油库消防系统设计与安全管理

1、油库消防系统设计与安全管理第一节 油库消防系统设计一、油库火灾和爆炸的原因油库发生火灾、爆炸的主观原因往往是有关人员的思想不重视，麻痹大意，制度不严，管理不善，违反操作规程等。客观原因主要是：（1）电气火花、电弧，或电气设备、导线过热；（2）金属撞击产生火花；（3）静电放电的火花；（4）雷电的直接、间接影响；（5）可燃物的自燃；（6）人为明火，如吸烟、取暖等；（7）库外火源蔓延。二、石油产品易燃性、易爆性的衡量判据1、石油产品易燃性的衡量判据石油及石油产品的易燃性使其具有很大的火灾危险性，石油及石油产品的易燃性是以闪点、燃点和自燃点来衡量的。2、石油产品易爆性的衡量判据石油产品的爆炸危险性是用

2、爆炸极限来衡量的。易燃物质（如油品蒸气）在空气中能够引起爆炸的最小浓度和最大浓度，称为爆炸下限和爆炸上限。上限和下限之间的区间称为爆炸区间。三、燃烧与灭火（一）燃烧和燃烧过程1、燃烧燃烧是同时伴有发光、发热的激烈的氧化反应。2、燃烧的必要条件（燃烧三要素）燃烧必须具备三个条件：可燃物、助燃物、导致燃烧的能源（或者点火源）。这三个因素必须同时存在，缺少任意一个，燃烧就不能得以进行。3、燃烧机理简介连锁反应理论认为：在空气中存在着游离态的原子、离子的具有一定能量的活性基团，或称活化基、活化中心，主要是原子氧、氢、氢氧化合物O*、H*、OH*（*号表示它是活化基）。这些活化基与其它分子相遇后，只需要

3、较小的动能就可破坏原来分子的化学键，引起化学反应。在化学反应之后，这个参与反应的活化基本身消失了，但是反应的结果是又产生了新的、更多的活化基，从而引起更多的分子发生反应。因此在较低的温度条件下，混合气体也能自燃。例如氢的燃烧，连锁反应可以写成下面几个步骤：H*+O2 O*+OH*O*+H2 H*+OH*2(OH*+H2) 2(H*+H2O)上面三个反应的总和相当于下面一个化学方程式：H*+3H2+O2 2H2O+ 3H*以上的反应过程称为连锁反应中的一个链。一个活化基参加一个链的反应可产生三个活化基，这三个活化基则可分别在下一个链中产生更多的活化基，从而形成一种活化基增殖的反应链，整个燃烧过程

4、就得以加剧、持续下去。（二）爆炸和爆炸极限1、爆炸的基本概念定义：物质从一种状态迅速转变成另外一种状态，并在瞬间放出大量的能量，同时产生巨大声响的现象称为爆炸。英国邦斯非尔德油库爆炸根据爆炸压力波传播速度，爆炸可以分为轻爆、爆炸和爆轰三种。轻爆，传播速度为数十厘米数米/秒。爆炸，传播速度为10米数百米/秒。爆轰，传播速度为10007000米/秒。2、爆炸的分类爆炸分为物理性爆炸和化学性爆炸。（1） 物理性爆炸物质因压力等状态发生突变而形成的爆炸现象称为物理性爆炸。（2） 化学性爆炸由于物质发生极迅速的化学反应，产生高温高压而引起的爆炸称为化学性爆炸。化学性爆炸在爆炸前后物质的化学性质、成分都发

5、生了根本的变化。（三）灭火方法（1）冷却法：目的在于吸收燃烧过程中释放出的热量。（2）窒息法：阻止助燃物（如氧气）进入到燃烧区，使燃烧物在与空气隔绝的情况下自行熄灭。（3）隔离法：把可燃物隔离开，阻止可燃物进入燃烧区。（4）化学中断法（化学抑制法）：借助化学灭火剂破坏、抑制这些活化基的产生和存在，阻止燃烧的连锁反应，使燃烧停止，从而达到灭火的目的。四、常用灭火剂灭火剂的作用是能有效地破坏燃烧条件、中止燃烧起到灭火的作用。对灭火剂的要求是使用方便、灭火效能高、成本低、来源丰富。现在使用的灭火剂种类比较多，可以用来扑救各种不同的火灾。但是，灭火剂用来灭火，还需要相应的灭火设备和器材配合，才能发挥其

6、灭火效力，尤其重要的是，各种灭火剂的性能是不一样的，对各种不同的火灾，其扑救效果也不相同。油库当中常用的灭火剂是：水蒸气、化学泡沫、干粉、卤化物和空气泡沫。1、水水是应用最广泛、来源最方便的灭火剂。它可以起到冷却、对环境中氧气的稀释减弱燃烧强度、降低可燃液体浓度的作用。压力状态下的水（高压水流），其冲击力可以冲散燃烧物、使燃烧强度减弱。2、泡沫灭火剂凡是能够与水混溶，并可通过化学反应和机械方法产生灭火泡沫的灭火药剂，称为泡沫灭火剂。它一般由发泡剂、泡沫稳定剂、降粘剂、抗冻剂、助溶剂、防腐剂及水组成。根据生成泡沫的机理，泡沫灭火剂可以分为化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂两大类。化学泡沫是通过两种药

7、剂的水溶液发生化学反应而产生的，泡沫中所包含的气体为CO2。空气泡沫则是通过空气泡沫灭火剂的水溶液与空气在泡沫产生器中进行机械混合搅拌而生成的，所以空气泡沫又称为机械泡沫，泡沫中所含的气体一般为空气。3、干粉灭火剂它是一种干燥、易流动的微细固体粉末灭火剂。一般借助于专用的灭火器或灭火设备中的气体压力将干粉从容器中喷出，以粉雾的形式灭火。干粉灭火剂的灭火原理是：（1）对燃烧物起到一种抑制作用；（2）干粉与火焰接触时，会产生一种烧爆作用，增加干粉与火焰的接触面积，提高灭火效力；（3）使用干粉灭火还可阻止氧气向火焰扩散，降低火焰对油品的热辐射，起到一定的阻火和灭火作用。4、卤代烷灭火剂卤代烷灭火剂是

8、分子中含有一个或多个卤素原子的化合物（如氟、氯、溴、碘等）。卤代烷灭火剂是一种对可燃液体和电气火灾高效、低毒的新型灭火剂，其灭火原理主要是通过卤族元素对燃烧具有的抑制作用来干扰和抑制火焰的连锁反应，使燃烧中断，达到灭火的目的。五、油罐火灾类型1、稳定燃烧轻质油品油罐在温度较高时，将挥发出大量的油蒸气，从量油孔、光孔、呼吸阀等开口处冒出，遇到火源就会发生燃烧，而罐内不燃烧，也是我们通常所说的火炬燃烧。2、爆炸燃烧罐内油蒸气与空气的混合气体的浓度处于爆炸极限范围之内，遇到明火后先在罐内产生爆炸，造成罐体损坏，然后继续燃烧。3、爆燃这主要发生在重质油品的储罐。重质油品储存一段时间以后，罐内也会积聚一

9、定的油蒸汽，油蒸汽与空气的混合物浓度可能会超过爆炸下限，形成爆炸性混合气体，遇到明火，可能发生爆炸，并出现突然、短暂的燃烧（即爆燃），之后，由于油品蒸气的挥发速度跟不上燃烧所需要的蒸气量，因而爆炸后油罐不再继续燃烧。爆燃也可能会造成罐体的破坏。4、沸溢燃烧通常在宽沸点、宽馏程的油品的储罐中会发生沸溢燃烧（如原油）。在一定条件下燃烧发生后，油品会溢出罐外，造成更大的火灾，有时候还会产生强烈的喷溅。黄岛油库油罐沸溢火灾例如，对于原油、重油等多组分的油品，在燃烧时，首先是处于表面的轻馏分被烧掉，而剩余的重馏分具有较高的温度，并逐渐下沉，热量向油品的深处传递，形成向下移动的热波，热油与冷油分界面称为热

10、波面，热波的温度可达149316。如果油品中含有大量的乳化水或油层下面有水垫层，一旦热波与水接触，就会使水沸腾汽化。水蒸气急剧上浮，强烈搅拌形成大量外面包有油膜的气泡，将油品带出或抛出罐外，导致油品的流散，火灾的蔓延，这个现象就是油品的沸溢。油罐火灾中，发生沸溢的必要条件是：（1）油品具有移动的热波特性；（2）油品中含有乳化水或悬浮的水，或者油层下面有水垫层；（3）油品具有足够的粘度，能在水蒸汽泡表面形成油膜。六、油罐火灾的特点1、燃烧速度单位时间内燃烧掉的油品的数量称为燃烧速度。若以重量表示被烧掉的油品的数量，则称为重量燃烧速度；若以容器内被烧掉油品的高度表示燃烧掉的油品的数量，则称为直线燃

11、烧速度。燃烧速度的大小说明了火势的强弱，也反映了灭火的难易程度。燃烧速度主要取决于油品的种类、罐顶开口面积、油位高低、油品含水量、风速等。2、油品燃烧表面温度油品表面温度也就是油品的沸腾温度。油品燃烧放出大量的辐射热，对油面不断加热，油面温度逐渐升高，使油品挥发加剧并吸收大量的汽化热，最后在液面上保持基本的热平衡，油面温度也基本保持不变。对于轻质油品由于其挥发性强，吸收热量多，所以其表面温度较低；而重质油品挥发性小，其液面温度较高。3、油品燃烧火焰高度油品在储油罐内燃烧时，火焰的高度取决于油罐内储存油品的种类与油罐的直径。在实际火场计算中，油罐直径超过6m，火焰的高度约取1.5D（D为油罐直径

12、）。4、油罐火灾的热辐射油罐着火后，其周围空间的温度和所受到的热辐射由近及远而降低。在距油罐等距离范围内，下风方向的温度约为上风方向的23倍，上风方向温度最低，侧向居中。油罐燃烧时，罐内油面高度越高，其周围地面附近的温度越低。高液位燃烧时，消防人员可以安全靠近罐壁进行冷却和连接泡沫管线，而低液位燃烧时，人员就难以接近油罐，不利于灭火的进行。七、低倍数空气泡沫灭火系统对于扑救油罐火灾，应用最普遍的是低倍数空气泡沫灭火系统。（一）空气泡沫的配制泡沫液在比例混合器中与水按照一定的比例混合，形成泡沫混合液，泡沫混合液通过泡沫产生器时与空气剧烈搅拌，使混合液与空气得到充分混合，形成空气泡沫。空气泡沫的膜

13、的主要成分是水，膜所包围的是空气。泡沫液按泡沫的发泡倍数可分为低倍数泡沫液、中倍数泡沫液和高倍数泡沫液，油库中常用低倍数泡沫灭火系统，所产生的泡沫的体积约为泡沫混合液体积的68倍。（二）空气泡沫的灭火机理（1）窒息作用：一定厚度的泡沫覆盖油面，使燃烧物表面与空气隔离，燃烧区内由于氧气含量减少，火势逐渐减弱直至熄灭。（2）隔热作用：泡沫的覆盖可以减少火焰对油面的热辐射，降低油面的温度，减少油品的蒸发，使火势减弱。（3）降温作用：泡沫的膜的主要成分是水，受热后水蒸发汽化，吸收大量的热量，起到降温作用。另外产生的水蒸气在上升过程中冲淡了燃烧物（油蒸汽）在空气中的浓度，也会减弱火势。（三）空气泡沫的性

14、能要求（1）具有良好的稳定性和抗烧性要求泡沫在火焰的灼烧下，在火焰、罐壁的强烈辐射之下，有一定的稳定时间。（2）具有良好的流动性喷入油罐内的泡沫一般是沿着罐壁流下，然后沿油面铺开。因此要求泡沫能迅速流动，尽快均匀地覆盖整个油面。（3）具有适当的发泡倍数发泡倍数是泡沫体积与产生该泡沫的泡沫混合液体积的比值，即：低倍数泡沫：n=68 (n20)中倍数泡沫：n=6070高倍数泡沫：n=5001000油库固定泡沫灭火系统的检查维护油库固定泡沫灭火系统是油库的重要设施，也是油库在发生火灾事故时的最后一道防线，作为“养兵千日，用兵一时”的设备，确保油库灭火系统的可靠是油库管理的重要任务之一。据了解，在油库

15、固定泡沫灭火系统的检查维护中还存在一些不可忽视的问题，应引起注意。一、存在的问题1.消防泡沫泵站是油库固定消防的重要设备，是固定消防系统的心脏，在检查维护中存在不到位的问题。重使用轻维护保养，没能按规定时间保养发动机和泵浦，没有按规定运行时间更换机油和过滤器；操作人员专业技术素质低，发生故障不知如何处理，更谈不上检查维护。据对5个油库的了解，其中就有4个油库的固定消防泵站操作人员没有经过专业培训，采用临时顶班。2.泡沫比例混合器存在的问题：转动不灵活；调节球阀孔堵塞；比例混合器指示标牌松动，不是出厂时的位置；在保养涂漆时将指示读数盘涂漆看不清指示的读数；在使用后没有用清水将混合器吸管道冲洗干净

16、，存在混合器腐蚀和堵塞现象。3.泡沫液储罐存在的问题：一是内壁锈蚀严重，产生锈蚀堵塞吸液管；二是购回的泡沫液往储罐中倒时(或泵打时)，没有在罐口上加过滤网，将杂质一同倒入泡沫液储罐；三是个别单位的泡沫液储罐上没有设置液位计和取样口，影响正常使用；四是储罐没有标出泡沫液的类型、混合比、生产厂名及购进泡沫液的日期，难以判别泡沫液的有效日期；五是在打扫卫生或冲洗时，将其他杂质和水混入泡沫液储罐内，影响泡沫液的质量。4.泡沫产生器(液上喷射泡沫产生器)存在的问题：一是没有定期检查密封玻璃片；二是玻璃片破碎没有及时更换，以致储罐(浮顶油罐例外)内油蒸气向外泄漏，存在隐患；三是泡沫产生器滤网没有定期清除杂物，难以保证空气通道畅通，一旦使用，泡沫发泡倍数不够，灭火效果不好。5.泡沫液输送管线存在的问题：一是消防泡沫液输送管线使用后