爆炸性火灾预防与扑救措施（液化石油气）
导读：
爆炸性火灾预防与扑救措施（液化石油气）——引言（1）
液化石油气是以丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等碳氢化合物为主要成分的混合物，作为燃料和化工原料，其应用越来越广泛，由于易燃易爆的特性，在生产、储运和使用过程中极易引起火灾，甚至造成灾难性的爆炸事故。加强对液化石油气爆炸性火灾预防和扑救措施的研究具有重要意义。
爆炸性火灾预防与扑救措施（液化石油气）——爆炸类型（2）
（1）化学爆炸
液化石油气通常是以液态形式常温带压贮存，一旦泄漏十分危险。当贮罐破裂时，1m3液化石油气可转变成250~300m3的气态石油气，液化石油气的爆炸极限按2%~9%的近似值计算，则1m3的液态液化石油气漏失在大气中，将会变成3000~15000m3的爆炸性气体。液化石油气的最小引燃能量为0.2~0.3mJ，极易被引爆。气态的液化石油气比空气重，泄漏后易沿地面扩散，积聚在低洼处，不易逸散掉，且气体无色无味，不易被发觉，只有当大量气体急聚散发时，可以见到白雾或听到喷射声，遇明火发生爆炸时已经扩散了相当大面积，泄漏液化石油气的化学爆炸常有突发性。
（2）物理爆炸
液化石油气的闪点低于-60℃，具有易燃特性，当因贮罐或其附件泄漏着火后，贮罐本身以及邻罐会处于受热的状态。火焰作用贮罐的形式，既有泄漏到地面的燃料液池火焰部分或全部`包围容器，又有裂口处的喷射火焰或火炬对罐壁或邻近罐体的烧烤。盛装液化石油气的贮罐受热后，器壁及其内部液化气温度上升，甚至液化气沸腾使内压升高。由于液面以上气相部位的壳体温度上升较快，金属器壁的强度会下降，同时气液相界面处存在温度差，器壁上产生局部的热应力，器壁在增大的内压作用下受到拉伸，以致产生裂口，高压气体通过开口喷出，器内压力急速下降，液化气呈过热状态，继之瞬间蒸发而发生物理性蒸气爆炸。喷出的物料立即被火源点燃，出现火球，产生强烈的热辐射。若没有立即点燃，喷出的液化气与空气混合形成可燃性气云，遇邻近火源则发生二次化学性爆炸。
（3）爆炸危害特性
液化石油气泄漏形成爆炸性气体遇火源发生化学爆炸，其爆炸威力大。1kg液化石油气的爆炸威力约等于4~10kg梯恩梯炸药的当量，爆速可达2000~3000m/s，由于液化石油气热值大，1m3发热量是煤气的6倍，火焰温度高达1800℃，因此液化石油气爆炸起火后，会迅速引燃爆炸区域的一切可燃物，形成大面积燃烧，造成重大破坏和人员伤亡。罐的化学爆炸比物理爆炸的破坏作用更大。
液化石油气罐发生物理爆炸，又称蒸气爆炸，破坏性也很大，其主要危害因素为火球、冲击波、抛射物三种。在贮罐破袭，喷出液化石油气绝大部分以雾状液滴形式与周围的空气混合而着火燃烧，火球的高温热辐射危害和持续时间与其大小有关。贮罐装载液化石油气量越大，发生蒸气爆炸喷出燃烧的量越多，形成的火球半径越大，火球持续时间越长，周围受到热辐射危害程度越大。随着距离的增加，物体受到火球的热辐射将不断减小，火球半径、火球的持续时间、物体受到火球热辐射通量与距离的关系可分别由式（1）、（2）、（3）估算。冲击波的危害相对于火球和抛射物的破坏作用要小，冲击波超压峰值大于0.003MPa，会造成明显伤害。抛射物是蒸气爆炸危害影响距离最大的一种，爆炸抛射物能飞出几十米到一百米。容积较小（0.4m3）的贮罐蒸气爆炸抛射物多在3~6个火球半径范围内，其中附属抛射物，如罐上的导管、支撑脚架、其它附件等连接件或附近物件受爆炸冲击波作用产生的抛射物体的抛射距离较大，若罐附近堆积的杂物过多，会增加附属抛射物的危害；容积较大（0.4~130m3）的圆筒型卧式贮罐的侧面抛射物80%~90%在4个火球半径之内，90%以上在5~7个火球半径范围之内；部分剧烈的罐整体抛射可以达到14~22个火球半径，极少数爆炸抛射物可达30个火球半径；圆筒型卧式，，贮罐爆炸抛射物在各个方向上均有，但两端的抛射物所达到的距离比侧面的更远。
R=3G0.33 （1）
式中：G为蒸气爆炸燃烧的液化石油气或丙烷的质量，kg；
R为火球半径，m。
T=0.15R （2）
式中：t为火球持续时间，s。
Qs=Qf·（R/S）2
式中：Qf为火球表面的热辐射通量，kW/m2；
Qs为离火球中心S处物体受到的热辐射通量，kW/m2；
S为离火球中心的距离，m。
爆炸性火灾预防与扑救措施（液化石油气）——火灾预防措施（3）
（1）保证容器完好不漏
容器的制造应严格按照压力容器的制造工艺进行，消除焊接等质量上的缺陷，容器配置的温度计、压力表、安全阀等安全装置必须齐全好用。容器在使用过程中要防止由于腐蚀等原因造成器壁变薄、耐压强度降低。因此，容器要定期进行检测、维修、进行耐压试验，确保容器的耐压强度。
（2）防止容器受外力破坏
对于装载液化石油气的槽车、船的运输、停放应严加管理，防止由于交通事故、碰撞、触礁等外力，使其产生裂缝、开口，防止泄漏的气体达到爆炸浓度，遇火源发生化学爆炸，或因火焰加热贮罐，发生蒸气爆炸。要充分研究发生交通事故时预防贮罐破坏的措施。
（3）严格安全操作
加强安全教育，对上岗职工进行严格的防火防爆操作训练，严格按照操作规程进行操作，避免错误操作造成泄漏和液化石油气体的过量罐装而造成容器内压异常上升。
（4）及时有效堵漏
为了能及时检测到液化石油气非正常超量泄漏，以便工作人员尽快进行泄漏处置，应在易泄漏处设置可燃气体检测报警装置。当发生液化石油气泄漏时，切断气源，堵住漏点，是消除其形成爆炸性混合物和防止火灾蔓延的重要步骤。在确保安全的情况下，采取多种措施进行堵漏，如关闭阀门，带压堵漏，注水等。无论火灾是否已发生，都要立即采取有效措施将泄漏点控制住。[page]
（5）采取隔热防护措施
防火间距可降低燃烧区的热辐射能对邻近罐、设备的影响，避免邻近的储罐或设施受到烘烤，导致灾害扩大。由于液化石油气具有较大火灾危险性，其防火间距要求较大。储罐之间、分组布置的储罐组与组之间、储罐或罐区与建（构）筑物，堆场、道路等设施的安全距离均应符合规范所规定的要求。
火车槽车和汽车槽车可用具有低导热性能和内部能吸热的隔热耐火物质，覆盖于罐体表面进行保温隔热防护，能有效地延缓和防止受热辐射的液化石油气容器壁温升高、器内温度压力升高。
液化石油气储罐也可用构筑防护墙进行罐体防护，可起到防止热辐射的作用，同时还可保护罐体免受爆炸抛射物的冲击，延迟储罐失效的时间。
（6）控制点火源
熄灭液化石油气扩散区的一切火种。在液化石油气扩散的区域，将电气设备保持原来状态，不要开或关，及时切断该区域的总电源。对已泄漏，但还没有着火的情况，堵漏时不得使用非防爆电器，禁止发火的金属物品之间撞击和碰擦，并在事故现场四周设立警戒区，警戒区内不得有任何火源存在，严禁将任何火源带入警戒区。
（7）及时扑灭初期火灾
及时扑灭初期火灾，对防止爆炸事故的发生至关重要。火灾报警器要灵敏可靠，固定灭火设施和消防器材完备，尽早发现火情，及时分析判断燃烧位置，威胁范围，及时确定处置内容、扑救方法将火灾控制或扑灭于初期。
爆炸性火灾预防与扑救措施（液化石油气）——火灾扑救措施（4）
（1）及时进行安全疏散
为了预防或减少爆炸的危害，在发生火灾时或泄漏情况下，必须疏散周围区域可能受到影响的人员和物质。预防罐体的物理爆炸危害的疏散区域应有15~30个火球半径距离的范围，下风向人员的疏散距离还应增大，在此距离之外蒸气爆炸的火球热辐射和冲击波的危害较小。对于抛射物的危害，当贮罐容积增大到5m3以上，30个火球半径以外是较为安全的距离。预防泄漏气云的化学爆炸危害的疏散区域应根据泄漏量的大小和已扩散的范围确定。对于少量泄漏，疏散区域应在100m距离以外，下风向在200m以距离外；对于较大量泄漏，则应在300m以外，下风向在800m距离以外。
（2）防止爆炸性混合物形成
使用喷雾开花水流或蒸汽驱散已经跑出的液化石油气，防止它达到爆炸浓度。
泄漏液化石油气已着火，如无可靠的断源、堵漏、倒液措施，只能在水枪冷却下让其稳定扩散燃烧，直到燃烧完为止。倘若火焰扑灭后液公石油气继续泄漏，将会形成更大范围内的可燃气体的空气混合物，一旦再次燃烧爆炸，破坏性更大。
（3）防止物理爆炸发生
在液化石油气储罐发生火灾现场，保证贮罐表面冷却至不致使外壳温度上升的程度，能阻止发生容器破坏和蒸气爆炸。为此，应充分利用固定冷却水喷淋装置，实施冷却保护，以及在贮罐之间、罐区与装置间设置水幕等。
消防队员到场后应立即出水冷却燃烧罐和与其相邻的贮罐，冷却强度不低于0.17L/s·m。冷却要均匀，不要留下空白，对相邻贮罐重点冷却受火焰辐射的一面，避免物理爆炸事故发生。
（4）及时倒罐，放散减压
及时将泄漏贮罐的液化石油气导向其他贮罐，以减轻泄漏处的压力。
对来不及倒出液化石油气的贮罐，在其受到火焰威胁时，要开启放散阀，向空中排放泄压，以保证安全。贮罐上的放散管在设计时考虑了方向、朝向和火灾条件下的保护作用，在放散管端形成火焰，不会将火喷向四周，或引入罐内。
（5）扑救人员位于安全位置
对于有蒸气爆炸危险性的贮罐火灾，扑救人员应处在一个安全的位置。由于液化石油气比重大，泄漏出来沿地面向下风向扩散，且圆筒型贮罐侧面抛射物距离较小，因此，安全位置应在上风向、高处和侧面。然而，上风向也存在危险，风将火焰吹向罐背面，使其产生高温导致失效，气液混合物液混合体喷射的反方向发生剧烈位移，甚至高速飞出，带来比下风向更大的危害。从侧面接近贮罐也不是绝对安全的，因为附属抛射物向各个方向抛射，并可能达到大的距离。
（6）控制火区，扑灭火灾
在切断气源的同时，向火区喷射灭火剂，阻断空气与火苗及液化石油气的继续接触。例如，对于形成稳定火炬燃烧的贮罐、管道裂口处，可用直流水枪和高压水枪对准根部扑灭，或用干粉灭火器、二氧化碳灭火器、1211灭火器扑救。在有条件的地方，可以开启氮气管道、水蒸气管道，使氮气和水蒸气充盈火区空间，窒息灭火。在火焰熄灭后，应防止残余液化石油气气化扩散甚至复燃。
（7）观察储罐爆炸征兆，及时撤离至安全区
时刻注意罐体和燃烧情况，如果燃烧的火焰由红变白，光芒耀眼；燃烧处发出刺耳的哨声；罐体抖动，即为蒸气爆炸的预兆。这时，扑救人员应立即擅离到安全地带。安全距离的确定根据式（3），设火球表面热辐射通量为300kW/m2，人员在热辐射通量为21kW/m2的场所，暴露时间小于2s，无皮肤疼痛感，着防护服，30s无皮肤疼痛感，则S为3.8R，且大于0.003MPa的冲击波超压峰值和80%~90%抛射物也在4R范围之内。因此，一般要求安全距离为4个火球半径，并不小于90m，蒸气爆炸时燃烧不同质量的液化石油气的安全距离由表1给出。4R距离可能会使消防队员难于直接向着火贮罐喷水，此时应充分利用贮罐的固定水喷淋系统，或近距离无人操作的带架水枪。
表1 蒸气爆炸燃烧不同质量的液化石油气的安全距离
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