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[摘 要]近年来，国内外石化企业火灾爆炸事故频发，在大型火灾尤其是大型储油罐火灾扑救过程中，根据冷却抑爆特别是总攻阶段的需求，实现有效供水是及时扑救火灾的基本保障。本文针对国内外多起火灾扑救实况，结合某大型炼化企业的消防供水实践，重点讨论了扑救石化企业大型火灾的供水方案。
[关键词]石化 灭火 供水
中图分类号：X937 文献标识码：X 文章编号：1009―914X（2013）25―0630―02
随着国民经济的持续快速增长，石化企业的大型化、集约化发展趋势明显，危险化学品在生产、运输、储存、销售等各环节的火灾危险性和扑救难度也随之增大。对于扑救石化企业大型火灾，特别是油罐火灾而言，充足的火场供水是组织成功扑救的先决条件，也是决定灭火战斗成败的关键。
近年来的数起火灾事故为我们提供了生动案例，2005年12月的英国伦敦邦斯菲尔德油库火灾，因现场储备汽油、柴油和煤油的总量超过3.5×10 4t，大火燃烧时间超过60h，耗水6.8×10 4 t（新鲜水5.3×10 4 t，循环水1.5×10 4 t）。2010年的兰州石化“1.7”液化气罐区爆炸事故，先后调集85台消防车参与战斗，经过近46 h才阻截火势蔓延，用水量超过30×10 4 t。
石化企业火灾扑救过程中，通常以大流量、大口径消防炮作为主战力量，这就要求火场供水系统保持压力稳定、流量充足。我国大型石化企业一般建有消防储水池（罐）、消防水泵站以及配套消防水管网，用于各类火灾爆炸事故的扑救，这也是火灾扑救用水的基本保障。但对于石化企业大型火灾来说，企业内部消防水管网通常不能满足现场超大流量的供水需求，必须考虑建立外部水源供水系统，满足冷却抑爆特别是总攻阶段的需求。如何在充分用好企业内部消防水管网的同时，有效利用驻地附近的外部水源补充供水，对于扑救石化企业大型火灾具有很强的现实意义。
1 石化企业大型火灾扑救用水需求
现以某1000×10 4 t /a炼化公司为例，该公司是我国21世纪新建的单系列千万吨级炼厂，具有典型代表意义。公司现有18套主要生产装置，及相应的公用工程和储运配套设施，具有单套装置规模大、罐区集中布局、整体规划集约紧凑等显著特点。在企业可能发生的火灾中，储运罐区火灾用水量最大。现假定其所属柴油罐区发生大型火灾，讨论其供水方案。
柴油罐区包括4台50000 m3浮顶罐，2台15000 m3拱顶罐，双排布局，其中4台50000 m3浮顶罐的防火堤面积为165m×165m）。假定罐区中部1台50000 m3柴油罐（钢制外浮顶罐，直径60m，罐高19.32 m，）因雷击或静电发生闪爆，导致罐内环形燃烧，罐壁撕裂形成防火堤内3544 m2的流趟火，着火罐喷淋设施损坏，与该罐1.5倍直径以内距离的邻近罐3个需要冷却。
柴油属乙B 类介质，泡沫混合液供给强度为0.167 L/（s·m2），着火罐（浮顶罐）的移动式设备灭火强度要求为0.45L/（s·m2），相邻罐（立式罐）的固定式设备灭火强度要求为0.5L/（s·m2），灭火采用6%型水成膜泡沫液进行计算，在扑救地面流趟火的总攻阶段：
Q着=πDq =3.14×60×0.45≈85 L/s
Q邻= 0.5nπDq =0.5×（2×3.14×60×0.5+1×3.14×34×0.5）≈121 L/s
Q混=3980×0.167 ≈665 L/s，按10个60L/s的车载或移动泡沫炮加上9个PQ8型泡沫管枪考虑，取672 L/s。
Q灭=a Q混=94%×Q混=0.94×672 ≈632 L/s。
Q=Q着+Q邻+Q灭=85+121+632=838 L/s。
由于罐区可能的流趟火面积大，在假设筑堤拦截等手段有效的前提下，所需灭火用水流量都将达到惊人的838 L/s，而考虑到消防炮（枪）的流量损失及扑救时的流量裕度等因素，实际用水量可能更大。
2 企业内部消防水管网供水能力分析
石化企业现有内部消防水系统，可分为低压、常高压、临时高压和稳高压等类型，其中稳高压消防水系统是目前新建企业和旧企业改造的发展趋势，这一系统平时采用稳压设施维持管网压力，但不能满足消防水量，火灾时向外供水管网压力下降，联锁自启消防水泵。
上述炼化公司就采用稳高压消防给水系统，正常情况下通过稳压泵维持0.8 Mpa的管网压力，当发生火灾或者收到启动主泵的命令（信号）时，由DCS控制程序启动消防水泵升压至1.2Mpa。该公司消防泵站设2 座 20000 m3储水罐，总储水能力 40000 m3，消防水来自城市自来水管网，供水流量 1000m3/h。
该公司消防水泵成组布置，设计包括4台（3备1用）电动消防水泵，流量700m3/h，扬程120m。另有2台柴油机消防泵可用于停电状态下的应急使用，流量1200m3/h，扬程120 m。公司消防水管网为环状布局，从消防泵站出来的供水干管直径分别为DN500mm，消防水主管网直径分别为DN400mm。
根据基础设计，并综合考虑罐区消防支管管径（DN 300 mm）和压力损失等因素，公司消防水用量为2100m3/h，约583L/s。对于上述假定火情，企业内部消防水管网不能满足总攻灭火阶段的用水需求，需从外部水源供水超过250 L/s。
3 扑救石化企业大型火灾的外部水源供水方案
对于上述假定火情类似的灭火现场，应当组织专用的大流量外部水源供水系统，供水系统一般包括取水单元、增压单元和长输单元等部分。其工作原理是通过取水单元，从火场附近的江河、湖泊、海洋等天然水源吸出，再经过增压单元增压后，由长输单元将带压水输送到火灾现场。综合运用消防车水泵、潜水泵、增压泵等专用设备，可组合实现如下几种供水方案。 3.1 传统火场运水供水
在传统火灾扑救时，常见利用后方消防车往返拉水，为前沿阵地供应用水的做法。
以某型进口曼重型消防车为例，该车设计水罐装载量为8t，车载消防炮为100 L/s，即使在使用消防炮的半流量进行灭火时，1罐水在火场的使用时间T也仅为约3min。而单辆运水车上水时间（理想状态为从0.7 Mpa以上的稳高压消防系统，利用1条DN80mm的消防水带进行补水）t1约为5min，运水车给战斗车的转输时间t2暂取1min，运水往返时间t3暂取12min，则要保证前方单辆该型号消防车的连续供水，所需运水车数量N=（t1+t2+t3）/T=（5+1+12）÷3=6辆该方案所需车辆多，易造成现场交通及指挥调度的混乱，受各种因素影响都会出现断供现象，在扑救石化企业大型火灾中只能作为补充方案。
3.2 消防车串联接力供水
利用消防车水泵自身的吸水、增压功能，直接从水源地取水后，通过水带将消防车串联接力往火场供水。以某型斯太尔型消防车为例，设计吸水口径150mm，引水时间≤50 s，水泵流量50L/s，水泵扬程130m，采用四干线90mm水带，供应前线实际出水量60L/s的消防炮。则：单台消防车最大供水距离（采用水带数量表示）Sn =（rHb-10-H1-2）/hd =（0.8×130-10-0）÷3.2≈29条，即580米。
通过数台消防车串联接力，有效供水距离可达2～5km。在取水点及消防通道等现场允许的情况下，可安排2-4组消防车同时串联供水，提供100～200L/s的供水量。
用消防车泵浦吸水时，在保证车辆安全前提下要使消防车尽量靠近水源，控制吸水管滤网高于水底20cm，以防吸入泥沙等杂质损坏泵浦。同时应设法避免气蚀现象，防止超负荷工作破坏泵浦系统。
其工作流程示意图如下：
该方案适用于外部水源距离火场距离较近，取水点周围便于消防车停靠，取水点到火场消防通道通畅宽敞的条件下。石化企业大型火灾扑救过程中的消防用水，多数进入企业的雨水提升池，可安排消防车从此处取水，实现消防水循环使用。其优点是充分发挥增援车辆功能，供水相对机动灵活。缺点是远距离供水，对车辆水泵、水带等设备器材要求较高，另外当抽取的消防水中杂质较多时，容易损伤消防车水泵，不适用于长时间、大流量外部供水。
3.2 专用取水设备供水方案
采用潜水泵或抽水机等专用取水设备实现吸水功能，再通过增压泵增压后，铺设大口径水带前往火场。
其工作流程示意图如下：
大型潜水泵流量范围可为0～200 L/s，增压压力可达0.2MPa，也可根据企业现况，使用多台常见的小型潜水泵进行组合供水，以QY100-7-2.2型潜水泵为例，流量100m3/h，扬程7米，单台潜水泵的输送能力约为28L/s。而常用的柴油增压泵流量范围可为0～400 L/s，增压压力可达0.6MPa。
在2010年大连“1.7”原油管线及原油罐火灾扑救过程中，大连消防支队利用一套进口远程供水系统，抽取距离火场2km的海水，实现了22000L/min的大流量不间断供水，提供了火灾扑救过程中近50%的用水量。
该方案适用于较长距离供水、消防车辆数量有限或流量压力不够的条件下。优点是专用取水设备性能稳定，供水流量大，输送距离远。当发生上述假定火情时，应优先采用本方案，调用相关应急专用设备，组成供水系统。
3.3 国外整装供水系统
荷兰、日本、德国等国家对于火灾现场大流量供水装备技术研究起步较早，目前已有以集装箱形式搭载在自装卸式消防车上的完整供水系统，整个展开和收卷工作均由运输车辆自带的收卷装置完成，实现了集装集成、整装整卸技术，应急反应速度快。集装箱消防车到达现场后，即可迅速展开，通过大流量潜水泵和增压泵，实现远距离供水。
4 结语
灭火过程中，指挥部要迅速根据现场火情，组织人员计算灭火及供水力量需求，成立供水小组具体负责落实供水方案，保证充足的供水力量和良好的火场供水秩序。
作为大型石化企业的专职消防队，一方面要充分利用发挥企业内部稳高压消防水管网优势，加强管网日常监督管理，定期组织测试检查，确保消防泵站、消防水管网和相应消防栓（炮）等设施处于完好状态。另一方面，发生大型危化品火灾时，要结合企业实际，从外部水源灵活补充灭火用水，为灭火救援打下坚实基础。
参考文献
[1] 郎需庆，刘全桢。英国邦斯菲尔德油库火灾事故引发的思考，石油化工安全环保技术，2009年第25卷第6期。
[关键词]石化 灭火 供水
中图分类号：X937 文献标识码：X 文章编号：1009―914X（2013）25―0630―02
随着国民经济的持续快速增长，石化企业的大型化、集约化发展趋势明显，危险化学品在生产、运输、储存、销售等各环节的火灾危险性和扑救难度也随之增大。对于扑救石化企业大型火灾，特别是油罐火灾而言，充足的火场供水是组织成功扑救的先决条件，也是决定灭火战斗成败的关键。
近年来的数起火灾事故为我们提供了生动案例，2005年12月的英国伦敦邦斯菲尔德油库火灾，因现场储备汽油、柴油和煤油的总量超过3.5×10 4t，大火燃烧时间超过60h，耗水6.8×10 4 t（新鲜水5.3×10 4 t，循环水1.5×10 4 t）。2010年的兰州石化“1.7”液化气罐区爆炸事故，先后调集85台消防车参与战斗，经过近46 h才阻截火势蔓延，用水量超过30×10 4 t。
石化企业火灾扑救过程中，通常以大流量、大口径消防炮作为主战力量，这就要求火场供水系统保持压力稳定、流量充足。我国大型石化企业一般建有消防储水池（罐）、消防水泵站以及配套消防水管网，用于各类火灾爆炸事故的扑救，这也是火灾扑救用水的基本保障。但对于石化企业大型火灾来说，企业内部消防水管网通常不能满足现场超大流量的供水需求，必须考虑建立外部水源供水系统，满足冷却抑爆特别是总攻阶段的需求。如何在充分用好企业内部消防水管网的同时，有效利用驻地附近的外部水源补充供水，对于扑救石化企业大型火灾具有很强的现实意义。
1 石化企业大型火灾扑救用水需求
现以某1000×10 4 t /a炼化公司为例，该公司是我国21世纪新建的单系列千万吨级炼厂，具有典型代表意义。公司现有18套主要生产装置，及相应的公用工程和储运配套设施，具有单套装置规模大、罐区集中布局、整体规划集约紧凑等显著特点。在企业可能发生的火灾中，储运罐区火灾用水量最大。现假定其所属柴油罐区发生大型火灾，讨论其供水方案。
柴油罐区包括4台50000 m3浮顶罐，2台15000 m3拱顶罐，双排布局，其中4台50000 m3浮顶罐的防火堤面积为165m×165m）。假定罐区中部1台50000 m3柴油罐（钢制外浮顶罐，直径60m，罐高19.32 m，）因雷击或静电发生闪爆，导致罐内环形燃烧，罐壁撕裂形成防火堤内3544 m2的流趟火，着火罐喷淋设施损坏，与该罐1.5倍直径以内距离的邻近罐3个需要冷却。
柴油属乙B 类介质，泡沫混合液供给强度为0.167 L/（s·m2），着火罐（浮顶罐）的移动式设备灭火强度要求为0.45L/（s·m2），相邻罐（立式罐）的固定式设备灭火强度要求为0.5L/（s·m2），灭火采用6%型水成膜泡沫液进行计算，在扑救地面流趟火的总攻阶段：
Q着=πDq =3.14×60×0.45≈85 L/s
Q邻= 0.5nπDq =0.5×（2×3.14×60×0.5+1×3.14×34×0.5）≈121 L/s
Q混=3980×0.167 ≈665 L/s，按10个60L/s的车载或移动泡沫炮加上9个PQ8型泡沫管枪考虑，取672 L/s。
Q灭=a Q混=94%×Q混=0.94×672 ≈632 L/s。
Q=Q着+Q邻+Q灭=85+121+632=838 L/s。
由于罐区可能的流趟火面积大，在假设筑堤拦截等手段有效的前提下，所需灭火用水流量都将达到惊人的838 L/s，而考虑到消防炮（枪）的流量损失及扑救时的流量裕度等因素，实际用水量可能更大。
2 企业内部消防水管网供水能力分析
石化企业现有内部消防水系统，可分为低压、常高压、临时高压和稳高压等类型，其中稳高压消防水系统是目前新建企业和旧企业改造的发展趋势，这一系统平时采用稳压设施维持管网压力，但不能满足消防水量，火灾时向外供水管网压力下降，联锁自启消防水泵。
上述炼化公司就采用稳高压消防给水系统，正常情况下通过稳压泵维持0.8 Mpa的管网压力，当发生火灾或者收到启动主泵的命令（信号）时，由DCS控制程序启动消防水泵升压至1.2Mpa。该公司消防泵站设2 座 20000 m3储水罐，总储水能力 40000 m3，消防水来自城市自来水管网，供水流量 1000m3/h。
该公司消防水泵成组布置，设计包括4台（3备1用）电动消防水泵，流量700m3/h，扬程120m。另有2台柴油机消防泵可用于停电状态下的应急使用，流量1200m3/h，扬程120 m。公司消防水管网为环状布局，从消防泵站出来的供水干管直径分别为DN500mm，消防水主管网直径分别为DN400mm。
根据基础设计，并综合考虑罐区消防支管管径（DN 300 mm）和压力损失等因素，公司消防水用量为2100m3/h，约583L/s。对于上述假定火情，企业内部消防水管网不能满足总攻灭火阶段的用水需求，需从外部水源供水超过250 L/s。
3 扑救石化企业大型火灾的外部水源供水方案
对于上述假定火情类似的灭火现场，应当组织专用的大流量外部水源供水系统，供水系统一般包括取水单元、增压单元和长输单元等部分。其工作原理是通过取水单元，从火场附近的江河、湖泊、海洋等天然水源吸出，再经过增压单元增压后，由长输单元将带压水输送到火灾现场。综合运用消防车水泵、潜水泵、增压泵等专用设备，可组合实现如下几种供水方案。 3.1 传统火场运水供水
在传统火灾扑救时，常见利用后方消防车往返拉水，为前沿阵地供应用水的做法。
以某型进口曼重型消防车为例，该车设计水罐装载量为8t，车载消防炮为100 L/s，即使在使用消防炮的半流量进行灭火时，1罐水在火场的使用时间T也仅为约3min。而单辆运水车上水时间（理想状态为从0.7 Mpa以上的稳高压消防系统，利用1条DN80mm的消防水带进行补水）t1约为5min，运水车给战斗车的转输时间t2暂取1min，运水往返时间t3暂取12min，则要保证前方单辆该型号消防车的连续供水，所需运水车数量N=（t1+t2+t3）/T=（5+1+12）÷3=6辆该方案所需车辆多，易造成现场交通及指挥调度的混乱，受各种因素影响都会出现断供现象，在扑救石化企业大型火灾中只能作为补充方案。
3.2 消防车串联接力供水
利用消防车水泵自身的吸水、增压功能，直接从水源地取水后，通过水带将消防车串联接力往火场供水。以某型斯太尔型消防车为例，设计吸水口径150mm，引水时间≤50 s，水泵流量50L/s，水泵扬程130m，采用四干线90mm水带，供应前线实际出水量60L/s的消防炮。则：单台消防车最大供水距离（采用水带数量表示）Sn =（rHb-10-H1-2）/hd =（0.8×130-10-0）÷3.2≈29条，即580米。
通过数台消防车串联接力，有效供水距离可达2～5km。在取水点及消防通道等现场允许的情况下，可安排2-4组消防车同时串联供水，提供100～200L/s的供水量。
用消防车泵浦吸水时，在保证车辆安全前提下要使消防车尽量靠近水源，控制吸水管滤网高于水底20cm，以防吸入泥沙等杂质损坏泵浦。同时应设法避免气蚀现象，防止超负荷工作破坏泵浦系统。
其工作流程示意图如下：
该方案适用于外部水源距离火场距离较近，取水点周围便于消防车停靠，取水点到火场消防通道通畅宽敞的条件下。石化企业大型火灾扑救过程中的消防用水，多数进入企业的雨水提升池，可安排消防车从此处取水，实现消防水循环使用。其优点是充分发挥增援车辆功能，供水相对机动灵活。缺点是远距离供水，对车辆水泵、水带等设备器材要求较高，另外当抽取的消防水中杂质较多时，容易损伤消防车水泵，不适用于长时间、大流量外部供水。
3.2 专用取水设备供水方案
采用潜水泵或抽水机等专用取水设备实现吸水功能，再通过增压泵增压后，铺设大口径水带前往火场。
其工作流程示意图如下：
大型潜水泵流量范围可为0～200 L/s，增压压力可达0.2MPa，也可根据企业现况，使用多台常见的小型潜水泵进行组合供水，以QY100-7-2.2型潜水泵为例，流量100m3/h，扬程7米，单台潜水泵的输送能力约为28L/s。而常用的柴油增压泵流量范围可为0～400 L/s，增压压力可达0.6MPa。
在2010年大连“1.7”原油管线及原油罐火灾扑救过程中，大连消防支队利用一套进口远程供水系统，抽取距离火场2km的海水，实现了22000L/min的大流量不间断供水，提供了火灾扑救过程中近50%的用水量。
该方案适用于较长距离供水、消防车辆数量有限或流量压力不够的条件下。优点是专用取水设备性能稳定，供水流量大，输送距离远。当发生上述假定火情时，应优先采用本方案，调用相关应急专用设备，组成供水系统。
3.3 国外整装供水系统
荷兰、日本、德国等国家对于火灾现场大流量供水装备技术研究起步较早，目前已有以集装箱形式搭载在自装卸式消防车上的完整供水系统，整个展开和收卷工作均由运输车辆自带的收卷装置完成，实现了集装集成、整装整卸技术，应急反应速度快。集装箱消防车到达现场后，即可迅速展开，通过大流量潜水泵和增压泵，实现远距离供水。
4 结语
灭火过程中，指挥部要迅速根据现场火情，组织人员计算灭火及供水力量需求，成立供水小组具体负责落实供水方案，保证充足的供水力量和良好的火场供水秩序。
作为大型石化企业的专职消防队，一方面要充分利用发挥企业内部稳高压消防水管网优势，加强管网日常监督管理，定期组织测试检查，确保消防泵站、消防水管网和相应消防栓（炮）等设施处于完好状态。另一方面，发生大型危化品火灾时，要结合企业实际，从外部水源灵活补充灭火用水，为灭火救援打下坚实基础。
参考文献
[1] 郎需庆，刘全桢。英国邦斯菲尔德油库火灾事故引发的思考，石油化工安全环保技术，2009年第25卷第6期。