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2006-05-21 19:44 |
石油工业中火灾的预防及对策初探
由于在单位主要从事安全工作，所以就想把自己手头相关的石油化工安全的资料传上来，大家共享，共同提高石油生产和化工操作的安全意识。
石油工业中火灾的预防及对策初探
[摘要] 石油工业生产是野外分散作业，环境条件和工作条件较为恶劣，易受自然灾变和不法分子侵扰，火灾发生频率高；产品主要是原油与天然气以及液化石油气，易发生严重的火灾、爆炸事故；生产工艺具有多样性并带有较大的危险性。本文就石油工业中的火灾危险性、火灾特点、火灾原因、火灾预防及发生火灾的对策进行了初步探讨。
[关键词] 石油 火灾 预防 对策
1 前言 石油工业是由石油与天然气的地质勘探、钻井、试油、采油（气）、井下作业、油气集输与初步加工处理、油气储运及工程建设等诸多生产环节构成的一个大的产业体系。生产作业高度分散，易燃易爆点多，作业战线长，分布面广，人员构成又比较复杂，生产中有大量的设备、机械和建筑物，各类井、站、厂、库内处理或储存着的油气均属易燃易爆的烃类混合物，常年油、气、火、电交织在一起，存在着很大的火灾危险性，且燃烧与爆炸又常相伴发生。做好防火和一旦发生火灾后的灭火工作十分重要。
2 石油生产中的火灾危险性 石油及其产品自身以及在其生产过程中，都存在着很大的火灾危险性。
2.1 石油火灾危险性
2.1.1 石油的易燃性 石油及其产品都具有较低的闪点、燃点和自燃点，具有比煤炭、木材等物质易燃烧的特性。其闪点、燃点和自燃点越低，越容易燃烧，危险性越大。
2.1.2 石油的易爆性 石油及其产品的蒸气在空气中达到爆炸极限时，遇火即能爆炸。下限越低，爆炸危险性越大。着火过程中燃烧和爆炸又往往交替进行。空气中石油蒸气浓度达到爆炸极限时，遇到火源，就会发生爆炸，然后转为燃烧。超过爆炸上限时，遇火源先燃烧，待浓度下降到爆炸极限时，随即会发生爆炸。
2.1.3 石油的易沸腾突溢性 含水石油和重质石油产品在油罐中燃烧时，有时会引起油品的沸腾和突溢喷溅，造成燃烧的油品大量外溢，甚至从罐中猛烈喷出，形成的火柱可高达70-80米，火柱喷射距离顺风向可达120米远。这样不仅易造成人员伤亡，而且由于火场上辐射热大量增加，容易延烧临近的油罐，扩大灾情。
2.1.4 石油的热膨胀性 石油及其产品的体积随温度上升而膨胀。盛装油品的容器，若靠近高温或受日光爆晒，会因油品受热膨胀破裂，增大火灾危险程度。火场及其附近的油桶受到火焰辐射热的作用，如不及时冷却，也会因膨胀爆裂增加火势，扩大灾害范围。
2.2 天然气火灾危险性
2.2.1 燃烧性 天然气在火源作用下，空气中能够产生剧烈的燃烧，并出现火焰。天然气燃烧无物态变化，燃烧速度快，放出热量多，火焰温度高、辐射热强，因而危害性大。
2.2.2 爆炸性 天然气泄漏在大气中，形成爆炸性混合物时，遇火源即发生燃烧或爆炸。若容器或管道中已经形成了爆炸混合物气体，那么此时遇火源发生的燃烧或爆炸危险性更大。
2.2.3 扩散性 天然气能以任何比例与空气混合。比空气轻的天然气组份逸散在空气中，易形成爆炸性混合物，顺风漂移，遇火源即爆炸蔓延；比空气重的天然气组份若发生泄漏，就漂流在地面、沟渠、厂房死角处，长时间积聚不散，遇到火源即能燃烧或爆炸。
2.2.4 加热自燃性 天然气加热到一定温度，能发生自燃。
2.2.5 腐蚀性 天然气中H2S、CO、CO2等组份不仅腐蚀设备、降低设备耐压强度，严重时可导致设备裂隙、漏气，遇火源引起燃烧爆炸事故。
2.3 钻探中的火灾危险性 石油钻探过程中，发生“井喷”事故时，井场会布满原油和天然气，一旦遇明火或喷出的泥浆中夹带砂石打在钢铁井架上产生火花或高速喷出的油气流因与井口摩擦产生的静电放电或遇雷击或井场上电气设备发生电火花，即会引燃原油蒸气、天然气而发生火灾。因地下油、气压力很大，一旦着火难以扑救，往往燃烧时间长，造成巨大损失。另外，井场上有井架、钻机、钻具、操作平台、柴油机、泥浆循环设备、发电机房、锅炉房、测试装备、燃料油罐和值班房，火源、电源较多，亦极易引起火灾。
2.4 开采中的火灾危险性 采油过程中，有易燃易爆的油气，有高温、高压设备，有火源、电源；自喷采油和注水、注气采油地层压力较高，采油装置如发生损坏或修井作业未做好防喷措施，油、气大量喷出，就会发生井喷，极易引发火灾事故。另外，在热力采油中，设备密集、技术复杂，高温高压贯穿始终，集水、电、气（油）、火于一室，若操作不当，更易引发火灾事故。
2.5 集输中的火灾危险性 原油由地下采至地面后，需经加温、油气分离输送至转油泵站，再经油气分离进入油罐，然后经脱水、加温等一系列处理输入油库储存或继续外输。期间，有易燃易爆的油气，有高温、高压设备，有分散面积大、具有不同火灾危险性的大量建筑物、构筑物，有各种火源、电源，有着重大火灾危险。在输送原油中，尤其在站库中油、气、火、电交织在一起，如发生泄漏或跑油加上自然和人为因素的影响极易引发火灾爆炸事故，造成人身伤亡、经济损失和环境污染。
3 石油火灾特点 石油火灾是指石油勘探开发和储运过程中发生的石油（包括液化石油气、天然气）火灾。石油生产中具有较大火灾危险性，也就具有其相应的火灾特点。
3.1 爆炸危险性大 石油及其产品在一定温度下，能蒸发大量的蒸气，与空气混合达到一定比例时，遇到明火即发生爆炸。液化石油气、天然气当空气混合达到爆炸极限时，遇明火也发生爆炸。石油火灾中，有时是先物理性爆炸，引起化学性爆炸，然后在冲击波或高温、高压作用下，发生设备、容器物理性爆炸；有时物理性与化学性爆炸交织进行。
3.2 火焰温度高、辐射热强 油气井喷发生火灾时，火焰中心温度可达1800-2100℃，火焰高度越大，辐射热越强；压力、产量越大，火场温度越高。油罐发生火灾，火焰中心温度达1050-1400℃，罐壁温度达1000℃以上。油罐火灾的热辐射强度与发生火灾的时间成正比，石油热值越大，火焰温度越高，辐射热强度越大。强热辐射易引起相邻油罐及其它可燃物燃烧，还严重影响灭火战斗行动。
3.3 易形成大面积火灾 石油火灾发展蔓延速度快，极易造成大面积火灾。井喷火灾，从井下喷出的原油在空中没有完全燃烧，落到井场设备及周围建筑物上继续燃烧，便会造成大面积火灾。当出现泉涌，油气四处流淌扩散或出现异常情况，或井口周围地表面冒出天然气，会引起大面积火灾。石油储罐火灾，伴随油罐爆炸，油品沸溢、喷溅、流散，便会发生油罐区大面积火灾。液化石油气储灌发生火灾，随着大型液化石油气储罐破裂、泄露，气体向外扩散面积越大，形成火灾的面积也就越大。 3.4 具有复燃、复爆性 石油火灾在灭火后未切断可燃气体、易燃可燃液体的气源和液源的情况下，遇到火源或高温将产生复燃、复爆。对于灭火后的油罐、输油管道，由于壁温过高，如不继续冷却，会重新引起油品的燃烧。
3.5 会产生沸溢、喷溅现象 重质油品发生火灾会出现沸溢、喷溅现象。 含水原油（或重油）油罐发生火灾，由于液面燃烧过程中泄放出大量的辐射热，上部油品温度升高，油品内自由水（或乳化水）粒开始下降，辐射热对油品不断加热，热波不断向液面下传递，油品温度会迅速上升至250-3600℃，并形成一较薄的高温层，随着不断燃烧，该层逐渐下移增厚。一般在油罐起火30min后，油罐上部油品会出现这样的高温层，水粒变成蒸汽泡，这种表面包含有油品的气泡，扩大为原来水体积的千倍以上，油泡浮到液面，造成沸溢，在油罐四周地面扩散，致使火势扩大。 重质油品油罐下部有水层时，火灾时，由于热波往下传递，若将油罐底部沉积水的温度加热到100℃，则沉积水变成水蒸气，体积扩大，将其上部油品抬起，最后冲破油层进入大气，将燃烧着的油滴和包油的油气冲向天空，造成喷溅。
4 石油火灾的原因 石油具有自己的火灾危险性和火灾特点，在生产作业中引发火灾的原因也是多方面的。
4.1 从火的来源看
4.1.1 明火或暗火 包括炊事用火、火柴、火机或其他点燃的明火及各种阴燃而没有火焰的燃烧等。
4.1.2 热表面 包括内燃机排烟管、锅炉外壳及动力设备转动部位等。
4.1.3 火星 包括烟囱或邻近火场飞火、撞击火花、摩擦及电气焊焊渣等。
4.1.4 电气 包括电路开启或切断、短路、过载、接触电阻过大等引起的电火花、电弧、过热，防爆场所使用非防爆电气设备，以及雷击放电和静电火花等。
4.1.5 自燃 包括受热自燃和蓄热自然。如含硫油品的沉积物在消除时发生自燃，润滑油及重油加温时温度超过闪点而自燃。
4.1.6 热传播 包括热辐射、热传导和热对流。
4.2 从人的因素看
4.2.1 放火 多为盗、抢原油或天然气不成而放火。
4.2.2 违章动火 危险区域内在不办理动火审批手续、无可靠安全措施的情况下焊接或切割，或用喷灯、电钻、砂轮等可能产生火焰、火花和赤热表面的临时性作业。
4.2.3 误操作 包括错开(闭)阀门，或未关严阀门，该置换的容器及管道未置换或置换不彻底，或不采取有效措施拆卸设备，以及烘烤、熬炼中温度、压力、速度失控等。
4.2.4 用火不慎 包括取暖、照明、烧饭、熏蚊用火不慎，以及乱仍未熄灭的火柴梗、烟头等。
4.2.5 玩火 主要是小孩玩火。
4.3 从着火物的来源看 有油气生产设备及管线的腐蚀、生产压力的波动、生产流程中的机械振动引起的设备及管线疲劳性损坏、高温深冷等压力容器的破损、动火措施不利倒错流程以及犯罪分子破坏造成的原油和天然气的泄漏，敞口生产或储存中的原油和天然气。
5 石油火灾的预防
火灾事故的发生，会不同程度地影响生产、危害职工生命安全和身心健康，使国家财产遭受损失，对社会和家庭带来影响。保证石油工业消防安全，首要的是要做好预防工作。
5.1 通过日常管理预防火灾事故
5.1.1 落实消防安全责任制 在油气生产的各个环节中，都要认真贯彻各项消防法律法规，落实逐级消防安全责任制和岗位消防安全责任制，明确逐级和岗位消防安全职责，确定各级、各岗位的消防安全责任人，并正确履行消防安全职责，牢固树立“安全自抓，隐患自除，责任自负”的消防安全责任主体意识。
5.1.2 建立健全并贯彻好消防安全制度 做好消防工作，制度是保障。消防安全制度主要包括：消防安全教育、培训；防火巡查、检查；安全疏散设施管理；消防值班；消防设施、器材维护管理；火灾隐患整改；用火、用电安全管理；易燃易爆危险物品和场所防火防爆；专职和义务消防队的组织管理；灭火和应急疏散预案演练；燃气和电气设备的检查和管理（包括防雷、防静电）；消防安全工作考评和奖惩；其他必要的消防安全内容。
5.1.3 定期开展消防安全检查 各类单位，都要明确规定防火巡查、防火检查的人员、内容、部位和频次，填写巡查、检查记录。
5.1.4 及时整改火灾隐患 对存在的火灾隐患，要及时予以消除，并记录备案。在火灾隐患未消除之前，应严格落实防范措施，保障消防安全。对随时可能引发火灾或者一旦发生火灾将严重危机人身安全的，要将危险部位停产停业整改。
5.1.5 广泛开展消防安全宣传教育和培训 通过多种形式对职工开展经常性的消防安全宣传教育，提高职工的自我保护意识和对火灾危害的认识水平，使他们认识到如何进行火灾预防，如何开展火灾处置，如何报警，如何撤离现场。
5.1.6 制定灭火应急预案并定期进行演练 要针对厂矿危险区域，深入一线熟悉、掌握实际情况，制定灭火预案，并定期组织演练。演练中发现问题修正预案，使预案贴近实战，提高处置事故整体能力，一旦发生事故，有效处置，最大限度的减少人员伤亡和财产损失。
5.1.7 建立健全消防档案 消防档案应包括单位消防安全基本情况和消防安全管理情况。内容详实，并附有必要的图表，根据情况变化及时更新，统一保管、备查。
5.2 通过安全设计预防火灾事故
5.2.1 做好安全设计，杜绝事故源头 初步设计阶段要根据油田总体规划，针对所用设备及材料的危险性，提出具体意见和措施，以及相应的对重点区域进行监测监控的自动报警手段及方法。施工图设计阶段要注意检查最终设计中的设备、电气仪表的防火防爆及防止事故的具体措施是否符合有关规范要求。
5.2.2 把好防火设计审核关 首先是设备的设计、选型、选材、布置及安装均应符合国家规范和标准。根据不同工艺过程特点，选用符合相应要求的材质，采用先进技术进行制造和安装，特别是爆炸危险性场所的电气设备应正确设计选型。其次是新建、 改建、扩建生产装置布局，单元设备布置，防火安全设施的设计和实施应遵循有关规范，做好严格的防火审核工作，并通过严格的验收，夯实防火安全基础。
5.3 消除导致火灾的物质条件 强化易燃易爆场所通风措施，降低油气浓度；对动火设备和管线进行吹扫、清洗以及切断、隔离、置换、测爆、清除动火场所周围可燃物等都是消除导致火灾物质条件的有效措施。
5.4 控制着火源
5.4.1 控制和消除明火 如用明火加热的设备必须与有火灾爆炸危险的生产装置、储罐区相隔一定的防火间距；动火过程中的非动火区域预制；动火后的熄火清场；锅炉、加热炉设置足够高的烟囱，烟囱周围一定距离内不得搭建易燃建筑；机动车辆装设火花熄灭器，控制车辆进入危险区域等。 5.4.2 防止撞击、摩擦产生火花 如及时对机械的运转摩擦部位润滑或更换润滑油；对可能发生摩擦和撞击的部位采用不同的金属制造或包敷有色金属；使用防爆工具作业；禁止穿钉子鞋；用不发火的材料建造地面等。
5.4.3 防止电火花、雷击和静电放电 如在易燃易爆场所选用符合规范要求级别和组别的防爆电气设备；正确选择和安装、定期维护和检查电气线路及设备；按规范设计、安装、定期检测和维护可靠的防雷设施；爆炸危险场所严禁穿化纤衣服；控制油气在管道中或装卸中的流速；清除管道内杂物，防止流动摩擦；将注油管延伸至容器或油罐底部，消除附加静电；设置良好的静电接地等。 5.4.4 严厉打击放火行为 放火破坏是油田火灾突出的一个重要原因，应重视和加强护厂巡逻队伍建设，及时发现和打击破坏油田生产设施的行为，严惩放火破坏分子。
5.5 设置防火安全装置
5.5.1 阻火设备 包括安全液封、水封井、阻火器、单向阀、阻火阀等防止火焰闯入设备、管道或阻止火焰在其间扩展。
5.5.2 防爆泄压设备 包括安全阀、爆破片(防爆片)、放空管等，安装于压力容器、管道等生产设备上，起降压防爆作用。
5.5.3 火星熄灭器 安装于产生火星的设备和装置，防止火星飞出引燃可燃物。如机动车辆火星熄灭器。
5.5.4 自动探测器 用于检测可燃气体浓度、温度、烟雾等，启动自动灭火设施。
6 发生火灾的对策
6.1 发挥义务消防队员作用，及时控制扑救火灾 发生火灾后，要迅速通知全体义务消防队员，按照灭火预案及平时演练要求，动用所有消防设施器材，尽快投入灭火战斗，及时控制或扑救火灾。
6.2 准确报警，争取专业消防队尽快出警 在组织义务消防队员控制和扑救初起火灾的同时，要尽快准确报告火警，向消防队讲清着火单位名称、地点、着火部位、着火物、火势大小、有无人员伤亡或被围困、报警人姓名、报警电话、行车路线，以便消防队能够及时调动力量，尽快赶赴现场，实施救援。
6.3 密切配合，协同作战 消防队到达现场后，起火单位要迅速汇报火场及生产流程详细情况，参战人员要严格听从火场指挥人员指挥，采取正确灭火战术，进行明确的作战分工。必要时要及时通知医疗救护、物资供应、公安、安全等部门参与救助，各部门应密切配合，相互联络，协同作战，步调一致，全面展开灭火抢险行动，直至战斗结束。
6.4 消灭残火，严密监护，及早恢复生产 大面积火灾被扑灭后，要迅速对每个过火角落要进行查看，彻底消灭残留余火，防止复燃。恢复生产阶段，消防队伍要留有一定力量，进行监护，防止在恢复生产过程中再次发生问题。
6.5 清点人员，收操归队 火灾彻底扑灭后，无论专业消防队还是义务消防队，都要清点自己的参战人员，一免在扑救火灾中发生人员伤亡而贻误救助。在确认无误后各自收操归队。
6.6 严格调查，认真总结 对每起火灾事故，都要进行科学、严谨、细致的调查，全面查清火灾事故原因和责任，认真总结火灾扑救中的经验教训，查找预防工作中的漏洞和不足，严肃处理火灾责任者，构成犯罪的要坚决移交司法机关追究刑事责任。杜绝和减少类似火灾事故的再次发生。7 结论 《中华人民共和国消防法》规定“消防工作贯彻预防为主、防消结合，坚持专门机关与群众相结合的原则，实行消防安全责任制。” 《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》规定“单位应当落实逐级消防安全责任制和岗位消防安全责任制，明确逐级和岗位消防安全职责，确定各级、各岗位的消防安全责任人。” 只有全员重视、参与火灾预防，了解石油火灾危险性、火灾特点、引发火灾的原因，掌握火灾预防及发生火灾的对策，才能真正确保石油工业的消防安全。
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