化工企业消防安全方案研究 文献综述

1、化工企业消防安全方案研究文献综述化工企业是一个存在高火灾风险的生产区域，一旦发生火灾爆炸事故将导致人员伤亡和财产损失。化工企业在生产过程中使用大量易燃易爆、有毒及强腐蚀性原料，因此常伴随着高温、高压、氧化、还原等化学反应，一旦失控，在生产、储存、运输过程中所发生的爆炸、火灾、中毒、放射等事故尤其是造成火灾事故也是越来越多1。火灾发展通常是许多因素的共同结果，包括：燃料性质，燃料量，通风（自然或机械），空间几何形状（容积和天花板高度），火灾位置和环境条件（温度，风等）2。化工企业常见的重大事故有：液化石油气、固体粉尘爆炸、（石油库）油品、泡沫（酸碱性、抗溶性、非抗溶性）爆炸等。由此可见，化工企业

2、一旦发生火灾、爆炸事故，造成危害很大：一是造成企业的重大人员伤亡和财产损毁；二是企业的火灾事故现场一般都很复杂，很多化学原料具有燃点低、易燃、易爆、甚至是加速火势蔓延的特点，因此造成灭火救援难度相当大，易造成救援人员伤亡；三是火灾后化工企业某些化学用品易造成环境污染，包括空气污染和水污染等等3。综合说来，对化工企业消防的研究有以下几方面：（一）化工企业火灾研究当代的安全理论科学中，危险源的辨识对安全工作者来说是认识事故发生机理的重要依据，对于化工企业而言，危险指的就是可能会对人生安全或者财产安全带来破坏的潜在能量。化工企业火灾类型4：1、油品爆炸：石油类商品具有燃点低、易挥发形成蒸汽,且蒸汽密

3、度大于空气密度,能够在低处向四周蔓延,与空气混合形成爆炸性气体,遇明火、雷击、静电放电、电气(器)设备引起的火星火花、摩擦撞击打火都可引起火灾、爆炸事故.加油站作为储存、加注易燃易爆石油类商品的场所,属于危险爆炸环境可燃气体浓度达到爆炸极限的原因有两种,一是因油罐及其附件破损导致油品泄露,泄露未及时发现或得到有效控制而形成燃烧爆炸环境;例如,油罐在加油作业时,由于操作人员疏忽发生冒顶,就会有大量油品在操作井内蔓延,油品在操作井内的剩余空间内挥发与空气形成可燃性混合气体;进出油管道可能会由于管线腐蚀、机械碰撞等原因破裂,泄露的油品在卸油井内挥发形成爆炸性混合气体.二是油罐检修维护时,清罐不合格,

4、罐内油气浓度依然较高,随着维修工作的进行,油气与空气混合就可能会达到爆炸极限浓度范围内,从而形成燃烧爆炸环境5-6。预防石油爆炸的措施有：（1）改进生产工艺，尽量避免使用或者少用具有易燃易爆性质的物料；（2）对石油化工企业在新建、改建、扩建项目使用到的易燃易爆危险化学品物料进行辨识，对重大危险源配备温度、压力、液位、流量、组分等信息的不间断采集和监测系统以及可燃气体和有毒有害气体泄漏检测报警装置，配套监控设施；（3）石油化工企业的生产、储存装置设施应按照生产工艺需求及相关规范进行设计，考虑防火间距、防火分区、防爆泄压、消防设施服务范围等因素，各类设施做好防雷静电接地工作；（4）有易燃易爆危险化

5、学品重大危险源企业应提高自动化水平，增设安全联锁装置，并增加安全级别更高的紧急停车系统，当生产装置出现紧急情况时，直接由紧急停车系统对设备进行安全保护，防止危险扩散造成更严重事故。应对石油化工企业火灾爆炸事故时，首先要关阀断料，因为石化装置生产的连续性很强，一处着火牵动整个生产系统，火势随着物料的源源补给而旺盛不熄；其次对于暂时没有起火的气、液体泄漏要积极进行堵漏及导流措施，或者将着火或受到火势威胁储罐内的物料导入安全储罐中；其次，对受火势威胁最严重的设备应采取重点突破，冷却防爆炸措施，对受火势威胁的高大的塔、釜、反应器应分层次布置水枪 ( 炮) 阵地，充分利用高喷车、移动炮、屏封水枪、无后座

6、力多功能水枪等从上往下均匀冷却，防止上部或中部出现冷却断层；最后，在扑救石油化工火灾中，火场会产生混有大量有毒有害物质的灭火流淌水，可在现场开挖水池，将灭火流淌水引入水池，灾后进行除污处理7。面对石油爆炸需准备的应急物资有：活性炭等吸附性较强的物质、水枪、大量储备灭火降温用水、消防服、防毒面具、消防桶、消防毯等。2、粉尘爆炸粉尘爆炸是指可燃性固体微粒悬浮在空气中，当达到一定浓度时，被火源点燃引起的爆炸。具有爆炸危险的粉尘有:金属粉尘、粮食粉尘、合成材料粉尘、饲料粉尘、林产品粉尘等。粉尘爆炸是一个连锁反应，首先粉尘粒子表面通过热传导或热辐射，从点火源获得点火能量，使表面温度急剧上升，达到粉尘粒子

7、加速分解温度或蒸发温度，形成粉尘蒸气或分解气体。这种气体与空气混合后引起点火。另外，粉尘粒子本身从表面到内部( 一直到粒子中心点) ，相继发生熔融和气化，并发出微小的火花，成为周围未燃烧粉尘的点火源，使粉尘着火，从而扩大了爆炸范围8。粉尘爆炸的条件有以下五个：（1）一定的粉尘浓度；（2）一定的氧含量；（3）有足够的点火源；（4）粉尘必须处于悬浮状态，即粉尘云状态；（5）粉尘必须处于悬浮状态，即粉尘云状态。根据粉尘爆炸的五个条件，后两个条件在生产中比较难以消除，而前三个条件是可以控制的，只要消除其中的一个或者多个条件，粉尘爆炸的事故就可以避免，因此可以实施以下几个措施来预防粉尘爆炸：（1）从可燃

8、物方面进行预防：首先保证处理粉料的设备、容器和输送系统的良好密闭性能；其次要防止粉尘从设备泄漏，消除粉尘或缩小粉尘扩散范围，降低可燃粉尘的浓度；还要防止粉尘沉积和及时清理粉尘，避免二次爆炸。（2）采用惰性气体保护，在粉尘和空气的混合物中，充入即不燃又不助燃的惰性气体，降低系统中的氧气含量，一般有真空惰化和压力惰化两种。（3）从点火源方面进行预防：粉尘的爆炸必须要有足够的点火能量，因此要严格管控点火源。具体的措施有：（1）维修带有粉尘的设备时，严禁使用产生冲击或摩擦火花的工具；（2）进行生产工艺的防静电设计，严格管控工艺流程中材料的选择、装备安装和操作管理等过程，控制静电的产生和电荷的聚集。（3

9、）在粉尘爆炸危险区进行电焊作业时，应将设备内的物料清除，避免焊渣落到设备内或物料上。（4）及时清理沉积在各类装置和机械等热表面的粉尘，防止粉尘自燃爆炸。（5）将会产生产生可燃粉尘的场所列为禁火区域。（6） 定期检查电气设备，防止其线路老化、短路，产生点火源等。在扑救粉尘爆炸火灾时,必须使用雾化效果好的喷嘴，不能使用直流水扑救,使用直流水扑救会将粉尘吹起形成粉尘云,引起粉尘爆炸。而且，要根据粉尘的物理化学性质,正确选用灭火剂，如镁、铝粉等,就禁止使用二氧化碳灭火剂来进行扑救。此外，若燃烧物与水接触能生成爆炸性气体,禁止用水灭火，如镁粉、铝粉、钛粉发生火灾不能用水、泡沫、四氯化碳、1211灭火剂进

10、行扑救9。应对粉尘爆炸必须准备好以下物资：消防器材、药品、个体防护用品（具）均配置齐全，并规定定期检查保养，使其经常处于完好可用状态；还需储备有相应的应急物资（如担架、对讲机等），供事故之需。3、液化气爆炸液化气被列为十大化学危险品之一，丙烷、丁烷、丙烯、丁烯为其主要成分。常温常压下呈气体状态，但在加压和冷却时很容易变为液态。液态液化石油气比空气重，体积质量约为空气的 15 倍，一旦泄漏将迅速降压，由液态转化为气态，并在低洼沟槽处聚积。由于液化石油气爆炸下限很低 (2% 左右)，极易与周围空气混合形成爆炸气体，达到爆炸极限，遇明火即会发生火灾爆炸10。液化石油气爆炸释放的能量可以是物理的、化学

11、，各种爆炸的分类取决于能源的类型和释放的环境11。液化气火灾爆炸常见的原因有：（1）超检验期充装，液化气钢瓶是一种有缝焊接容器.钢瓶作为用户的小气源,使用环境往往潮湿而使钢瓶底部生锈、瓶壁易受腐蚀，在使用过程中,经常会被碰撞造成外表皮脱落、钢瓶变形、护罩松动甚至损坏，钢瓶长年使用也会发生自然磨损，且在现实生活中,钢瓶检验率非常低，极易引发爆炸、火灾事故。（2）超装或超温，液态石油气具有随温度升高膨胀、压力急剧增大的特点,若瓶内充满了液化气,当环境温度升高(如将钢瓶置于明火旁),钢瓶就可能发生物理爆炸。（3）钢瓶材质承受不了应有的耐压强度,也会导致爆炸。（4）钢瓶角阀、减压阀失去控制作用或钢瓶与

12、灶具的连接管泄漏,导致空气中液化气的浓度达到一定比例,遇明火或因摩擦、电气火花也会发生爆炸。（5）钢瓶外表面受到外力机械损伤冲击或碰撞或环境温度急剧升高,也会引起瓶体爆炸12。扑灭液化气火灾时，消防队员要根据地形使用移动的高压水枪或者遥控的自动高压水枪进行扑救，对于泄漏处的处理应该选用喷雾的方式，喷雾水枪可以驱散、稀释沉积漂浮的混合气体，使液化气的体积分数无法达到爆炸极限，降低了爆炸的可能性。预防液化气爆炸的措施：首先选择高质量的钢瓶是安全使用的前提；其次加强充装站的安全管理，控制无证、超期、过量充装；最后，加强对液化气钢瓶用户的安全教育,形成一个使用钢瓶必须充前检验、发生异常及时检验、定期进

13、行正常检验的良好氛围。此外，使用过程中严防回火,冬天严禁用火加热钢瓶,夏天严禁在阳光下暴晒钢瓶,钢瓶与灶具、火源、热源应保持一定的安全距离,严防泄漏等都是保证钢瓶安全的必须注意事项。应对液化气爆炸必须准备好以下物资：灭火器、应急救援设施、消防服、消防斧、防毒面具和消防桶、消防毯等应急救援灭火装备。液化气或者石油在爆炸事故中泄露时的常见堵漏的方法一般有：（1）用有防护层手钳关阀门断气；（2）如果液化石油气是从储罐底漏出来，而且在罐壁下已安有消防水管，可以利用消防水管由外部向罐里注水，利用水比液化气重的差异，把液化石油气浮到漏气口之上，终止泄露；（3）当法兰垫老化损坏，液化气从法兰接头向四周喷流，

14、并无法控制时，可使用法兰加垫止漏法；（4）用麻袋等织物强行包裹法兰盘泄漏处，然后浇水使其冻结，从而制止泄漏。（二）化工企业火灾案例分析 以大连中石油国际储运有限公司在 2010年发生的“7·16”输油管道爆炸火灾事故为例13:2010年 7 月 16 日 18 时许，大连中石油国际储运有限公司( 以下简称国际储运公司) 原油罐区输油管道发生爆炸，造成原油大量泄漏并引起火灾。15 日 15 时 30 分，通过油轮向该公司原油罐区卸油，卸油作业在两条输油管道同时进行。20 时左右，工作人员通过原油罐区内一条输油管道( 内径 0 9 米) 上的排空阀，向输油管道中注入脱硫剂。7 月 16

15、日 13 时左右，油轮暂停卸油作业，但注入脱硫剂的作业没有停止。18 时左右，在注入了 88 立方米脱硫剂后，现场作业人员加水对脱硫剂管路和泵进行冲洗。18 时 8 分左右，靠近脱硫剂注入部位的输油管道突然发生爆炸，引发火灾，造成部分输油管道、附近储罐阀门、输油泵房和电力系统损坏和大量原油泄漏。事故导致储罐阀门无法及时关闭，19 时左右，火灾不断扩大，原油顺地下管沟流淌，形成地面流淌火，火势蔓延，造成 103 号罐和周边泵房及港区主要输油管道严重损坏，部分原油流入附近海域造成了大面积海水污染，海洋生物的大面积死亡。事故的主要原因就是在油轮已停止卸油之后，工作人员还在继续向输油管道中注入含有强氧

16、化剂的原油脱硫剂，造成输油管道内发生化学爆炸。在这次的火灾当中，形成的直观原因是脱硫剂的注入形成的化学反应，以及隐含的原因有：1、设备泄漏。事故当中，脱硫剂的注入形成了化学反应，化学反应产生的热量，积聚在管道设备当中，造成设备的过度受热，最终导致设备内的原油燃烧，形成爆炸，从而产生火灾。石油化工企业的火灾中，有很多火灾的产生原因都是由于设备过热和泄露；2、工作人员的问题。本次的事故发生，主要就是作业人员的不负责任，在油轮已经停止卸载原油的情况下，却还在向管道内注入脱硫剂，导致了事故的发生；3、消防措施不到安全位，从事故发生的时间来看，该企业的灭火措施并不到位。事故发生后 1小时后，火势还在不断

17、的扩大。在事故中，虽然开始时由于储油阀门不能及时关闭，造成了火势的蔓延，但同时也可看出该企业在防火预防中缺乏完善的防火措施，不能在最短的时间内控制或延缓火灾事故；4、补救措施缺乏，在企业生产的过程中，必须要完善事故发生后的应急措施，配置足够的应急堵漏装置，及时地将灾害降低到最小。通过原油扩散的后果来看，该企业显然缺乏相应的补救措施。石油化工企业的火灾一旦发生往往很难受人为的控制，因此必须建立完善的防火措施：1、加强设备检查，加强对设备并及时更换老化设备，尽可能的将设备全部安装到地下，消除二硫化碳泄漏遇氧燃烧和冬季与高温取暖管道并行的隐患，防止因为地面明火或自然原因带来的火灾危险；2、加强工作人

18、员的安全素质培养，员工的任何一个误操作都可能会造成非常严重的后果，因此，在实际的工作当中必须强化员工对安全操作和防火意识的锻炼，使人为因素而造成的火灾降到最低，避免由于这些情况而出现火灾事故；3、加强消防设施设置及消防队伍建设，油化工企业的防火措施中，可以在易发火灾的地区增加灭火器材及泡沫系统等消防设备，如在输送管道、储油罐的周边增加泡沫发生装置。同时，加强与当地消防队的联系，以便在火灾发生的时候可以得到第一时间的火势控制，避免火势大范围蔓延；4、完善火灾预防措施，石油化工企业在发展的过程中必须建立完善的事故应急措施，如建立事故备用储油罐、火灾事故处置应急方案、火灾隔离带等。（三）泡沫灭火剂研

19、究1、泡沫灭火剂泡沫灭火剂的种类繁多，可以按发泡方法、发泡倍数、用途、发泡基料等依据进行分类。根据灭火机理的不同，分为化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂。根据发泡倍数的不同，分为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫。发泡倍数分别为20倍以下、20倍200倍之间、200倍1000倍之间。这两种分类方法仅仅是从某些概念出发而进行的初步分类，更具有实际意义的方法是按照用途和基料分类。根据用途的不同，即能否扑灭极性液体火灾，可以分为普通型和多功能型泡沫灭火剂。根据发泡基的不同，可以分为蛋白型和合成型泡沫灭火剂14。泡沫灭火剂的灭火作用机理主要包括水的冷却作用、泡沫隔绝空气的窒息作用、泡沫的遮断作用，具体如下

20、：（1） 冷却作用。泡沫灭火剂所形成的泡沫结构可以作为一种“散热器”，泡沫中会携带大量的水，泡沫液比水更能很好的附着在可燃物表面，特别是垂直表面。泡沫对可燃物表面产生润湿作用，吸收燃烧过程中产生的热量，再通过水的蒸发带走热量。（2） 窒息作用。由于泡沫的相对密度较小，可漂浮于可燃液体的表面，或黏附在可燃固体的表面，形成泡沫覆盖层，使燃烧物表面与空气隔离。（3） 遮断作用。泡沫层可以遮挡火焰对燃烧物表面的热辐射，降低可燃液体的蒸发速度或固体的热分解速度，使可燃气体难以进入燃烧区。2、泡沫灭火剂的分类研究（1）水成膜泡沬灭火剂氟碳表面活性剂与适当的碳氢表面活性剂复配，再与发泡剂、亲水性非离子表面活

21、性剂、螯合剂、抗冻剂等助剂组合，即可得到水成膜泡沫灭火剂。这种水成膜灭火剂主要是利用氟碳表面活性剂高效的憎水、憎油性质，极大限度地降低水的表面张力，同时也可降低水-油的界面张力，使得水可以漂浮在油上，达到隔绝油层与空气的目的，从而完成灭火过程。水成膜泡沬灭火剂适用于A类火灾和B类火灾中的非水溶性液体火灾。Stern15等用-支链氟化的氟碳表面活性剂与其他添加剂复配，研制出了环境友好型水成膜泡沫灭火剂。Clar16等用一种高相对分子质量的含氟共聚物研制了适用于UL162/B级标准的水成膜泡沫灭火剂，用量仅占浓缩液的0.008 (wt)%质量分数。因此，嵐碳表面活性剂也就成为水成膜泡沫灭火剂最重要

22、的组分，它决定着水成膜泡沫灭火剂的性能和成本(氟碳表面活性剂占水成膜泡沫灭火剂总成本的80%以上)。（2）蛋白型泡沫灭火剂蛋白型泡沫灭火剂可以分为两大类：蛋白泡沫灭火剂和氟蛋白泡沫灭火剂。虽然受到高效的新型灭火剂的冲击，所占市场份额下降，但由于蛋白泡沫灭火剂成本低，易于生产，目前蛋白泡沫灭火剂仍是我国生产量最大、应用范围最广的灭火剂17。李亚东18利用活性污泥水解蛋白质制备蛋白质泡沫灭火剂，不仅防止了剩余活性污泥的次污染，更是可以避免植物蛋白质成本高、动物蛋白质气味重这些缺点。普通蛋白泡沫灭火剂中加入质量分数0.005 (wt)%0.05 (wt)%的阴离子或非离子型氟碳表面活性剂，即可制得氟

23、蛋白泡沫灭火剂。适用A类、B类火灾。（3）A类泡沬灭火剂类泡沫灭火剂是指用于类可燃物火灾的泡沫灭火剂。七十年代，美国开发出压缩空气泡沫系统（CAFS）后，合成表面活性剂泡沫作为类泡沫广泛使用。这类泡沫以低倍数应用于油品火灾的灭火效果不如蛋白泡沫，于是将其发成高倍数泡沫灭火剂19。（4）抗溶性泡沫灭火剂（AR）抗溶性泡沫灭火剂是指用于扑灭水溶性液体燃料火灾的泡沫灭火剂。最初使用的是金属皂类抗溶性泡沫，现在采用的是多糖类抗溶性泡沫。常用的抗 溶 性 泡 沫 品 种 包 括 合 成 型 抗 溶 泡 沫 （S/AR）、3%抗溶性水成膜泡沫（AFFF/AR）、改性水成膜泡沫（AFFF/AR）和6%抗溶氟

24、蛋白泡沫（6%FP/AR）20。该种泡沫无触变性，并且对极性或者非极性溶剂火灾均有效。参考文献1 张桂英, 张景钢, 王闪, 等. 中小型化工企业的安全生产管理问题的探讨J. 山东化工, 2008, 37(8): 44-46.2 Addai E K, Tulashie S K, Annan J S, et al. Trend of Fire Outbreaks in Ghana and Ways to Prevent These IncidentsJ. Safety and Health at Work, 2016.3 杨鹤. 大型化工企业消防安全投入最优化分析D. 沈阳航空工业学院, 201

25、0.4 保红喜. 化工工艺火灾类型及预防措施J. 科技与企业, 2007 (12): 78-79.5 郭卫华, 李辉. 石油化工企业重大危险源火灾爆炸事故预防J. 消防科学与技术, 2016, 35(9): 1335-1337.6 周俊良. 浅析石油化工企业火灾爆炸事故的原因和处置措施J. 广州化工, 2016, 44(6): 226-228.7 李庆功, 宋文华, 谢飞, 等. 加油站油品存储罐区火灾爆炸事故伤害范围的数学模拟J. 南开大学学报: 自然科学版, 2011, 44(5): 7-13.8 薄涛, 谭迎新. 粉尘爆炸事故预防及其扑救对策研究J. 武警学院学报, 2008, 24(4): 46-49.9 张二强, 张礼敬, 陶刚, 等. 粉尘爆炸特征和预防措施探讨J. 中国安全生产科学技术, 2012, 8(2): 88-92.10 夏传艳. 液化气钢瓶爆炸事故的特征分析及安全对策J. 荆门职业技术学院学报, 2004, 19(6): 36-39.11 Zareei H, Khosravi Nikou M, Shariati A. A Consequence Analysis of the Explosion