沸噴油品儲罐火災事故的處理

　沸噴性油品是在火災燃燒過程中能夠發生沸溢或噴濺的油品，如原油、重油、渣油、蠟油等重質油品。從這類火災燃燒的情況分析，除了具有一般油品火災的共性之外，還具有其獨特的規律。在滅火工作中，重質油品的沸溢和噴濺不僅會使油罐火災瞬間擴大蔓延，造成大面積燃燒，同時也會給滅火人員和消防車輛造成嚴重的威脅。消防安全評估設備

一、產生沸溢和噴濺的原因及過程

　　1、　原　因
　　重質油品粘度較大，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(熱波溫度遠遠大于水的沸點)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，比原來的水體積擴大千倍以上，浮在油面并從油罐向外溢流，這種現象叫沸溢。隨著油品不斷燃燒，熱波溫度繼續下移，當熱波到達罐底水墊層時，水就會沸騰汽化，產生大量蒸汽，并聚集在油層和水層之間，當蒸汽壓力超過上部油層重量時，便沖破油層向上拋出，這種現象叫做噴濺。
　　2、　過　程
　　當油品燃燒時，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，同時受向上運動的熱油的作用而蒸發變成蒸汽，導致液體體積膨脹，當油罐容納不下時向外溢出，形成沸溢(也稱水沸溢現象)。
　　油品火焰向液面傳熱，液體吸收熱量，較輕油品組分首先被蒸發燃燒，而重質組分油品因溫度沒有達到其沸點而不能汽化，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。隨燃燒時間的延長，高溫層會逐漸變厚，當高溫層的熱波頭接觸罐底水墊時，水便開始吸收大量的熱量迅速汽化，使產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施不完善。另外，還有一種類似沸溢現象，叫油沸溢出。即在熱波形成以后的任何時間內，在燃燒的表面上施放水或泡沫時會產生油沫，只要沒有其它通路，油品會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油罐出現早期油沫溢出(也稱油沸溢現象)。因此，在滅火過程中，冷卻水使用不當或實施泡沫滅火一次不能將火撲滅時，尤其是在著火罐燃燒時間較長，罐內液體已形成高溫層的條件下，射進的水或泡沫在熱油中就會被迅速汽化形成油沫子，導致油品大量涌出罐外。http://www.dmshangcheng.com/

二、油品沸溢和噴濺的特點及規律

　　1、　沸噴性油品火災的燃燒規律
　　很多油罐火災事例證明，沸噴油品的燃燒可分為三個階段：一是初期階段，著火后30　min以內，這個時期油品燃燒較為平穩，一般不會發生沸噴。二是猛烈階段，即火災中期，是火災燃燒最強烈的階段，也是發生沸溢和噴濺的關鍵時期。油罐發生沸噴的時間與重質油品的油層厚度和其含水量以及粘度等有關，一般油層越厚發生沸噴的時間越晚，油品含水大、粘度大發生水沸溢也較劇烈。但燃燒中期也有火焰起伏現象，其原因是油罐發生燃燒，首先輕質油分揮發，在一定的油層厚度內，重質餾分相對增加，在火焰輻射熱的作用下，液面會發生焦化而形成焦質層，這個焦質層既不利于油面的燃燒，又可阻止下層油品蒸發。因此，在這段時間內火勢較弱，燃燒較平穩，可以說是中期的燃燒低潮，約有幾分鐘到十幾分鐘。隨燃燒時間的延長，油層受熱增大，焦質層下油蒸氣增多，其壓力不斷提高，突破焦質層進入燃燒區，火勢轉為猛烈，燃燒強度出現高點。掌握火災的起伏現象，對于油品燃燒中期滅火是非常重要的。三是熄滅階段，輕質油將燃盡，燃燒強度逐漸下降，直至熄滅。
　　2、　沸溢和噴濺發生前的特征
　　沸溢前的表面特征：火焰突然增高、變白、發亮。這是因為大量汽化蒸汽在上升的過程中，加速了燃燒區的油蒸氣擴散速度，即增加了火焰的紊流性質，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，火焰發白發亮。同時，大量水滴受高溫作用急劇汽化而形成飛濺并發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，罐內由于壓力升高而造成罐體抖動或振動。
　　3、　沸溢和噴濺發生的時間
　　根據撲救林源煉油廠火災事故分析，沸溢時間主要與油品種類、油品含水量以及罐內液面距罐上沿的距離大小有關。試驗證明，含水為1%的原油燃燒45～60　min后就會發生沸溢，噴濺發生的時間要比沸溢晚，這主要與儲罐內油層厚度、油品燃燒的直線速度和熱波速率有關，即

式中　t——噴濺時間，h；
　　　h——儲罐內油層厚度；
　　　v₁——油品燃燒的直線速度；
　　　v₂——熱波速率。
　　如果油罐燃燒時間較長，油品含水較少，在火災撲救過程中射進水或泡沫，這樣在高溫油層已經形成的條件下，就會出現油品沸溢現象。
　　4、　發生沸溢和噴濺的規律及其范圍
　　一般說來，一次油罐火災可連續發生幾次沸溢，兩次沸溢時間間隔最短為30　min，最長為135　min，沸溢的平均間隔時間為90　min。
　　在油層較淺的情況下，噴濺一般只發生一次，在油層較深的情況下往往發生多次，但其特點是間隔要比沸溢短，因為在第一次噴濺之后，罐內剩下的高溫層油品在翻動接觸水墊時，經過熱傳遞過程又很快汽化成很大的蒸汽壓，以致再次噴濺，而且噴濺威力有時比前次還要大。
　　沸溢或噴濺時油品溢出或飛濺的范圍不同。沸溢時，因受地勢或防火堤的限制，一般油品溢出距離可達幾十米。若地勢較高，防火堤不完善，則局部油品隨地勢流散可達300　m以上。有時沸溢油品可能越過防火堤，造成大面積擴散。噴濺時，由于受噴濺高度和風力的影響，水平擴散距離有時可達130　m以上，而不受圍堤的影響，燃燒面積可擴大10　000　m²以上。從國外一些資料看，油品沸溢或噴濺時至少使燃燒面積擴大10%，多者達75%～80％。從我國幾次火災發生沸溢的情況來看，一般每次在10%～30%之間，噴濺要比沸溢的危害大得多。

三、撲救火災的措施

　　(1)油罐火災具有先爆炸后著火的特性，因此要考慮各種復雜情況，首先要對著火罐和鄰近罐實施冷卻，防止火勢擴大，降低燃燒罐的溫度，延長發生沸噴的時間。同時，調集力量，掃清外圍，充分做好滅火準備。
　　(2)對于撲救沸噴性油品火災來說，一是油罐燃燒的初期階段，這時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，此時不會發生沸溢，更不會出現噴濺現象，是滅火的最佳時期。這個時期要及時投入大量泡沫滅火設施進行滅火。二是在猛烈階段，液面形成結焦層的燃燒低潮期，組織實施滅火是較為有利的時機。這時輕質油受到結焦層的限制，揮發較慢，因此燃燒強度較弱，滅火較為有利。但這個時期滅火時應當充分考慮熱油層的問題，否則施放泡沫時會產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從遠處以扇形在燃燒表面上施放直流水流，故意使燃燒表面產生含油氣泡，以達到控制油沫的目的(溢出的油沫必須引導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，待油沸溢穩定后，再施放泡沫滅火。若油沫不斷產生，則應考慮沸溢噴濺的時間，以便及時撤出。②往罐內輸入部分冷油，然后施放泡沫。必要時兩種方法可同時進行，但輸冷油應在罐位允許的情況下進行。
　　(3)猛烈階段的滅火計劃應著眼于減少可能發生的沸溢和噴濺帶來的破壞。火場指揮員要密切注意火情變化。了解燃燒的時間、油品含水以及罐底水墊等情況。隨時觀察油罐熱波面向下推進的時間，可采取以下兩種方法：①在罐壁上噴水觀察蒸發情況；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。根據火場實際情況推算出可能發生沸溢、噴濺的時間。同時，指定一個或幾個人作為火情觀察員，隨時觀察火情，發現異常情況及時發出信號。在可能發生沸溢、噴濺的前期，正確采取轉移油品降低液面、排除罐底積水或輸入冷油等措施，以破壞產生沸溢和噴濺的條件。加強對燃燒罐和毗鄰罐壁的冷卻，在無準備的情況下禁止將水噴入燃燒罐內。
　　(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，其優點是：①不受油罐爆炸的影響，沸噴油罐火災實例證明，大多為先爆炸后燃燒，隨著罐頂的爆炸，罐上泡沫滅火裝置很容易遭受破壞，從而影響了火災的撲救；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，同時泡沫在油品液體內上升的過程中，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。