沸噴油品儲(chǔ)罐火災(zāi)事故的處理

　沸噴性油品是在火災(zāi)燃燒過程中能夠發(fā)生沸溢或噴濺的油品，如原油、重油、渣油、蠟油等重質(zhì)油品。從這類火災(zāi)燃燒的情況分析，除了具有一般油品火災(zāi)的共性之外，還具有其獨(dú)特的規(guī)律。在滅火工作中，重質(zhì)油品的沸溢和噴濺不僅會(huì)使油罐火災(zāi)瞬間擴(kuò)大蔓延，造成大面積燃燒，同時(shí)也會(huì)給滅火人員和消防車輛造成嚴(yán)重的威脅。

一、產(chǎn)生沸溢和噴濺的原因及過程

　　1、　原　因
　　重質(zhì)油品粘度較大，并含有一定量的水分，一般以乳化水和水墊兩種形式存在，因此也就產(chǎn)生了兩種不同的燃燒特性。如油品在燃燒過程中，由于熱波(熱波溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水的沸點(diǎn))的影響，油品中的乳化水(也稱自由水)被汽化沸騰，大量蒸汽泡在上升過程中被油薄殼所包圍，這種表面包含有油品的汽泡，比原來的水體積擴(kuò)大千倍以上，浮在油面并從油罐向外溢流，這種現(xiàn)象叫沸溢。隨著油品不斷燃燒，熱波溫度繼續(xù)下移，當(dāng)熱波到達(dá)罐底水墊層時(shí)，水就會(huì)沸騰汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，并聚集在油層和水層之間，當(dāng)蒸汽壓力超過上部油層重量時(shí)，便沖破油層向上拋出，這種現(xiàn)象叫做噴濺。
　　2、　過　程
　　當(dāng)油品燃燒時(shí)，火焰將熱傳給液面，由于熱波的作用，使靠近液面的油層溫度上升，油品粘度變小，水滴向下沉積，同時(shí)受向上運(yùn)動(dòng)的熱油的作用而蒸發(fā)變成蒸汽，導(dǎo)致液體體積膨脹，當(dāng)油罐容納不下時(shí)向外溢出，形成沸溢(也稱水沸溢現(xiàn)象)。
　　油品火焰向液面?zhèn)鳠?，液體吸收熱量，較輕油品組分首先被蒸發(fā)燃燒，而重質(zhì)組分油品因溫度沒有達(dá)到其沸點(diǎn)而不能汽化，則攜帶其吸收的熱量向液體深層沉降形成高溫油層，并逐漸加熱冷的液層，這種特性叫熱波特性。隨燃燒時(shí)間的延長，高溫層會(huì)逐漸變厚，當(dāng)高溫層的熱波頭接觸罐底水墊時(shí)，水便開始吸收大量的熱量迅速汽化，使產(chǎn)生的蒸汽體積迅速膨脹，將上部油抬起拋向空中并向罐外噴射，形成噴濺。
　　綜上所述，形成沸溢和噴濺的主要因素是油品中含有水分。油品中水的來源有以下兩種，一是油品本身含有水分，原油在油罐中靜止后，油水分離使部分水沉降底部而形成水墊。二是油罐防水防雨設(shè)施不完善。另外，還有一種類似沸溢現(xiàn)象，叫油沸溢出。即在熱波形成以后的任何時(shí)間內(nèi)，在燃燒的表面上施放水或泡沫時(shí)會(huì)產(chǎn)生油沫，只要沒有其它通路，油品會(huì)超過油罐邊緣而溢出。如1986年3月30日林源煉油廠油罐爆炸著火，就是在撲救中射入水和使用泡沫時(shí)油罐出現(xiàn)早期油沫溢出(也稱油沸溢現(xiàn)象)。因此，在滅火過程中，冷卻水使用不當(dāng)或?qū)嵤┡菽瓬缁鹨淮尾荒軐⒒饟錅鐣r(shí)，尤其是在著火罐燃燒時(shí)間較長，罐內(nèi)液體已形成高溫層的條件下，射進(jìn)的水或泡沫在熱油中就會(huì)被迅速汽化形成油沫子，導(dǎo)致油品大量涌出罐外。

二、油品沸溢和噴濺的特點(diǎn)及規(guī)律

　　1、　沸噴性油品火災(zāi)的燃燒規(guī)律
　　很多油罐火災(zāi)事例證明，沸噴油品的燃燒可分為三個(gè)階段：一是初期階段，著火后30　min以內(nèi)，這個(gè)時(shí)期油品燃燒較為平穩(wěn)，一般不會(huì)發(fā)生沸噴。二是猛烈階段，即火災(zāi)中期，是火災(zāi)燃燒最強(qiáng)烈的階段，也是發(fā)生沸溢和噴濺的關(guān)鍵時(shí)期。油罐發(fā)生沸噴的時(shí)間與重質(zhì)油品的油層厚度和其含水量以及粘度等有關(guān)，一般油層越厚發(fā)生沸噴的時(shí)間越晚，油品含水大、粘度大發(fā)生水沸溢也較劇烈。但燃燒中期也有火焰起伏現(xiàn)象，其原因是油罐發(fā)生燃燒，首先輕質(zhì)油分揮發(fā)，在一定的油層厚度內(nèi)，重質(zhì)餾分相對增加，在火焰輻射熱的作用下，液面會(huì)發(fā)生焦化而形成焦質(zhì)層，這個(gè)焦質(zhì)層既不利于油面的燃燒，又可阻止下層油品蒸發(fā)。因此，在這段時(shí)間內(nèi)火勢較弱，燃燒較平穩(wěn)，可以說是中期的燃燒低潮，約有幾分鐘到十幾分鐘。隨燃燒時(shí)間的延長，油層受熱增大，焦質(zhì)層下油蒸氣增多，其壓力不斷提高，突破焦質(zhì)層進(jìn)入燃燒區(qū)，火勢轉(zhuǎn)為猛烈，燃燒強(qiáng)度出現(xiàn)高點(diǎn)。掌握火災(zāi)的起伏現(xiàn)象，對于油品燃燒中期滅火是非常重要的。三是熄滅階段，輕質(zhì)油將燃盡，燃燒強(qiáng)度逐漸下降，直至熄滅。
　　2、　沸溢和噴濺發(fā)生前的特征
　　沸溢前的表面特征：火焰突然增高、變白、發(fā)亮。這是因?yàn)榇罅科羝谏仙倪^程中，加速了燃燒區(qū)的油蒸氣擴(kuò)散速度，即增加了火焰的紊流性質(zhì)，從而增大了火焰表面積，使油蒸氣和空氣氧化更加充分，燃燒溫度增高，濃煙減少，火焰發(fā)白發(fā)亮。同時(shí)，大量水滴受高溫作用急劇汽化而形成飛濺并發(fā)出輕微的轟隆和嘶嘶聲，即油炸食品的聲音。噴濺前的表面特征：除火焰突然增高外，罐內(nèi)由于壓力升高而造成罐體抖動(dòng)或振動(dòng)。
　　3、　沸溢和噴濺發(fā)生的時(shí)間
　　根據(jù)撲救林源煉油廠火災(zāi)事故分析，沸溢時(shí)間主要與油品種類、油品含水量以及罐內(nèi)液面距罐上沿的距離大小有關(guān)。試驗(yàn)證明，含水為1%的原油燃燒45～60　min后就會(huì)發(fā)生沸溢，噴濺發(fā)生的時(shí)間要比沸溢晚，這主要與儲(chǔ)罐內(nèi)油層厚度、油品燃燒的直線速度和熱波速率有關(guān)，即

式中　t——噴濺時(shí)間，h；
　　　h——儲(chǔ)罐內(nèi)油層厚度；
　　　v₁——油品燃燒的直線速度；
　　　v₂——熱波速率。
　　如果油罐燃燒時(shí)間較長，油品含水較少，在火災(zāi)撲救過程中射進(jìn)水或泡沫，這樣在高溫油層已經(jīng)形成的條件下，就會(huì)出現(xiàn)油品沸溢現(xiàn)象。
　　4、　發(fā)生沸溢和噴濺的規(guī)律及其范圍
　　一般說來，一次油罐火災(zāi)可連續(xù)發(fā)生幾次沸溢，兩次沸溢時(shí)間間隔最短為30　min，最長為135　min，沸溢的平均間隔時(shí)間為90　min。
　　在油層較淺的情況下，噴濺一般只發(fā)生一次，在油層較深的情況下往往發(fā)生多次，但其特點(diǎn)是間隔要比沸溢短，因?yàn)樵诘谝淮螄姙R之后，罐內(nèi)剩下的高溫層油品在翻動(dòng)接觸水墊時(shí)，經(jīng)過熱傳遞過程又很快汽化成很大的蒸汽壓，以致再次噴濺，而且噴濺威力有時(shí)比前次還要大。
　　沸溢或噴濺時(shí)油品溢出或飛濺的范圍不同。沸溢時(shí)，因受地勢或防火堤的限制，一般油品溢出距離可達(dá)幾十米。若地勢較高，防火堤不完善，則局部油品隨地勢流散可達(dá)300　m以上。有時(shí)沸溢油品可能越過防火堤，造成大面積擴(kuò)散。噴濺時(shí)，由于受噴濺高度和風(fēng)力的影響，水平擴(kuò)散距離有時(shí)可達(dá)130　m以上，而不受圍堤的影響，燃燒面積可擴(kuò)大10　000　m²以上。從國外一些資料看，油品沸溢或噴濺時(shí)至少使燃燒面積擴(kuò)大10%，多者達(dá)75%～80％。從我國幾次火災(zāi)發(fā)生沸溢的情況來看，一般每次在10%～30%之間，噴濺要比沸溢的危害大得多。

三、撲救火災(zāi)的措施

　　(1)油罐火災(zāi)具有先爆炸后著火的特性，因此要考慮各種復(fù)雜情況，首先要對著火罐和鄰近罐實(shí)施冷卻，防止火勢擴(kuò)大，降低燃燒罐的溫度，延長發(fā)生沸噴的時(shí)間。同時(shí)，調(diào)集力量，掃清外圍，充分做好滅火準(zhǔn)備。
　　(2)對于撲救沸噴性油品火災(zāi)來說，一是油罐燃燒的初期階段，這時(shí)液體表面還沒有形成高溫層，熱油向下傳遞不深，溫度也不高，此時(shí)不會(huì)發(fā)生沸溢，更不會(huì)出現(xiàn)噴濺現(xiàn)象，是滅火的最佳時(shí)期。這個(gè)時(shí)期要及時(shí)投入大量泡沫滅火設(shè)施進(jìn)行滅火。二是在猛烈階段，液面形成結(jié)焦層的燃燒低潮期，組織實(shí)施滅火是較為有利的時(shí)機(jī)。這時(shí)輕質(zhì)油受到結(jié)焦層的限制，揮發(fā)較慢，因此燃燒強(qiáng)度較弱，滅火較為有利。但這個(gè)時(shí)期滅火時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮熱油層的問題，否則施放泡沫時(shí)會(huì)產(chǎn)生燃燒著的油沫而使施放的泡沫遭到破壞或者越過罐邊緣溢出。最好的方法是在施放泡沫之前采取以下措施：①從遠(yuǎn)處以扇形在燃燒表面上施放直流水流，故意使燃燒表面產(chǎn)生含油氣泡，以達(dá)到控制油沫的目的(溢出的油沫必須引導(dǎo)到安全地段或可有效控制的地方)，冷卻熱波層，減少熱波層的深度，待油沸溢穩(wěn)定后，再施放泡沫滅火。若油沫不斷產(chǎn)生，則應(yīng)考慮沸溢噴濺的時(shí)間，以便及時(shí)撤出。②往罐內(nèi)輸入部分冷油，然后施放泡沫。必要時(shí)兩種方法可同時(shí)進(jìn)行，但輸冷油應(yīng)在罐位允許的情況下進(jìn)行。
　　(3)猛烈階段的滅火計(jì)劃應(yīng)著眼于減少可能發(fā)生的沸溢和噴濺帶來的破壞?；饒鲋笓]員要密切注意火情變化。了解燃燒的時(shí)間、油品含水以及罐底水墊等情況。隨時(shí)觀察油罐熱波面向下推進(jìn)的時(shí)間，可采取以下兩種方法：①在罐壁上噴水觀察蒸發(fā)情況；②在罐壁上涂刷一道特殊的溫度指示漆(如汞碘亞銅涂料)觀察顏色變化情況。根據(jù)火場實(shí)際情況推算出可能發(fā)生沸溢、噴濺的時(shí)間。同時(shí)，指定一個(gè)或幾個(gè)人作為火情觀察員，隨時(shí)觀察火情，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)發(fā)出信號。在可能發(fā)生沸溢、噴濺的前期，正確采取轉(zhuǎn)移油品降低液面、排除罐底積水或輸入冷油等措施，以破壞產(chǎn)生沸溢和噴濺的條件。加強(qiáng)對燃燒罐和毗鄰罐壁的冷卻，在無準(zhǔn)備的情況下禁止將水噴入燃燒罐內(nèi)。
　　(4)正確選擇和使用滅火裝置，建議推廣拱頂油罐使用液下噴射泡沫滅火裝置，其優(yōu)點(diǎn)是：①不受油罐爆炸的影響，沸噴油罐火災(zāi)實(shí)例證明，大多為先爆炸后燃燒，隨著罐頂?shù)谋?，罐上泡沫滅火裝置很容易遭受破壞，從而影響了火災(zāi)的撲救；②泡沫是通過液下噴射的，因此泡沫不受火焰和上升熱氣流的影響，同時(shí)泡沫在油品液體內(nèi)上升的過程中，還可以起到冷卻和破壞熱波層的作用，使泡沫在液面形成覆蓋層。