞开式储罐，容器火灾，宜采用惰性气体搅拌灭火。3.2.6 蒸汽灭火蒸汽灭火是指利用化工企业设有的灭火蒸汽管道，向封闭的着火设备通入水蒸汽达到一定浓度后窒息灭火的工艺措施。蒸汽灭火的应用虽然不是很广泛，但对于一些特定场合较为合适，蒸汽灭火主要适用于密闭的厂房、容器、以及空气不流通的地方和着火面积不大的火灾，高温设备着火时，使用蒸汽灭火效果最好。蒸汽灭火的原理是将水蒸汽这一种不燃的惰性气体，稀释或置换燃烧区内的可燃气体（蒸汽）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。根据灭火实战的经验证明，当封闭空间内的空气中含有30%以上的水蒸汽时，即能熄灭大多数油类火灾。但是要成功地淹没灭火，不仅需向燃烧区内喷射足够数量的蒸汽，而且要求在短时间内使燃烧区空间内迅速形成蒸汽幕，使蒸汽达到有效的灭火浓度。3.2.7 物料循环当着火爆炸造成外排放空管线、阀门、法兰损坏，失去系统泄压或物料转输控制手段；采取控制燃烧措施时需要保持系统正压防止回火爆炸或保持设备内液面降低物料温度湿度，可采用物料循环工艺措施。物料循环有单体循环、单元循环、侧线循环和系统循环。单体循环就是物料在精馏塔、反应器、回流罐内循环；单元循环就是物料在精馏单元、加氢单元、气分单元内循环；侧线循环就是物料在初分馏塔、冷凝器、精馏塔内循环；系统循环就是在烯裂解装置、催化裂化装置、碳四抽提装置、芳烃抽提装置内循环。3.2.8 调整工艺参数参数控制就是对比较完整的着火化工装置设备，利用对生产的具体参数的调节，控制反应的剧烈程度，使火势减小熄灭的措施。参数控制主要有控制流量、温度和压力三种手段：控制流量，即远程或现场对单元系统上游阀、下游阀、侧线阀切断或调节达到容器设备所需的液面或流速；控制温度，即远程或现场对温度起到重要作用的生产装置进行调节提温或降温，保持系统达到所需的控制温度；控制压力，即远程或现场调节控制温度和流量，达到系统所需的控制压力。由于参数控制对于化工生产装置的设计与维护条件要求很高，并且仅适用于比较完整的化工生产装置，目前在实战中还应用很少。3.2.9 输入灭火剂灭火化工生产装置的火灾从外部喷射灭火剂灭火外，还可向设备管道内输入灭火剂灭火。这是扑救大型化工生产装置及死角部位的可燃气体火灾的重要灭火措施。输入灭火剂灭火的方法：当大型生产反应装置管道内可燃气体着火时，可在生产工艺允许的条件下，关闭进料总阀，然后从管道下部的旁通管道或临时选择一个与着火管道部位相近而又安全钻孔输入干粉、1211、二氧化碳，或工业蒸汽、氮气等惰性气体顺管道内部输入至着火洞处，即可灭火。输入灭火剂灭火注意事项：(1)在对管道底部采取钻孔措施时，要用水枪喷水掩护，将水流不间断冲到钻孔处，防止钻孔产生的火花引燃可燃液体。(2)灭火后要使用喷雾水或水蒸气驱散残余可燃气体，防止造成二次火灾。(3)钻孔位置的选择，必须与本单位安全技术人员商量决定。4 化工生产装置灭火技术措施的分析应用4.1 化工生产装置火灾扑救技术措施的层次分析消防部队在扑救化工生产装置火灾时所采用的技术措施，以往无科学合理的依据，完全依靠火场指挥员对火场环境的掌握程度及经验来调配。对于一般的化工生产装置火灾，对扑救技术措施的应用要求不是太高。但随着现代化工企业的崛起，尤其是在处理一些复杂的大型化工生产装置火灾时，火场消防指挥员必须在第一时间应用最合理的扑救技术措施来控制和消灭化工生产装置火灾。因此，采用科学的模型解析化工生产装置火灾扑救的技术措施，运用正确的方法指导化工生产装置火灾扑救显得十分重要。4.1.1 层次分析法简介层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是美国匹茨堡大学运筹学家T.L.Saaty于20世纪70年代提出的一种系统分析方法。1982年天津大学许树柏等将该方法引入我国，随后AHP的研究得到迅速发展，以其系统、灵活、简洁的优点，在我国得到了广泛的应用。104.1.2 层次分析法原理和步骤通过分析复杂系统所包含的因素及相关关系，将问题条理化、层次化，构造一个层次分析结构模型，将每一层次的各要素两两比较，得到相对重要程度的比较标度并建立判断矩阵，从而得到各层次要素对上层次某要素的重要性次序。层次分析法的主要步骤如下。(1)构造结构层次分析模型(2)根据标度理论构造两两比较判断矩阵A式中，(3)计算判断矩阵A各行列元素的乘积(4)求Mi的n次方根(5)对进行归一化处理得到其中为B1、B2、B3的层次单排序权重；为各行元素乘积的n次方根代数和。(6)计算最大特征根max和一致性指标C.I.；式中max为最大特征根，A为原始矩阵；为元素B1、B2、B3的层次单排序权重矩阵；C.I.为一致性指标。 (7)对所求结果进行一致性检验：C.R.=C.I./R.I.式中C.R.为一致性程度；R.I.值为平均随机一致性指标，其值为常数,具体数据如表1所示。查找出相应的平均随机性一致性指标R.I.最后, 计算一致性比例C.R.。当C.R.0.1时,应该对判断矩阵作适当的修正。表4.1 平均随机一致性指标R.I.矩阵阶数n12345678910R.I.000.520.891.121.261.361.411.461.49(8)利用加权平均法对所有的技术措施重要度进行总排序，从而突出各类技术措施的重要程度。4.1.3建立化工生产装置灭火技术措施的层次结构模型层次结构模型通常分为最高层、中间层和最低层。最高层：目标层。表示解决问题的目的，即层次分析要达到的总目标，通常只有一个总目标。中间层：准则层、指标层。表示采取某种措施。最低层：方案层。表示将选用的解决问题的各种措施、政策、方案等，通常有几个方案可选。每层有若干元素，层间元素的关系用相连直线表示。本文根据对化工生产装置火灾扑救技术措施的分析，按照评估指标体系的建立原则，初步设计了化工生产装置火灾扑救技术措施评估指标体系框架,如图2所示。图4.1 化工生产装置火灾扑救技术措施层次结构模型图4.1.4 分析评估结果为了确定各级指标对总目标的相对重要程度，特邀请8位专家对一级指标和二级指标的权重进行定量打分判定，建立的各层判断矩阵，并得到在一致性良好的计算结果（每个矩阵的C.R.都小于0.1），下面列举了1位专家打分表，其判断矩阵及计算结果如表4.2至表4.4所示。表4.2化工生产装置灭火技术措施 判断矩阵一致性比例：0.0000; 对总目标的权重：1.0000;化工生产装置灭火技术措施利用消防设施灭火利用工艺设施灭火Wi利用消防设施灭火1.00001.00000.5000利用工艺设施灭火1.00001.00000.5000表4.3 利用消防设施灭火 判断矩阵一致性比例：0.0000; 对总目标的权重：0.5000;利用消防设施灭火冷却保护筑堤堵截覆盖窒息Wi冷却保护1.00003.00003.00000.6000筑堤堵截0.33331.00001.00000.2000覆盖窒息0.33331.00001.00000.2000表4.4 利用工艺设施灭火 判断矩阵一致性比例：0.0686; 对总目标的权重：0.5000;利用工艺设施灭火关阀断料调整工艺参数堵漏法搅拌灭火蒸汽灭火输入灭火剂灭火转疏法火炬放空物料循环Wi关阀断料1.00007.00003.00005.00007.00006.00004.00005.00006.00000.2004调整工艺参数0.14291.00000.16670.33330.50000.50000.16670.33330.33330.0410堵漏法0.33336.00001.00004.00003.00003.00003.00002.00000.50000.1880搅拌灭火0.20003.00000.25001.00003.00002.00000.33332.00002.00000.1100蒸汽灭火0.14292.00000.33330.33331.00001.00000.33330.50000.50000.0400输入灭火剂灭火0.16672.00000.33330.50001.00001.00000.25000.50001.00000.0640转疏法0.25006.00000.33333.00003.00004.00001.00002.00002.00000.1042火炬放空0.20003.00000.50000.50002.00002.00000.50001.00002.00000.1020物料循环0.16673.00002.00000.50002.00001.00000.50000.50001.00000.08228位专家分别确定各级指标对总目标的相对重要程度，并计算每一级指标的相对权重，最终权重结果为8位专家指标合成权重的算术平均数，综合专家咨询结果，所得权重如表4.5所示。表4.5 一、二级指标相对目标层的权重值专家1专家2专家3专家4专家5专家6专家7专家8平均权重冷却保护0.30000.50600.15600.18600.29870.45020.14960.40170.3000筑堤堵截0.10000.11220.09830.10240.09970.09980.08970.09790.1000覆盖窒息0.10000.10150.12000.09500.14000.07800.08250.08300.1000关阀断料0.10020.20100.18000.15060.19340.21000.26550.14250.1804调整工艺参数0.