一、概述
石油化工是指以石油、天然气做原料,经过物理化学和机械加工而制取各种石油化工产品的工业。它涉及到国民经济的各个领域,是国计民生不可缺少的重要行业和国民经济的支柱产业之一,在国民经济中占有十分重要的位置。
石油化学工业的生产流程复杂,设备种类繁多,是一种工艺比较复杂,技术性较强的行业。由于在生产过程中使用的原材料、半成品、成品以及各种辅助材料大都是易燃易爆物质,极易引发火灾和爆炸事故,且着火时火势凶猛不易扑灭,近20年来,世界石油化工行业发展异常迅速,由此而引起的重大火灾、爆炸事故也相继不断。例如:1973年和1974年日本连续发生的石油联合企业火灾爆炸事故,不仅造成了重大的人员伤亡和财产损失,而且还严重污染了周围海域。1975年美国联合碳化物公司比利时公司安特普厂年产15万T的高压聚乙烯装置,因一个反应釜填料盖泄漏,受热爆炸,发生连锁反应,整个工厂被摧毁。1978年发生在西班牙的因超装和太阳暴晒而导致丙烯酸车间爆炸事故,一次死亡200多人。1982年委内瑞拉首都加拉加斯附近一座大型电厂的石油储罐发生爆炸,造成145人死亡,500多人受伤,其伤亡之惨重在世界石油储罐火灾中都是罕见的。
在我国历史上也曾经出现过石化火灾得惨痛历史:1989年8月12日9时55分,在青岛黄岛油库发生了爆炸!这场火灾造成97人伤亡,其中死亡19人,伤78人,共烧毁12消防车,原油4万多吨,毁坏民房4000多米2,毁坏路面2万米2;燃烧的高温、水域的污染、爆炸的震动,使3.3万尾名贵的黑鲷鱼死亡,近3000只水貂一命呜呼,5200亩虾池、1160亩贻贝、扇贝养殖场毁坏,2.2万亩滩涂上成亿尾鱼死亡。直接经济损失3540万元。
由上可见:石油化工行业也是一个火灾爆炸危险性大,而且一旦发生火灾爆炸事故,则损失大、伤亡大、影响大的行业,所以一直是消防保卫的重点。因此开发石化类火灾的消防产品这一艰巨的任务便落到了消防安全行业的各大企业的头上了。
二、贮油罐消防用灭火剂及灭火装置比较选择
过去,在贮油罐消防灭火设计及应用中,使用较多的有泡沫灭火剂及灭火系统,烟雾灭火系统、干粉灭火系统等,这些产品为石油系统的消防立下了汗马功劳。然而使用的实际证明,这些产品应用于贮油罐灭火,有各自的优点和缺陷。
1、泡沫灭火系统
泡沫灭火剂是泡沫液与水通过特制的比例混合而成泡沫混合液,经泡沫产生器与空气混合产生泡沫,覆盖在燃烧的油层表面,通过泡沫层的冷却隔绝氧气和抑制燃料蒸发等作用,达到扑灭火灾的目的。泡沫灭火系统是把水和泡沫混合液及混合产生泡沫,把泡沫输送到油罐内的灭火系统。泡沫灭火系统应用于贮油罐灭火,由于其降温和抗复燃效果良好,从而得到普遍应用。其缺陷:
a)灭火速度慢。灭火时间长达1min以上。
b)设备庞大。固定泡沫灭火系统需泡沫产生器,泡沫混合液管道,比例混合器,泡沫液罐,泡沫混合液泵,水池等设备。移动式泡沫灭火系统除大型消防车外,需水源、泡沫车、水带、泡沫枪、泡沫钩管、泡沫管架等组成。
c)造价高。由于设备庞大,初装成本和造价成本较高,运用于相对集中的罐区,几个贮罐设置一套灭火装置,还比较经济。对于分散的边远地区的贮罐,难以安装使用。
2、热气溶胶灭火系统
热气溶胶是一种经过燃烧反应产生的固体微粒悬浮于气体介质中的一种物质。热气溶胶中的固体微粒主要是金属氧化物,碳酸盐或碳酸氢盐、碳粒和少量的金属碳化物(主要是钾和钾盐)、热气溶胶的灭火机理主要是化学抑制。
热气溶胶用于油罐灭火最早为烟雾自动灭火装置,灭火原理是当油罐起火后,罐内温度达到灭火装置设定的温度时,发烟头盖上或感温启动组件的低熔点合金自动脱落,火焰点燃快速导火索,引燃烟雾灭火剂,产生大量含有水蒸气和二氧化碳以及钾盐及金属氧化物的微粒气体,通过头盖上的喷孔或导管喷头上的喷孔,喷射到储罐内,以稀释覆盖和化学抑制作用,使火焰熄灭。
烟雾灭火装置主要特点:
a)灭火效率较高,最低灭火浓度70g-100g/m3
b)可罐内安装,也可罐外安装,安装使用灵活。
烟雾灭火装置主要缺陷:
a)以燃烧产生烟雾,本身就是火源,带有“热连带反应”。
b)以导火索燃烧引燃烟雾灭火剂,导火索放置时间长后易受潮,受潮后可能产生不引燃的问题。
c)罐外安装的灭火装置工作压力>6Mpa,易发生导烟管炸裂问题。
3、磷酸铵盐ABC干粉灭火装置
磷酸铵盐灭火速度快,近几年有把磷酸铵盐ABC干粉灭火装置用于油罐灭火。刚开始使用的是贮压式灭火装置,该装置把灭火剂和驱动氮气同贮存在一个灭火剂贮罐里,灭火剂贮罐通过输送管道与油罐内的喷头相连接,油罐起火后,罐内温度上升到灭火装置喷头设定的温度,喷头上的低熔点合金自动脱落,喷放灭火剂灭火。
磷酸铵盐灭火装置主要特点:
成本低,灭火装置内充装磷酸铵盐ABC干粉灭火剂,灭火装置结构简单。
磷酸铵盐灭火装置主要缺陷:
a)普通磷酸铵盐ABC干粉灭火剂粒径一般为15um-75um之间,全淹没应用最低灭火浓度需650g/m3,效果不理想。磷酸铵盐粒子质量较大,且具有“亲油性”,灭火剂喷放后被油吸附,大部分沉入油底,防覆燃效果差。
b)采用贮压式,灭火剂贮罐内和输送管道都贮压,由于管道较长,按口较多,现场安装连接后目前又尚无有效检测手段,一直无法解决灭火装置气压泄露问题。灭火装置装上后压力很快就降到红区,重新充压也是如此。灭火装置实际上不能正常运行,成了一种摆设。
磷酸铵盐灭火装置后来有所改进,改为贮气瓶式。
灭火装置由贮气瓶、火药启动瓶头阀、导火索及套管、感温组件、灭火剂贮罐及组件、输送管等组成。当油罐起火后,感温组件的低熔点合金外表熔化,火焰点燃导火索,引燃火药启动瓶头阀中的火药,爆炸使瓶头阀开启向灭火剂贮罐充装压力气体,灭火剂贮罐内的压力到达设定的工作压力时,贮罐的气动球阀自动开启,灭火剂通过输送管经设在油罐内的喷头喷出灭火。该灭火装置有效地解决了贮压式灭火装置气压泄露问题。但仍没解决灭火剂防复燃效果差和灭火装置用火药启动安全性不好,以及导火索放置时间长后易受潮,难以引燃的问题。
4、HLK超细干粉灭火装置
世界上任何灭火剂及灭火装置均有各自的特点及缺陷,当应用于某种特殊场合时,这种特点和缺陷更为明显。从以上几类灭火剂及灭火装置应用于油罐消防灭火的综合性能比较,HLK超细干粉灭火剂及灭火装置更适用于油罐消防灭火。
HLK超细干粉灭火剂及灭火装置特点:
a)HLK超细干粉灭火剂经国家固定灭火系统和耐火构件质量检验中心的检验,灭火效果为60g/m3,灭火速度小于10秒,是世界上目前已知的灭火效能最高的一种灭火剂,灭火剂应用于扑灭液体火灾时,瞬间熄灭燃烧的火焰,同时以大量的微粒悬浮覆盖于可燃液体的表面,防止可燃液体的复燃,有着类似于泡沫灭火剂的效能,较好地解决了贮油罐消防灭火的难题。
b)以HLK超细干粉技术为核心开发的FZG系列油罐用超细干粉自动灭火装置,吸取了以往各类油罐用灭火装置应用的经验,克服了以往贮油罐用灭火装置的缺陷,采用了安全可靠的探测控制,释放的先进技术,整个灭火过程完全自动,无需外加电源,FZGT-30-CXV型每150Kg的粉剂就能有效保护1410m3的空间。
该自动灭火装置,主要采取全淹没的灭火原理。当贮罐起火,罐内温度达到灭火装置设定温度时,感温组件低溶点合金迅速溶化,机械锤启动贮气瓶向灭火剂贮罐充压。灭火剂贮罐内的压力达到设定的工作压力时,气动球阀自动打开,超细干粉灭火剂通过输送管及喷头释放至油罐内形成冷气溶胶,以覆盖和化学抑制等作用瞬间灭火。
在特殊情况下,拔出贮气瓶瓶头阀上的保险卡片,下压手柄,贮气瓶即向灭火剂贮罐输送压力气体,灭火剂贮罐内的压力达到设定的工作压力时,气动球阀自动打开,释放灭火剂灭火。
最新一代贮油罐消防产品--HLK超细干粉灭火装置已应用于中石油、齐鲁石化、胜利油田等单位的贮油罐及化工产品贮罐的消防,深受各界企业的好评。其设计、安装方法,见《贮罐用HLK超细干粉自动灭火装置设计安装验收手册》。